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.
Trang 1CHUYÊN ĐỀ 06: KHAI THÁC ĐỘ BẤT BÃO HỊA
TRONG PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY HỢP CHẤT HỮU CƠ
I Phản ứng đốt cháy hợp chất hữu cơ
1 Sơ đồ phản ứng đốt cháy hiđrocacbon
o
O , t2
C H nCO (n 1 k)H O
Suy ra : (k 1)nC Hn 2n 2 2k nCO2 nH O2
2 Sơ đồ phản ứng đốt cháy dẫn xuất chứa oxi của hiđrocacbon
C H O nCO (n 1 k)H O
Suy ra : (k 1)nC Hn 2n 2 2k xO nCO2 nH O2
3 Sơ đồ phản ứng đốt cháy dẫn xuất chứa nitơ, oxi của hiđrocacbon
o
O , t2
C H O N nCO (n 1 k 0,5t)H O 0,5tN
Suy ra : (k 1 0,5t)nC Hn 2n 2 2k t x tO N nCO2 nH O2
● Như vậy :
Khi đốt cháy hợp chất hữu cơ chứa C, H hoặc chứa C, H, O thì :
C H hoặc C H Ox y x y z CO2 H O2
Cịn khi đốt cháy hợp chất chứa nitơ hoặc chứa đồng thời cả oxi và nitơ thì:
C H N hoặc C H O Nx y t x y z t CO2 H O2
II Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Đốt cháy hồn tồn 0,2 mol hỗn hợp X gồm một ankan và một anken, thu được 0,35 mol CO2 và 0,4 mol H2O Phần trăm số mol của anken trong X là
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2014)
Hướng dẫn giải
Theo giả thiết và sử dụng cơng thức(k 1)n- C Hx y =nCO2- nH O2
C Hn 2n 2 C Hm 2m
C Hn 2n 2 C Hm 2m CO2 H O2
0,35 0,4
+
+
ïï
=-ïï
ïïïỵ
C Hn 2n 2
C Hm 2m
C Hm 2m
+
ïï
ïïỵ
Ví dụ 2: Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp X gồm CH4, C2H6, C3H8, C2H2, C3H4, C4H6 thu được a mol CO2 và 18a gam H2O Tổng phần trăm về thể tích của các ankan trong X là :
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Tam Nơng – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn giải
Đặt cơng thức chung của các chất CH4, C2H6, C3H8 là C Hn 2n 2 (k 0) ; cơng thức chung của các chất C2H2, C3H4, C4H6 là C Hm 2m 2 (k 2).
Sử dụng cơng thức (k 1)n hợp chất hữu cơ nCO2 nH O2 , ta cĩ :
Trang 2
C Hn 2n 2 C Hm 2m 2 CO2 H O2 C Hn 2n 2 C Hm 2m 2
Vậy phần trăm về thể tích của các ankan trong hỗn hợp là 50%
Ví dụ 3: Hỗn hợp A gồm ankan X và anken Y (tỉ lệ mol tương ứng là 2 : 3) có tỉ khối so với H2 bằng 21,4 Đốt cháy 3,36 lít hỗn hợp A thì thu được a lít CO2 (đktc) Giá trị của a là :
A 9,86 B 8,96 C 10,08 D 4,48
Hướng dẫn giải
Theo giả thiết, ta có :
C Hn 2n 2 C Hm 2m C Hn 2n 2
C Hn 2n 2 C Hm 2m C Hm 2m
Suy ra :
2n
nCO2 H O2
H O2 CO2
H O2 CO2 C Hn 2n 2
H O2
CO (ñktc)2 CO2
Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm ba ancol cùng dãy đồng đẳng, thu được 4,704 lít khí CO2 (đktc) và 6,12 gam H2O Giá trị của m là
(Đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2014)
Hướng dẫn giải
Ta thấy :
H O2 CO2
0,34 0,21
CO2 ancol
H O2 CO2
O/ancol ancol H O2 CO2
0,34.2 0,21.12 0,13.16
n
ìï >
ïï
ïï
ïïí
ïï
-ïïïî
ïï
ï
ïï
ïïî
Ví dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 0,07 mol một ancol đa chức và 0,03 mol một ancol không no,
có một liên kết đôi, mạch hở, thu được 0,23 mol khí CO2 và m gam H2O Giá trị của m là
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2013)
Hướng dẫn giải
Số nguyên tử cacbon trung bình của hai ancol là : ancol CO2
ancol
Vì ancol không no phải có số nguyên tử C lớn hơn hoặc bằng 3, suy ra ancol hai chức là C2H4(OH)2
Như vậy, hỗn hợp X gồm một ancol no (k=0) và một ancol không no (k=1)
Sử dụng công thức (k 1)n C H Ox y z nCO2 nH O2 , ta có :
C H (OH)2 4 2 C Hn 2n 1OH CO2 H O2 H O2
0,23 ? 0,07
Trang 3H O2
Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm axit panmitic, axit stearic và axit linoleic Để trung hịa m gam X cần 40 ml dung
dịch NaOH 1M Mặt khác, nếu đốt cháy hồn tồn m gam X thì thu được 15,232 lít khí CO2 (đktc) và 11,7 gam H2O Số mol của axit linoleic trong m gam hỗn hợp X là
Hướng dẫn giải
Axit panmitic C15H31COOH, axit stearic C17H35COOH trong phân tử đều cĩ 1 liên kết (k = 1) Axit linoleic C17H31COOH cĩ 3 liên kết (k = 3)
Sử dụng cơng thức (k 1)n hợp chất hữu cơ nCO2 nH O2 , ta cĩ :
(C H COOH, C H COOH)17 35 15 31 C H COOH17 31 CO2 H O2
0,68 0,65
?
C H COOH17 31
Ví dụ 7: Đốt cháy hồn tồn m gam hỗn hợp X gồm hai ancol đơn chức, cùng dãy đồng đẳng, thu được
15,68 lít khí CO2 (đktc) và 17,1 gam nước Mặt khác, thực hiện phản ứng este hĩa m gam X với 15,6 gam axit axetic, thu được a gam este Biết hiệu suất phản ứng este hĩa của hai ancol đều bằng 60% Giá trị của
a là
(Đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2012)
Hướng dẫn giải
Khi đốt cháy hỗn hợp X gồm 2 ancol đơn chức, thu được :
CO2 ancol
ancol H O2 CO2
ancol
n
n
CH COOH3 15,6 ancol
60
Trong phản ứng este hĩa, ta cĩ: nH O2 nancol phản ứng nCH COOH phản ứng3 0,25.60% 0,15
Theo bảo tồn khối lượng, ta cĩ: mancolmaxit mestemH O2
este
mancol axit H O2
m (14.2,8 18).0,15 60.0,15 0,15.18 14,88
Ví dụ 8: Hỗn hợp X gồm một axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở và một ancol đơn chức, mạch hở Đốt
cháy hồn tồn 21,7 gam X, thu được 20,16 lít khí CO2 (đktc) và 18,9 gam H2O Thực hiện phản ứng este hĩa X với hiệu suất 60%, thu được m gam este Giá trị của m là
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2013)
Hướng dẫn giải
Đốt cháy axit cacboxylic no, đơn chức (k = 1), hiệu số mol H2O và CO2 bằng 0 Đốt cháy ancol no, đơn chức (k = 0), hiệu số mol H2O và CO2 bằng mol ancol Suy ra hiệu số mol H2O và mol CO2 khi đốt cháy X bằng mol ancol
Từ mối liên hệ giữa mol H2O và mol CO2 kết hợp với bảo tồn nguyên tố O và C, ta cĩ :
Trang 4
O trong ancol C Hn 2n 1OH H O2 CO2
1,05 0,9
X C H O trong ancol
C Hm 2m 2O
C Hn 2n 1OH C Hm 2m 2O
0,15n 0,2m 0,9
32
n 2
axit ancol
0,2 0,15
este axit ancol H O2 este
18 0,15
Ví dụ 9*: Đốt cháy hồn tồn m gam chất béo X (chứa triglixerit của axit stearic, axit panmitic và các axit béo
tự do đĩ) Sau phản ứng thu được 13,44 lít CO2 (đktc) và 10,44 gam nước Xà phịng hố m gam X (H = 90%) thì thu được khối lượng glixerol là:
A 2,484 gam B 0,828 gam C 1,656 gam D 0,92 gam.
Hướng dẫn giải
Đối với axit stearic, axit panmitic là các axit béo no, đơn chức nên k = 1 Đối với triglixerit của axit stearic
và axit panmitic (este của glixerol với các axit stearic và axit panmitic) thì k = 3
Sử dụng cơng thức (k 1)n hợp chất hữu cơ nCO2 nH O2 , ta cĩ :
axit béo triglixerit CO2 H O2 triglixerit
0,6 0,58
Trong phản ứng xà phịng hĩa, ta cĩ :
C H (OH)3 5 3 triglixerit phản ứng
C H (OH)3 5 3
Ví dụ 10*: Cho X, Y là hai chất thuộc dãy đồng đẳng của axit acrylic và MX < MY; Z là ancol cĩ cùng số nguyên tử cacbon với X; T là este hai chức tạo bởi X, Y và Z Đốt cháy hồn tồn 11,16 gam hỗn hợp E gồm X, Y, Z, T cần vừa đủ 13,216 lít khí O2 (đktc), thu được khí CO2 và 9,36 gam nước Mặt khác, 11,16 gam E tác dụng tối đa với dung dịch chứa 0,04 mol Br2 Khối lượng muối thu được khi cho cùng lượng E trên tác dụng hết với dung dịch KOH dư là
A 4,68 gam B 5,44 gam C 5,04 gam D 5,80 gam.
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2014)
Hướng dẫn giải
Theo giả thiết và bảo tồn nguyên tố O, ta cĩ :
ïỵ
Từ đặc điểm cấu tạo ta thấy độ bất bão hịa của (X, Y), Z, T lần lượt là 1; 0; 4
Sử dụng mối liên hệ giữa độ bất bão hịa với số mol CO2, H2O và số mol của hợp chất hữu cơ; mối liên hệ giữa độ bất bão hịa với số mol Br2 phản ứng và số mol của hợp chất hữu cơ; bảo tồn nguyên tố O trong phản ứng đốt cháy, ta cĩ :
E
(X, Y) Z T
ïỵ
Trong phản ứng của X, Y, Z, T với KOH, ta cĩ :
Trang 5H O2 (X, Y)
ancol Z
muối KOH (X, Y) T
(X, Y, Z) KOH muối ancol H O2
0,04 ? 0,01.76
ïï
ïï
ïï
ïï
ïï
ïỵ144424443 1442443 1442443 1442443
Ví dụ 11: Đốt cháy hồn tồn một hỗn hợp gồm hai amin no, đơn chức, mạch hở thuộc cùng dãy đồng đẳng
liên tiếp, cần dùng vừa đủ 0,33 mol O2, chỉ thu được H2O, N2 và 0,16 mol CO2 Cơng thức phân tử của hai amin là
A C3H9N và C4H11N B CH5N và C3H9N
(Đề thi thử Đại học lần 1 lần 4 – THPT Chuyên – Đại học Vinh, năm 2013)
Hướng dẫn giải
Theo bảo tồn nguyên tố O, ta cĩ: O2 CO2 H O2 H O2
0,33 0,16 ?
Sử dụng cơng thức
amin
0,16 0,34
n
n
Vậy hai amin là CH N và C H N5 2 7
Ví dụ 12: Cho X là axit cacboxylic, Y là amino axit (phân tử cĩ một nhĩm –NH2) Đốt cháy hồn tồn 0,5 mol hỗn hợp gồm X và Y, thu được khí N2; 15,68 lít khí CO2 (đktc) và 14,4 gam H2O Mặt khác, 0,35 mol hỗn hợp trên phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa m gam HCl Giá trị của m là :
(Đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2013)
Hướng dẫn giải
Từ giả thiết, suy ra : (X, Y) CO2
(X, Y)
X là HCOOH (Vì Y là amino axit nên phân tử phải cĩ
ít nhất 2 nguyên tử C)
Đốt cháy HCOOH (k = 1), thu được số mol CO2 bằng số mol H2O
Theo giả thiết, khi đốt cháy X, Y thu được số mol CO2 là 0,7 mol, số mol H2O là 0,8 mol
Vì tổng số mol H2O lớn hơn số mol CO2 nên Y phải là amino axit no, cĩ 1 nhĩm –COOH và 1 nhĩm –NH2 (đề cho) Cơng thức của Y là CnH2n+1O2N (k = 1)
C Hn 2n 1 2O N
Suy ra C H O N trong 0,35 mol hỗn hợp HCl
n 2n 1 2
0,35
0,5
HCl
Ví dụ 13*: Đipeptit mạch hở X và tripeptit mạch hở Y đều được tạo nên từ một amino axit (no, mạch hở, trong
phân tử chứa một nhĩm –NH2 và một nhĩm –COOH) Đốt cháy hồn tồn 0,1 mol Y, thu được tổng khối lượng CO2 và H2O bằng 54,9 gam Đốt cháy hồn tồn 0,2 mol X, sản phẩm thu được cho lội từ từ qua nước vơi trong dư, tạo ra m gam kết tủa Giá trị của m là
Hướng dẫn giải
Amino axit no mạch hở, cĩ một nhĩm –COOH và một nhĩm –NH2 cĩ cơng thức chung là CnH2n+1O2N
Trang 6X là đipeptit tạo ra từ amino axit trên, phân tử có 1 nhóm peptit và còn 1 nhóm –COOH nên k = 2 và có 2 nguyên tử N (t = 2)
Y là tripeptit tạo ra từ amino axit trên, phân tử có 2 nhóm peptit còn 1 nhóm –COOH nên k = 3 và có 3 nguyên tử N (t = 3)
Khi đốt cháy Y, ta có :
CO
2
9
Như vậy, amino axit có 3 nguyên tử C, X là đipeptit nên số nguyên tử C trong X là 3.2 = 6
Khi đốt cháy X, theo bảo toàn nguyên tố C, ta có :
CaCO3 CO2 C trong X X CaCO3
Ví dụ 14*: Tripeptit mạch hở X và tetrapeptit mạch hở Y đều được tạo ra từ một amino axit no, mạch hở có 1
nhóm –COOH và 1 nhóm –NH2 Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X thu được sản phẩm gồm CO2, H2O, N2 trong đó tổng khối lượng CO2, H2O là 36,3 gam Nếu đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol Y thì cần số mol O2 là:
Hướng dẫn giải
Amino axit no mạch hở, có một nhóm –COOH và một nhóm –NH2 có công thức chung là CnH2n+1O2N
X là tripeptit tạo ra từ amino axit trên, phân tử có 2 nhóm peptit –CONH– và còn 1 nhóm –COOH nên k =
3 và có 3 nguyên tử N (t = 3)
Y là tetrapeptit tạo ra từ amino axit trên, phân tử có 3 nhóm peptit –CONH– còn 1 nhóm –COOH nên k = 4
và có 4 nguyên tử N (t = 4)
Khi đốt cháy X, ta có :
CO
2
6
Như vậy amino axit có 2 nguyên tử C, Y là tetrapeptit nên số nguyên tử C trong Y là 2.4 = 8
Khi đốt cháy 0,2 mol Y, ta có:
CO2 C trongY Y
CO2
H O
1,6 ?
Áp dụng bảo toàn nguyên tố O trong phản ứng đốt cháy Y, ta có :
O (trong Y) Y
O
O (trong Y) O2 CO2 H O2 2