MA 58 44x 9y 44x 9y = = = = = m A m CO 2 m H 2O 0,58 1,76 0,9 Þx=4 y =10 Vậy CTPT A : C4H10 Ví dụ 2 : Khi đốt cháy hòan tòan 0,42 g một Hydrocacbon X thu tòan bộ sản phẩm qua bình 1 đựng H2SO4 đặc, bình 2 đựng KOH dư. Kết quả, bình 1 tăng 0,54 g; bình 2 tăng 1,32 g. Biết rằng khi hóa hơi 0,42 g X chiếm thể tích bằng thể tích của 1,192 g O2 ở cùng điều kiện. Tìm CTPT của X Tóm tắt...
MA 58 44x 9y 44x 9y = = = = = m A m CO m H 2O 0,58 1,76 0,9 Þx=4 y =10 Vậy CTPT A : C4H10 Ví dụ : Khi đốt cháy hịan tịan 0,42 g Hydrocacbon X thu tòan sản phẩm qua bình đựng H2SO4 đặc, bình đựng KOH dư Kết quả, bình tăng 0,54 g; bình tăng 1,32 g Biết hóa 0,42 g X chiếm thể tích thể tích 1,192 g O2 điều kiện Tìm CTPT X Tóm tắt đề: 0,42g X (CxHy) +O2 CO2 Bình 1đựng ddH2SO4 đ Bình đựng KOHdư CO -CO , H2O -H2O, m2=1,32g m =0,54g Tìm CTPT X? GIẢI * Tính MX : 0,42g X có VX = VO2 0,192g O2 (cùng điều kiện) => nX = nO2 => => M X = m mX = O2 M X M O2 m X M O m O2 = 0,42.32 = 70 0,192 * Gọi X : CxHy yö y ổ t0 C x H y + ỗ x + ữO ắắđ xCO + H O 4ø è MX 0,42 44x 9y (g) mCO2 mH2O (g) Ta có : MX 44x 9y = = m X m CO2 m H2O (1) Đề cho khối lượng CO2, H2O gián tiếp qua phản ứng trung gian ta phải tìm khối lượng CO2, H2O * Tìm mCO2, mH2O : - Bình đựng dd H2SO4 đ hấp thụ H2O độ tăng khối lượng bình khối lượng H2O : rm1 = mH2O=0,54g (2) - Bình đựng dd KOH dư hấp thụ CO2 độ tăng khối lượng bình khối lượng CO2 : rm2 = mCO2 =1,32g (3) 54 (1), (2), (3) Þ 70 44x 9y = = 0,42 1,32 0,54 Þx=5 y = 10 Vậy CTPT X : C5H10 (M = 70đvC) II.2.1.3 Phương pháp thể tích (phương pháp khí nhiên kế): v Phạm vi ứng dụng : Dùng để xác định CTPT chất hữu thể khí hay thể lỏng dễ bay v Cơ sở khoa học phương pháp : Trong phương trình phản ứng có chất khí tham gia tạo thành (ở điều kiện nhiệt độ, áp suất) hệ số đặt trước công thức chất cho biết tỉ lệ số mol mà cho biết tỉ lệ thể tích chúng 1) Phương pháp giải Bước : Tính thể tích khí VA, VO2, VCO2, VH2O (hơi)… Bước : Viết cân phương trình phản ứng cháy hydrocacbon A dạng CTTQ CxHy Bước : Lập tỉ lệ thể tích để tính x,y y ỉ t0 C x H y + ỗ x + ữO ắắđ xCO + H O 4ø è ỉ ỉ 1(l) x(l) ỗ ữ (l) ỗ x + ữ (l) 4ø è è2ø VA(l) VO2 (l) VCO2 (l) VH2O (hơi)(l) y y y y x+ x+ x x = = = = hay = = VA VÒ VCO VH 2O nA nO2 nCO n H 2O Þx= Þy= VCO VA 2VH 2O VA = n CO = ; nA 2n H 2O nA Cách khác : Sau thực bước làm theo cách khác: - Lập tỉ lệ thể tích VA: VB : VCO2 : VH2O đưa tỉ lệ số nguyên tối giản m:n:p:q - Viết phương trình phản ứng cháy hợp chất hữu A dạng: t mCxHy + nO2 ¾¾® pCO2 + qH2O - Dùng định luật bảo tồn nguyên tố để cân phương trình phản ứng cháy tìm x y =>CTPT A * Một số lưu ý: - Nếu VCO2 : VH2O = 1:1 => C : H = nC : nH = 1: o 55 - Nếu đề tóan cho oxy ban đầu dư sau bật tia lửa điện làm lạnh (ngưng tụ nước) khí nhiên kế có CO2 O2 cịn dư Bài tóan lý luận theo CxHy - Nếu đề tóan cho VCxHy = VO2 sau bật tia lửa điện làm lạnh khí nhiên kế có CO2 CxHy dư Bài tóan lý luận theo oxy - Khi đốt cháy hay oxi hóa hịan tồn hydrocacbon mà giả thiết khơng xác định rõ sản phẩm, ngun tố hydrocacbon chuyển thành oxit bền tương ứng trừ: N2 ® khí N2 Halogen ® khí X2 hay HX (tùy bài) Bài tập ví dụ Ví dụ 1: Trộn 0,5 l hỗn hợp C gồm hydrocacbon A CO2 với 2,5 l O2 cho vào khí nhiên kế đốt cháy thu 3,4 l khí, làm lạnh 1,8 l Cho hỗn hợp qua tiếp dung dịch KOH (đặc) cịn 0,5 l khí Các V khí đo điều kiện Tìm CTPT hydrocacbon A Tóm tắt đề : CxHy : a (l) Gọi 0,5 l hỗn hợp CO2 : b (l) đố t CO ,O dư,H O ll(- H2O) CO ,O dư 0,5l hỗn hợp + 2,5l O KOHñ(- CO2) 2 2 2 O2 dư GIẢI : * O2 dư , tóan lý luận theo Hydrocacbon A y ổ t0 C x H y + ỗ x + ữO ắắđ xCO + H O 4ứ ố y yử ổ a aỗx + ữ (lít) ax a 4ø è CO2 ® CO2 b b Ta có Vhh = a + b = 0,5 (1) VCO2 = ax + b = 1,8 – 0,5 = 1,3 (2) y = 3,4 – 1,8 = 1,6 yử ổ VO2 d = 2,5 - a ỗ x + ữ = 0,5 4ứ ố y ị ax + a = VH2O = a Þ ax + 3,2/4 = Þ ax = 1,2 (2), (3) VCO2 = b = 0,1 (lít) (3) (4) (5) 56 Vhh = a + b = 0,5 Þ a = 0,4 Þ x = ax /a = Þ y = ay/a = Vậy CTPT A C3H8 Ví dụ : Trộn 12 cm3 hydrocacbon A thể khí với 60 cm3 oxi (lấy dư) đốt cháy Sau làm lạnh để nước ngưng tụ đưa điều kiện ban đầu thể tích khí cịn lại 48 cm3, có 24cm3 bị hấp thụ KOH, phần lại bị hấp thụ P Tìm CTPT A (các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất) Tóm tắt : 12cm CxHy CO2 làm lạnh H2O -H2O O2dư đốt 60cm O2 (dư) 24cm khí bị hấp thụ KOH (- CO2) CO2 O2 dư khí lại bị hấp thụ P (-O2) (V=48cm ) GIẢI : * Tính V: VCO2 = 24cm3 VO2 dư = 48 – 24 = 24cm3 Þ VO2 pứ = 60 – 24 = 36 cm3 * Tìm CTPT : Cách 1: Tính trực tiếp từ phương trình phản ứng đốt cháy: y ỉ t0 C x H y + ỗ x + ữO2 ắắđ xCO2 + H O 4ø è ỉ 12 đ ỗ x + ữ 12 đ 12x (cm3) 4ø è VCO2 =12x = 24 => x = æ è yö 4ø VO2 dư = 60 – 12 ç x + ÷ = 24 => y = Þ CTPT A: C2H4 Cách 2: Lập tỉ lệ thể tích x+ y = = VA VO y x = VCO VH 2O y yử ổ t0 C x H y + ỗ x + ữO ắắđ xCO + H O 4ứ ố y yử ổ x (cm3) ỗx + ÷ 4ø è 12 36 24 (cm3) 57 x+ y = = VA VO y x+ x x VCO Û 12 = 36 = 24 => x = y = Þ CTPT A: C2H4 Cách 3: Nhận xét: đốt 12 cm3 A dùng 36 cm3 oxy tạo 24 cm3 CO2 t Suy 12C x H y + 36O ắắđ 24CO + ?H O 0 t ĐLBT (O): => 12C x H y + 36O ắắđ 24CO + 24H O ĐLBT (C): 12x = 24 => x = ĐLBT (H) :12y = 48 => y = àVậy CTPT A C2H4 Ví dụ : Trong bình kín thể tích 1dm3 có hỗn hợp đồng thể tích gồm hydrocacbon A O2 133,5 oC, atm Sau bật tia lửa điện đưa nhiệt độ ban đầu (133,5 oC) áp suất bình tăng lên 10% so với ban đầu khối lượng nước tạo 0,216 g Tìm CTPT A Tóm tắt : CxHy(A) đốt O2 V = 1dmo t=133,5 C,P1=1atm sp cháy (lượng H2O tạo 0,216g) V=1dm o t=133,5 C, P2 tăng 10% GIẢI : Tìm CTPT A? n1 = PV 1.1 = = 0,03(mol) RT 0,082.(273 + 133,5) Vì hỗn hợp đồng thể tích nên nA = nO2 = 0,03/2 = 0,015 mol => CxHy dư, biện luận theo O2 Sau đưa nhiệt độ ban đầu, khí tạo áp suất có bình gồm H2O, CO2, CxHy dư có số mol : n2 = n1 P2/P1 = 0,03.110/100 = 0,033 mol nH2O = 0,216/18 = 0,012 mol ĐLBT khối lượng (O) : nO2 = n CO2 + 1/2n H2O => n CO2 = nO2 – 1/2nH2O = 0,015-0,012/2 = 0,009mol nCxHydư = n2 - nCO2 - nH2O = 0,033-0,012-0,009 =0,012mol =>nCxHyphản ứng = 0,015-0,012 = 0,003 mol y ỉ t0 C x H y + ỗ x + ữO ắắđ xCO + H O 4ø è 58 0,003 ỉ çx + ÷ 4ø è x y (mol) 0,015 0,009 0,012 (mol) Ta có : y y = x = = 0,003 0,015 0,009 0,012 x+ => x = y=8 Vậy CTPT A : C3H8 II.2.1.4 Phương pháp giá trị trung bình (xác định CTPT hai hay nhiều chất hữu hỗn hợp): Là phương pháp chuyển hỗn hợp nhiều giá trị giá trị tương đương, nhiều chất chất tương đương v Đặc điểm Phương pháp giá trị trung bình dùng nhiều hóa hữu giải tóan chất dãy đồng đẳng Một phần chất giá trị trung bình đề cập đến việc tính phần trăm đơn vị khối lượng hỗn hợp khí tóan tỉ khối chương đầu lớp 10 Do đó, học sinh dễ dàng lĩnh hội phương pháp để xác định CTPT hai hay nhiều chất hữu hỗn hợp II.1.4.1 Phương pháp khối lượng phân tử trung bình hỗn hợp ( M hh ) Chất tương đương có khối lượng mol phân tử M hh khối lượng mol phân tử trung bình hỗn hợp Các bước giải : Bước : Xác định CTTQ hai chất hữu A,B Bước : Xác định CTTB hai chất hữu A, B hỗn hợp Bước : Tìm M hh qua công thức sau : M hh = m hh n A M A + n B M B %A.M A + %B.M B %A.M A + (100 - %A )M B = = = n hh nA + nB 100 100 Hoặc M hh = d hh/X M X = VA M A + VB M B VA M A + VB M B %A.M A + (100 - %A )M B = = VA + VB V 100 Giả sử MA< MB => MA< M hh < MB Bước : Biện luận tìm MA, MB hợp lý => CTPT A B Phạm vi ứng dụng: sử dụng có lợi nhiều hỗn hợp chất dãy đồng đẳng 1) Phương pháp CTPT trung bình hỗn hợp: v Phạm vi áp dụng : Khi có hỗn hợp gồm nhiều chất, tác dụng với chất khác mà phương trình phản ứng tương tự (sản phẩm, tỉ lệ mol nguyên liệu 59 sản phẩm, hiệu suất, phản ứng tương tự nhau), thay hỗn hợp chất tương đương, có số mol tổng số mol hỗn hợp Công thức chất tương đương gọi CTPT trung bình v Phương pháp giải : Bước : Đặt CTPT hai chất hữu cần tìm suy CTPT trung bình chúng : Đặt A : CxHy ; B : Cx’Hy’ Þ CTPTTB : C x H y Bước : Viết phương trình phản ứng tổng quát liệu đề cho tính x, y Bước : biện luận Nếu x