giải nhanh hóa hữu cơ bảo toàn e

Tài liệu là kho tàng phong phú đặc biệt tại địa chỉ 123.doc các bạn có thể tự chọn cho mình sao cho phù hợp với nhu cầu phục vụ . Trong những năm tháng học tập ở hà nội may mắn được các anh chị đã từng đi làm chia sẻ một một chút tài liệu tôi xin đươc chia sẻ với các bạn . trong quá trình upload vẫn còn chưa chỉnh sửa hết nhưng khi các bạn tải về vẫn có thể chỉnh sửa lại theo ý muốn của mình tùy theo mục đích và yêu cầu sử dụng. Xin được chia sẻ lên trang 123.doc và các bạn thường xuyên chọn 123.doc là địa chỉ tin cậy trong việc tải cũng như sử dụng tài liệu tại đây.

Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 CHUYÊN ĐỀ : SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TẬP ĐỐT CHÁY HỢP CHẤT HỮU CƠ Cơ sở phương pháp Trong phản ứng đốt cháy hợp chất hữu cơ, tổng số mol electron hợp chất hữu nhường tổng số mol electron oxi nhận Tính nhanh số mol electron nhường, nhận phản ứng đốt cháy hợp chất hữu Trong hợp chất, tổng số oxi hóa nguyên tố Suy : Trong phân tử hợp chất hữu coi số oxi hóa nguyên tố Sơ đồ phản ứng cháy : 0 0 4 2 o 1 2 t C xH yO zN t O �� � CO  H 2O N Suy : nelectron O2 nhaän  4nO2 nelectron C H O N x y z t  (4x  y  2z)nC H O N nhườ ng x y z t Ví dụ minh họa Ví dụ : Đốt cháy hỗn hợp X gồm 0,1 mol CH 4, 0,15 mol C2H2, 0,2 mol C2H4 0,25 mol HCHO cần V lít O2 (ở đktc) Giá trị V : A 63,84 lít B 34,72 lít C 31,92 lít D 44,8 lít (Đề thi thử Đại học lần – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Cách : Tính tốn theo phương trình phản ứng: ● o t CH4  2O2 �� � CO2  2H2O mol : 0,1 � 0,2 o t C2H2  2,5O2 �� � 2CO2  H2O mol : 0,15 � 0,375 o t C2H4  3O2 �� � 2CO2  2H2O mol : 0,2 � 0,6 o t HCHO  O2 �� � CO2  H2O mol : 0,25 � 0,25 Từ phản ứng giả thiết, ta có : nO  1,425 mol, VO ● (� ktc)  31,92 l� t Cách : Sử dụng bảo toàn electron Theo bảo tồn electron, ta có : 4nO  8nCH  10nC H  12nC H  4nHCHO 123 {2 { {2 {2 ? 0,1 0,15 0,2 � nO  1,425 mol, VO 2 (� ktc) 0,25  31,92 l� t Ví dụ 2: Crackinh m gam butan, thu hỗn hợp khí X (gồm hiđrocacbon) Cho tồn X qua bình đựng dung dịch nước brom dư, thấy khối lượng bình brom tăng 5,32 gam lại 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí Y không bị hấp thụ, tỉ khối Y so với metan 1,9625 Để đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X cần dùng V lít khí O2 (đktc) Giá trị V : A 29,12 lít B 17,92 lít C 13,36 lít D 26,88 lít (Đề thi thử Đại học lần – THPT Đinh Chương Dương – Thanh Hóa, năm học 2013 – 2014) Trang 1/7 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 Hướng dẫn giải Sơ đồ phản ứng : � C3H6Br2 � � � � � C2H 4Br2 � � � CH4 , C3H6 � � �Br C4H10 ���� �� C2H6 , C2H4 � � C4H10 d� � � 4 43 crackinh X � CH4 � � � C2H6 � � � C H10 � � 14 42 Y , 0,2 mol Theo giả thiết bảo tồn khối lượng, ta có : � mC H  mX  mbình Br tăng  mY  11,6 { 43 � 10 bñ 0,2.1,9625.16 � 5,32 � 11,6 � nC H   0,2 � 10 bñ 58 � Đốt cháy X đốt cháy C4H10 ban đầu Áp dụng bảo toàn electron phản ứng đốt cháy C4H10, ta có : 4nO  26nC H {2 {4 10 ? 0,2 � nO2  1,3 mol � VO2  29,12 l� t Ví dụ 3: Hỗn hợp khí X gồm O2 O3, tỉ khối X so với H 17,6 Hỗn hợp khí Y gồm C 2H4 CH4, tỉ khối Y so với H2 11 Thể tích hỗn hợp khí X (đktc) tối thiểu cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 0,044 mol hỗn hợp khí Y : A 3,36 lít B 2,24 lít C 1,12 lít D 4,48 lít (Đề thi thử Đại học lần – Trường THPT Chuyên – Đại học Vinh, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Nhận thấy : M (CH4 , C2H4 )  16  28  22 0,044  0,022 Quy đổi O2 O3 thành O Theo bảo toàn electron bảo tồn khối lượng, ta có : � 2nO  8nCH  12nC H { {2 � {? 0,022 0,022 � � m  mO � (O2 , O3 ) � �nO  0,22 �� �m(O2 , O3 )  mO  0,22.16  3,52 � 3,52 �n(O2 , O3 )  17,6.2  0,1 �� �V  0,1.22,4  2,24 l� t � (O2 , O3 ) � nCH  nC H  4 Ví dụ 4: Cho hỗn hợp chất rắn gồm CaC2, Al4C3, Ca vào nước, thu hỗn hợp X gồm khí, có hai khí có số mol Lấy 8,96 lít hỗn hợp X (đktc) chia làm phần Phần cho vào dung dịch AgNO3 (dư) NH3, sau phản ứng hoàn toàn thấy tách 24 gam kết tủa Phần cho qua Ni, đun nóng thu hỗn hợp khí Y Thể tích O2 vừa đủ (đktc) cần dùng để đốt cháy hoàn toàn Y là: Trang 2/7 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 A 5,6 lít B 8,4 lít C 8,96 lít D 16,8 lít (Đề thi thử Đại học lần – THPT chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Theo giả thiết, bảo tồn ngun tố C bảo tồn electron, ta có : � 8,96 n  0,2 �  �(C2H2 , CH4 , H2 ) 2X 22,4.2 � 24 � nC Ag   0,1 � 2 240 � � �nC H  nC2Ag2  0,1 �� 2 n  nH  0,05 � � CH4 �4nO  10nC H  8nCH  2nH {2 { {2 �{ 0,1 0,05 0,05 �� ? �n  0,375; V t O2 (� ktc)  8,4 l� � O2 Ví dụ 5: Hỗn hợp X gồm vinylaxetilen hiđro có tỉ khối so với H2 16 Đun nóng hỗn hợp X thời gian thu 1,792 lít hỗn hợp khí Y (ở đktc) Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 25,6 gam Br2 Thể tích khơng khí (chứa 20% O2 80% N2 thể tích, đktc) cần dùng để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y A 35,840 B 38,080 C 7,616 D 7,168 (Đề thi thử Đại học lần – THPT Cẩm Lý – Bắc Giang, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Sử dụng sơ đồ đường chéo, ta có : nC H nH ban đầ u ban ñaà u  32  3x   52  32 2x Gọi a số mol H2 phản ứng Theo bảo toàn số liên kết  , bảo toàn C tăng giảm số mol khí, ta có : � 3nC H  nBr phản ứng  nH phản ứng � {4 42 43 42 43 0,16 a � 3x � 1,792 �nY  3x 43a)   0,08 {  (2x 22,4 � nC H n y H2 dö � � 9x  0,16  a �x  0,02 �� �� 5x  a  0,08 � a  0,02 � Đốt cháy hỗn hợp Y đốt cháy hỗn hợp X Theo bảo tồn electron, ta có : 4nO  20nC H  nH � nO  0,32 {2 {4 {2 ? 0,02.3 0,02.2 � Vkho� t ng kh�(� ktc) 0,32.5.22,4  35,84 l� Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm HCHO, CH3COOH, HCOOCH3 CH3CH(OH)COOH Đốt cháy hồn tồn X cần V lít O2 (đktc), hấp thụ hết sản phẩm cháy vào lượng dư nước vôi thu 50 gam kết tủa Giá trị V : A 7,84 B 8,40 C 11,2 D 16,8 (Đề thi thử Đại học lần – THPT Cẩm Khê – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Trang 3/7 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 Dễ thấy chất X có cơng thức phân tử C xH2xOx Trong phản ứng đốt cháy, theo bảo toàn nguyên tố C bảo toàn electron, ta có: � 50 x.nC H O  nCO  nCaCO   0,5 � x 2x x 100 � � 4x.nC H O  4nO � 2x x {2 14 2x 43 � ? 0,5 � �nO  0,5 � �� V  0,5.22,4  11,2 l� t � � O2 (�ktc) Ví dụ 7: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm ancol (đa chức, dãy đồng đẳng) cần vừa đủ V lít khí O2 (đktc) Sau phản ứng thu 0,25a mol CO2 6,3a gam H2O Biểu thức tính V theo a A V= 7,28a B V=14,56a C V= 4,48a D V= 8,96a (Đề thi thử Đại học lần – THPT Tĩnh Gia – Thanh Hóa, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Theo giả thiết, ta có : nH O  6,3a  0,35a  nCO  0,25a 18 �X goà m ancol no � � nCO �� CX   2,5 � n  n H O CO � 2 �X gồ m ancol no, c � � �nO X  2.(0,35a  0,25a)  0,2a 4 43 � nX � Theo bảo toàn nguyên tố C, H bảo toàn electron, ta có : �nC  nCO  0,25a; nH  2nH O  0,7a 2 � �4 n  n  4n  2n � V  7,28a X � {C {H 14O 43 {O2 � 0,25a 0,7a V 0,2a � 22,4 � Ví dụ 8: Oxi hố hồn tồn m gam hỗn hợp X gồm hai anđehit no, đơn chức, mạch hở, dãy đồng đẳng, thu (m + 8) gam hỗn hợp Y gồm hai axit Mặt khác, đem đốt cháy hết hỗn hợp X cần vừa đủ 12,32 lít O2 (ở đktc) Giá trị m A 15,47 B 17,81 C 15,48 D 17,80 (Đề thi thử Đại học lần – THPT Xuân Áng 1, Khê – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Đặt công thức hai anđehit X CnH2nO Theo tăng khối lượng phản ứng oxi hóa X bảo toàn electron phản ứng X với O 2, ta có : �  0,5 �nCnH2nO  nCnH2nO2  16 � � (6n  2)nC H O  4nO � n 2n {2 12 � 0,55 0,5 � Suy : Trang 4/7 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 � 3,2 n � � � 14.3,2 � mC H O  0,5.(  16)  15,47 gam � n 2n Ví dụ 9: Trung hòa 3,88 gam hỗn hợp X gồm axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở lượng vừa đủ NaOH, sau cạn dung dịch thu 5,2 gam muối khan Nếu đốt cháy hết 3,88 gam X thể tích oxi (đktc) cần dùng A 4,48 lít B 2,24 lít C 3,36 lít D 1,12 lít (Đề thi thử Đại học lần – THPT Cẩm Khê – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Theo tăng giảm khối lượng, giả thiết bảo toàn electron phản ứng đốt cháy X, ta có : � 5,2  3,88 n  nC H O Na   0,06 � n 2n1 � CnH2nO2 22 � 3,88 �M  (14n  32)  CnH2nO2 � 0,06 � � �n  � ��  (4n  2n  2.2)nC H O �4n {O2 14 n2 2n432 � 0,06 � ? � nO  0,15, VO 2 (� ktc)  3,36 l� t Ví dụ 10: Cho 7,45 gam hỗn hợp X gồm axit hữu (phân tử chứa loại nhóm chức) tác dụng hết với dung dịch NaHCO dư, thấy giải phóng 3,36 lít khí CO (đktc) Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 7,45 gam hỗn hợp X cần dùng vừa hết 2,52 lít O (đktc), thu sản phẩm gồm CO2 nước Dẫn toàn sản phẩm cháy vào 150 ml dung dịch Ba(OH) 1M, sau phản ứng xảy hoàn toàn thấy khối lượng dung dịch Ba(OH)2 A giảm 8,65 gam B giảm 19,7 gam C tăng 11,05 gam D giảm 18,5 gam (Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh Nam Định, năm học 2012 – 2013) Hướng dẫn : Dựa vào chất phản ứng X với NaHCO 3, bảo toàn nguyên tố O; bảo toàn electron phản ứng đốt cháy X, ta có : � n COOH  nNaHCO  nCO  0,15 � � nO/axit  2n COOH  0,3 � � 12nC  nH  16nO/axit  7,45 { � 0,3 � �� 4n  n  2n  nO H O/axit � C { {2 � 0,3 0,1125 � �nCO  0,2 � �n  0,2 � � �C �� �nH  0,25 � �nH2O  0,125 V�nCO  0,2, nBa(OH)  0,15 2 � nBaCO  2nBa(OH)  nCO  0,1 2 � � �� m  mBaCO  mCO  mH O  8,65 gam m � dd Ba(OH)2 gia� 433 { { 0,2.44 0,125.18 � 0,1.197 Trang 5/7 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 Ví dụ 11: Hỗn hợp X gồm amino axit no (chỉ có nhóm chức –COOH –NH phân tử), tỉ lệ mO : mN = 80 : 21 Để tác dụng vừa đủ với 3,83 gam hỗn hợp X cần 30 ml dung dịch HCl 1M Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 3,83 gam hỗn hợp X cần 3,192 lít O2 (đktc) Dẫn tồn sản phẩm cháy (CO2, H2O N2) vào nước vơi dư khối lượng kết tủa thu A 20 gam B 13 gam C 10 gam D 15 gam (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2012) Hướng dẫn giải Theo giả thiết, ta có : �nN  n NH  nHCl  0,03 � � nO  0,1mol �nO 80 21 :  �  �nN 16 14 1,5 Áp dụng bảo toàn khối lượng cho hỗn hợp X, bảo toàn electron phản ứng đốt cháy X bảo tồn ngun tố C, ta có : � 12nC  nH  mX  mN  mO  1,81 { { � {? {? { 3,83 0,03.14 0,1.16 � � 4nC  nH  2nO  nO  0,77 � { { { {2 � ? ? 0,1 0,1425 � � �nC  0,13; nH  0,25 � � �nCaCO  nCO  nC  0,13 � m  0,13.100  13 gam � � CaCO3 Ví dụ 12: Thuỷ phân hồn tồn m gam pentapeptit mạch hở M, thu hỗn hợp gồm hai amino axit X1, X2 (đều no, mạch hở, phân tử chứa nhóm -NH2 nhóm -COOH) Đốt cháy toàn lượng X1, X2 cần dùng vừa đủ 0,255 mol O2, thu N2, H2O 0,22 mol CO2 Giá trị m A 6,34 B 7,78 C 8,62 D 7,18 (Đề thi thử Đại học lần – THPT chuyên KHTN Huế, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Đặt cơng thức phân tử trung bình X1, X2 CnH2n1O2N Áp dụng bảo toàn nguyên tố C bảo toàn electron phản ứng đốt cháy X X2, ta có: � n.nC H O N  nCO  0,22 � � n 2n1 � (6n  3)nC H O N  4nO  1,02 � n 2n1 {2 � 0,255 �n.n � C H O N  0,22 � � n 2n1 � n  2,2 nC H O N  0,1 � � n 2n1 � M (5C H O N  4H2O) 12 24 4 43 4n4 2n 44  317 pentapeptit M Theo bảo toàn nguyên tố C, ta có : 5n(5C H n O N  4H2O) 2n1 � n(5C H n O N  4H2O) 2n1 � m(5C H n  nC H O N  4H2O) 2n1 n ON 2n1  0,1  0,02  6,34 gam Trang 6/7 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 Ví dụ 13: X Y tripeptit hexapeptit tạo thành từ amoni axit no mạch hở, có nhóm –COOH nhóm –NH2 Đốt cháy hồn tồn 0,1 mol X O2 vừa đủ, thu sản phẩm gồm CO2, H2O N2, có tổng khối lượng 40,5 gam Nếu cho 0,15 mol Y tác dụng hoàn toàn với NaOH (lấy dư 20%), sau phản ứng cô cạn dung dịch thu gam chất rắn ? A 9,99 gam B 87,3 gam C 94,5 gam D 107,1 gam (Đề thi thử Đại học lần – THPT Hồng Lĩnh, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Theo giả thiết, suy : � �X laø(3CnH2n1O2N  2H2O) (M  42n  105) � �Y laø(6CnH2n1O2N  5H2O) (M  84n  192) Theo giả thiết bảo toàn electron bảo toàn khối lượng, ta có : � 4nO  (18n  9)nX  (18n  9).0,1 � � mX  mO  m(CO , H O, N ) { { 4422 432 �0,1.(42n 105) 0,025.(18n 9).32 40,5 � �n  � �� �M Y  84n  192  360 Trong phản ứng Y với NaOH, theo chất phản ứng bảo toàn khối lượng, ta có : �Y  6NaOH � muố i  H2O { 14 43 �� { � 0,15 mol 0,9 mol 0,15 mol � �  mNaOH  mchấtrắn  mH O �m {Y 123 14 43 { � 0,15.360 (0,9  0,9.20%)40 0,15.18 ? � � mcha� t ra� n  94,5 gam Trang 7/7 - Mã đề thi 357 ... dẫn giải Theo giả thiết, ta có : �nN  n NH  nHCl  0,03 � � nO  0,1mol �nO 80 21 :  �  �nN 16 14 1,5 Áp dụng bảo toàn khối lượng cho hỗn hợp X, bảo toàn electron phản ứng đốt cháy X bảo toàn. .. Áng 1, Khê – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Đặt công thức hai anđehit X CnH2nO Theo tăng khối lượng phản ứng oxi hóa X bảo toàn electron phản ứng X với O 2, ta có : �  0,5 �nCnH2nO... lần – THPT chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Theo giả thiết, bảo toàn nguyên tố C bảo toàn electron, ta có : � 8,96 n  0,2 �  �(C2H2 , CH4 , H2 ) 2X 22,4.2 � 24