Nung bình đến nhiệt độ cao để phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau đó đưa về t 0 ban đầu thu được hỗn hợp khí A có áp suất P.. 2..[r]
(1)PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ANKIN I PHƯƠNG PHÁP
1 Bài tập phản ứng đốt cháy
n 2n 2
3n
C H O
2
o
t
nCO2 + (n-1)H2O * nCO2 nH O2 nankin( p )
*
2
2
H O O ( p ) CO
n
n n
2
2 Bài tập phản ứng cộng hiđro
Phản ứng xảy giai đoạn:
CnH2n-2 + H2
o Ni,t
CnH2n (1)
CnH2n + H2
o Ni,t
CnH2n+2 (2)
* Tốc độ hiđro hóa ankin thành anken lớn tốc độ hiđro hóa anken thành ankan
* Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cacbon, ta có:nX nY nH (p )2 (X: hỗn hợp
trước phản ứng, Y: hỗn hợp sau phản ứng)
* Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: mXmY
*
X Y
X / Y
Y X
n M d
n M
* Vì X Y chứa số mol C H nên đốt cháy X hay Y cho kết (cùng
2 2
O ( p ) CO H O n ,n ,n
), dùng kết đốt cháy X để áp dụng cho Y * Giả sử phản ứng xảy hoàn toàn nH2 ≥ 2nankin:
CnH2n-2 + 2H2
o Ni,t
CnH2n+
* Giả sử phản ứng xảy hoàn toàn dư H2:
CnH2n-2 + 2H2
o Ni,t
CnH2n+
3 Bài tập phản ứng kim loại nặng (Áp dụng cho ank-1-in)
R-C≡CH + [Ag(NH3)2]+ + OH- ❑⃗ R-C≡CAg↓ + 2NH3 + H2O
HC≡CH + 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH- ❑⃗ AgC≡CAg↓ + 4NH3 + 2H2O
(2)II BÀI TẬP ÁP DỤNG 1 Bài tập phản ứng cháy
Ví dụ 1: Đốt cháy hiđrocacbon A mạch hở, có dA / KK 1,5 cần 8,96 lit O2, phản ứng tạo ra
6,72 lit CO2 Xác định dãy đồng đẳng A, CTPT CTCT A, biết thể tích khí đo
đktc
Giải:
Ta có: CO2
6,72
n 0,3 (mol)
22,
;
2 O ( p )
8, 96
n 0, 4(mol)
22, → nH O2 2nO ( p )2 2nCO2 2.0, 2.0,3 0, 2(mol)
2
CO H O
n n
→ A chứa liên kết π
A / KK
d 1,5 → M
A < 1,5.29 = 43,5 → A chứa tối đa nguyên tử cacbon
Gọi mC, mH khối lượng nguyên tố C H, ta có:
2
C CO
m 12n 12.0,3 3,6 (gam)
; mH 2nH O2 2.0, 0, (gam)
→ 12 x3,6 = y
0,4 →
x
3=
y
4 → CTPT A: (C3H4)n
Do số nguyên tử cacbon tối đa → n = → CTPT A: C3H4
→ A ankin hay ankađien CTCT A: CH3-C≡CH, CH2=C=CH2
Ví dụ 2: Đốt cháy hỗn hợp X gồm hiđrocacbon A, B thuộc dãy đồng đẳng thu
19,712 lit CO2 (đktc) 10,08 gam H2O
a) Xác định dãy đồng đẳng A, B (chỉ ankan, anken, ankin)
b) Xác định CTPT CTCT có A, B biết A, B thể khí đktc c) Tính thể tích O2 dùng để đốt cháy hết lượng hỗn hợp X
Giải:
a) Ta có: CO2
19,712
n 0,88 (mol)
22,
; H O2
10,08
n 0,56 (mol)
22,
2
CO H O
n n
→ A, B thuộc họ ankin b) A: CnH2n-2: a (mol)
(3)n 2n
C H +
3n O
o t
nCO2(n 1)H O
2
CO H O
n n a b 0,88 0,56 0,32 (mol)
→
2 CO
n 0,88
n 2,75
a b 0,32
2≤ n<¯n<m≤ 4 → CTCT:
2 Bài tập phản ứng cộng hiđro
Ví dụ 1: Một bình kín dung tích lit 27,30C chứa 0,03 mol C
2H2; 0,015mol C2H4 0,04
mol H2 có áp suất P1 Tính P1
Nếu bình kín có bột Ni làm xúc tác Nung bình đến nhiệt độ cao để phản ứng xảy hồn tồn, sau đưa t0 ban đầu thu hỗn hợp khí A có áp suất P
2 Tính P2
Cho hỗn hợp A tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 NH3 thu 3,6 gam
kết tủa Tính thành phần % thể tích chất hỗn hợp A
Giải:
0,085.22, 4.273.1,1
P 1,0471 (atm)
273.2
Ta có: nH2 2nC H2 nC H2 4→ H2 phản ứng hết
→ nS nT nH ( p )2 0,085 0,04 0,045(mol)
2
0,045.22, 4.273.1,1
P 0,5544 (atm)
273.2
Theo giả thiết sau phản ứng dư C2H2:
CH≡CH + 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH- ❑⃗ C2Ag2↓ + 4NH3 + 2H2O
0,015 (mol) 3,6
240=0 , 015(mol) → Số mol C2H2 tham gia phản ứng = 0,03 – 0,015 = 0,015 (mol)
C2H2 + H2
o Ni,t
C2H4 (1)
0,015 0,015 0,015
A: CH≡CH
B: CH3-C≡C-CH3, CH3-CH2-C≡CH A: C≡CH
B: CH3-C≡CH
A: C2H2; B: C3H4
(4)C2H4 + H2
o Ni,t
C2H6 (2)
0,025 0,025 0,025
→ Số mol chất hỗn hợp A: C2H2: 0,015 (mol); C2H4: 0,015 + 0,015 - 0,025 = 0,005
(mol); C2H6: 0,025 mol
→ C H2
0,015
%V 33,3%
0,045
; C H2
0,005
%V 11,1%
0,045
; %VC H2 55,6%
Ví dụ 2: Nhiệt phân CH4 giai đoạn trung gian, thổi tồn hỗn hợp thu qua ống có Ni
nung nóng hỗn hợp khí A có M 12,12 Trong A chứa hỗn hợp A1 (gồm hiđrocacbon
có số cacbon phân tử) Biết hiđrocacbon chứa nhiều hiđro nặng 24 gam,
chiếm
thể tích A1 mol A1 nặng 28,4 (gam) Tính thành phần phần trăm thể tích
chất A A1
Giải:
2CH4
o t
C2H2 + 3H2 (1)
C2H2 + H2
o Ni, t
C2H4 (2)
C2H2 + 2H2
o Ni, t
C2H6 (3)
A1:
Theo giả thiết: C H2
24
n z 0,8 (mol)
30
→ A1
0,8.5
n (mol)
2
1
A 24 26x 28(2 0,8 x)
M 28, (gam)
2
→ x = 0,4 (mol) → y = 0,8 (mol) A1:
Từ (2) (3) → nC H ( p )2 nC H (2)2 nC H (3)2 0,8 0,8 1,6(mol)
→ nC H (1)2 1,6 0, (mol)
→ nH (1)2 3.2 (mol) C2H2: x (mol) C2H4: y (mol) C2H6: z (mol)
(5)Từ (2) (3) → nH ( p )2 nC H (2)2 2nC H (3)2 0,8 2.0,8 2, 4(mol)
→nH (d )2 6 2, 43,6(mol)
A 16t 2.28, 2.3,6
M 12,12 (gam)
5,6 t
(tnCH (d )4 ; t0)
→ t = Vậy A:
Ví dụ 3: Hỗn hợp Z gồm 0,15 mol CH4; 0,09 mol C2H2 0,2 mol H2 Nung nóng hỗn hợp Z
với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y Cho Y qua dung dịch Br2 dư thu hỗn hợp khí A có
M 16 Độ tăng khối lượng dung dịch Br2 0,82 gam Tính số mol chất A. Giải:
Nung hỗn hợp Z với xúc tác Ni: C2H2 + H2
o Ni,t
C2H4
a a a C2H2 + 2H2
o Ni,t
C2H6
b 2b b
Gọi a, b số mol C2H4 C2H6 có hỗn hợp Y
→ Hỗn hợp Y gồm: 0,15 mol CH4; a mol C2H4; b mol C2H6; (0,09 - a - b) mol C2H2; (0,2 a
-2b) mol H2
Cho Y qua dung dịch Br2 dư:
C2H4 + Br2 → C2H4Br2
C2H2 + 2Br2 → C2H2Br4
Độ tăng khối lượng bình đựng dung dịch Br2: 28a + 26(0,09 – a – b) = 0,82 (*)
Hỗn hợp A gồm: 0,15 mol CH4, b mol C2H6, (0,2 – a – 2b) mol H2
Ta có:
A 16.0,15 30b 0, 2a 4b
M 16
0,15 b 0, a 2b
(**)
Từ (*) (**) → a = 0,02 mol, b = 0,06 mol
→ Số mol chất A: 0,15 mol CH4, 0,06 mol C2H6, 0,06 mol H2
Ví dụ 4: Dẫn V lít (ở đktc) hỗn hợp X gồm axetilen hiđro qua ống sứ đựng bột niken C2H2: 0,4 (mol) → 6,06%
(6)gam kết tủa Khí khỏi dung dịch phản ứng vừa đủ với 16 gam brom lại khí Z Đốt cháy hồn tồn khí Z thu 2,24 lít khí CO2 (ở đktc) 4,5 gam nước Tính V
Giải:
C2H2 + H2
o Ni, t
C2H4
0,1 0,1 0,1
C2H2 + 2H2
o Ni,t
C2H6
0,05 0,1 0,05
CH≡CH + 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH- ❑⃗ C2Ag2↓ + 4NH3 + 2H2O
0,05 12240=0 , 05
CH2=CH2 + Br2 ❑⃗ CH2Br-CH2Br
0,1 16
160=0,1 C2H6 +
2 O2
o t
2CO2 + 3H2O 0,05 22 , 42, 24=0,1 0,15 2H2 + O2
o t
2H2O
0,1 184,5− ,15=0,1
→ nC H (X)2 0,1 0,05 0,05 0, (mol)
nH (X)2 0,1 0,05.2 0,1 0,3 (mol)
→ V = (0,2+0,3)22,4 = 11,2
3 Bài tập phản ứng kim loại nặng
Ví dụ 1: Cho 17,92 lit hỗn hợp X gồm hiđrocacbon khí: ankan, anken, ankin lấy theo tỉ lệ
thể tích : : lội qua lượng dư AgNO3 dung dịch NH3, thu 96 gam kết tủa
hỗn hợp khí Y Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp khí Y thu 13,44 lit khí CO2 Xác định CTCT
3 hiđrocacbon
Giải:
Gọi a, b, c số mol CnH2n+2, CmH2m,CpH2p-2
→ a + b + c =17,92/22,4 = 0,8 (mol)
Mặt khác: a : b : c = : : → a = b = 0,2 (mol); c = 0,4 (mol) X + AgNO3/NH3 dư:
(7)0,4 (mol) 0,4 (mol) →
96
0, 14p 107x → 5,6p + 42,8x = 96,8
Theo giả thiết ankin phản ứng với AgNO3/NH3 → ankin phải axetilen ank-1-in → x =
1,
x = → p = 96 (loại)
x = → p = (C2H2: CH≡CH)
Hỗn hợp khí Y: Phản ứng cháy:
o t
m 2m 2
3m
C H O mCO mH O
2
0,2 0,2m
o t
n 2n 2 2
3n
C H O nCO (n 1)H O
2
0,2 0,2n
→ 0,2m + 0,2n =13,44/22,4 = 0,6 → m + n = (m ≥ 2, n ≥ 1) → m = 2, n = → X: CH4, CH2=CH2, CH≡CH
Ví dụ 2: Một hỗn hợp X gồm hiđrocacbon A, B thuộc dãy đồng đẳng (đều thể khí
ở đktc) Để đốt cháy hết X cần dùng vừa đủ 20,16 lit O2 (đktc) phản ứng tạo 7,2 gam
H2O
a) Xác định dãy đồng đẳng A, B; CTPT có A, B (chỉ ankan, anken, ankin)
b) Xác định CTCT A, B biết cho lượng hỗn hợp X tác dụng với lượng dư AgNO3 dung dịch NH3 thu 62,7 gam kết tủa
Giải:
a) H O2
7,
n 0, 4(mol)
18
Áp dụng định luật bảo tồn ngun tố oxi, ta có:
2
H O CO O (p )
n 20,16 0, 4
n n 0, 7(mol)
2 22, 0,2
2
CO H O
n n
→ A, B thuộc họ ankin
(8)B: CmH2m-2 (b mol)
Công thức chung ankin: C Hn n 2 o
t
2 2
n 2n
3n
C H O nCO (n 1)H O
2
a+b n(a b) (n 1)(a b) → nCO2 nH O2 a b a b 0, 0, 0,3 (mol)
→
2 CO
n 0,7 7
n
a b 0,3
Giả sử n < m
→ →
b) Cặp C2H2, C3H4:
Ta có hệ:
2a 3b 0,7 a b 0,3
→
a 0, 2(mol) b 0,1(mol)
Cả hai ank-1-in nên cho kết tủa với AgNO3/NH3:
CH≡CH + 2AgNO3 + 2NH3 → C2Ag2↓ + 2NH4NO3
0,2 0,2
CH3-C≡CH + AgNO3 + NH3 → CH3-C≡CAg↓ + 2NH4NO3
0,1 0,1
→ Khối lượng kết tủa = 240.0,2 + 147.0,1 = 62,7 gam (đúng) Cặp C2H2, C4H6:
Ta có hệ:
2a 4b 0,7 a b 0,3
→
a 0, 25(mol) b 0,05(mol)
Trường hợp 1: CH≡CH & CH3-CH2-C≡CH
CH≡CH + 2AgNO3 + 2NH3 → C2Ag2↓ + 2NH4NO3
0,25 0,25
CH3-CH2-C≡CH + AgNO3 + NH3 → CH3-CH2-C≡CAg↓ + 2NH4NO3
0,05 0,05
→ Khối lượng kết tủa = 240.0,25 + 161.0,05 = 68,05 gam (Loại)
Trường hợp 2: CH≡CH & CH3-C≡C-CH3
→ Khối lượng kết tủa = 240.0,25 = 60 gam (Loại) n 2, m 3
n 2, m 4 C2H2, C3H4
(9)