+Xác định thành phần % khối lượng hoặc thể tích của hỗn hợp đầuhoặc sau phản ứng.. Chú ý quan trọng: +Trong phản ứng cộngtách Hidro hiệu số mol trước và sau phản ứng|nt-ns| bằng số[r]
(1)ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP PHẢN ỨNG CỘNG VÀ TÁCH CỦA HIDROCACBON Bài viết đã được đăng trên tạp chí HÓA HỌC & ỨNG DỤNG số 11-năm 2014 Tác giả xin chân thành cảm ơn và mong nhận được những ý kiến phản hồi từ quí thầy cô và các bạn học sinh đã sử dụng tài liệu này! Mọi ý kiến góp ý, phản hồi về bài viết xin liên hệ với tác giả qua địa chỉ sau: Email: info@123doc.org Hoặc https://www.facebook.com/congkiet.nguyen.31 Nguyễn Công Kiệt: Xóm Thọ Nhân, Xã Quỳnh Thọ, Quỳnh Lưu, Nghệ An Điện thoại: 0984895477 I Lý thuyết: Phát biểu:”tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng” Bài toán tổng quát:Hỗn hợp X gồm Hidrocacbon chưa no và H nung nóng (xúc tác:Ni, Hiệu suất phản ứng:H≤100%) thu được hỗn hợp Y gồm: Hidrocacbon no, Hidrocacbon chưa no(có thể dư), H2 (có thể dư) Cho Y qua bình dựng dung dịch Brom Các dạng câu hỏi thường gặp: + Lượng CO2, H2O thu được đốt cháy hỗn hợp sau phản ứng +Hiệu suất phản ứng cộng Hidrocacbon +Độ tăng khối lượng dung dịch brom (hoặc khối lượng khí thoát khỏi bình dd brom) +Xác định công thức Hidrocacbon +Xác định thành phần % khối lượng (hoặc thể tích) hỗn hợp đầu(hoặc sau phản ứng) … Công thức cần sử dụng: Áp dụng ĐLBTKL cho hỗn hợp ta có : mt=ms <=> nt.Mt=Ms.ns (*) (Mt,Ms là khối lượng mol trung bình hỗn hợp trước và sau phản ứng; nt ,ns là tổng số mol hỗn hợp trước và sau phản ứng) Từ (*) nếu biết ba đại lượng có thể tìm được đại lượng còn lại Chú ý quan trọng: +Trong phản ứng cộng(tách) Hidro hiệu số mol trước và sau phản ứng(|nt-ns|) số mol Hidro tham gia phản ứng(hoặc sinh ra).ΣnП cần làm no=Σn(H2 Br2 tham gia phản ứng) +Trong phản ứng cracking số mol ankan tạo thành(không gồm ankan tham gia phản ứng) số mol anken tạo thành |nt-ns| +Khi tính hiệu suất cần để ý tỉ lệ mol các chất và tỉ lệ hệ số phương trình phản ứng hóa học II.Bài Tập: (2) Bài (Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2012) :Hỗn hợp X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với H2 là 7,5 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H là 12,5 Hiệu suất phản ứng hiđro hoá là A 70% B 60% C 50% D 80% Bài giải: Mt=7,5.2=15, Ms=12,5.2=25; Chọn nt=1 mol Ta có Mt=x.2 + 28.(1-x) = 15 ( đây số mol H2 trước phản ứng là x ) Hay nH2=nC2H4=0,5mol Vì phản ứng cộng H2 Aken xảy theo tỉ lệ 1:1 tỉ lệ số mol tính được nên hiệu suẩt phản ứng tính theo C2H4 H2 Từ (*) ta có ns=nt.Mt/Ms=0.6 mol Nếu H=100% thì số mol hỗn hợp giảm(chính số mol H2 phản ứng)=0,5 mol Thực tế H=? số mol hỗn hợp giảm = nt-ns=1-0,6=0.4 mol Vậy H=0,4.100%/0.5=80% =>Chọn đáp án D Bài (Đề thi TS ĐH Khối B – Năm 2009) :Hỗn hợp khí X gồm H2 và anken có khả cộng HBr cho sản phẩm hữu Biết tỷ khối X so với H là 9,1 Đun nóng X với xúc tác Ni, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y không làm màu dung dịch Br2 Tỷ khối Y so với H2 là 13 Tìm CTCT anken? A CH2=C(CH3)2 B CH2=CH2 C CH2=CH-C2H5 D.CH3CH=CHCH3 Bài giải: MY=13.2=26 => Y có H2 dư,anken phản ứng hết Số mol hỗn hợp giảm nt-ns=nCnH2n phản ứng = x mol Đặt nt=1 mol => nH2=1-x mol=ns theo (*) ta có ns/nt=(1-x)/1=MX/MY=9,1/13 => x=0.3 MX=18,2=0,3.14n+2.0,7 => n=4 X + HBr tạo thành sản phẩm khử => X có cấu tạo đối xứng => Chọn đáp án D Bài 3(Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2010) : Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,02 mol C2H2 và 0,03 mol H2 bình kín (xúc tác Ni), thu được hỗn hợp khí Y Cho Y lội từ từ vào bình nước brom (dư), sau kết thúc các phản ứng, khối lượng bình tăng m gam và có 280 ml hỗn hợp khí Z (đktc) thoát Tỉ khối Z so với H là 10,08 Giá trị m là A 0,328 B 0,620 C 0,585 D 0,205 Bài giải: mt=0,02.26+0,03.2=0,58 gam ms=m + mZ=m+0.28.2.10,08/22,4 gam từ (*) ta có mt=ms => m=0,328 gam Chọn đáp án A (3) Bài 4(Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2013): Hỗn hợp X gồm H2, C2H4 và C3H6 có tỉ khối so với H2 là 9,25 Cho 22,4 lít X (đktc) vào bình kín có sẵn ít bột Ni Đun nóng bình thời gian, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H 10 Tổng số mol H2 đã phản ứng là A.0,070 mol B 0,050 mol C 0,015 mol D 0,075 mol Bài giải: nt=22,4/22,4=1 mol Từ (*) ta có: ns=Mt.nt/Ms=1.9,25/10=0,925 Theo chú ý phần lí thuyết số mol H2 phản ứng=nt-ns=1-0,925=0,075 mol =>Chọn đáp án D Bài (Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2013) : Trong bình kín chứa 0,35 mol C 2H2; 0,65 mol H2 và ít bột Ni Nung nóng bình thời gian, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2 Sục X vào lượng dư dung dịch AgNO3 NH đến phản ứng hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y và 24 gam kết tủa Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với bao nhiêu mol Br2 dung dịch? A 0,20 mol B 0,10 mol C 0,25 mol D 0,15 mol Bài giải: Ta có nt= mol và ns = (26.0,35 + 2.0,65)/16= 0,65 mol nH2 phản ứng = – 0,65 = 0,35 mol nH2 phản ứng + nBr2 phản ứng = ΣnП(của C2H2 cần bão hòa)=0,35.2-2.24/240 => nBr2=0.5-0,35=0,15 mol =>Chọn đáp án D Bài 6(Đề thi TS ĐH Khối B – Năm 2012): Hỗn hợp X gồm 0,15 mol vinylaxetilen và 0,6 mol H2 Nung nóng hỗn hợp X (xúc tác Ni) thời gian, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 10 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là A gam B 24 gam C gam D 16 gam Bài giải: Ta có nt= 0,75 mol và ns = (0,15.52 + 2.0,6)/(2.10) = 0,45 mol nH2 phản ứng = 0,75– 0,45 = 0,3 mol nH2 phản ứng + nBr2 phản ứng = ΣnП(của C4H4 cần bão hòa)=0,15.3 nBr2=0,45-0,3=0,15 mol mBr2=0,15.160=24 gam =>Chọn đáp án B Bài 7: (Đề thi TS ĐH Khối B – Năm 2011) Cho butan qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu được hỗn hợp X gồm C4H10, C4H8, C4H6 và H2.Tỉ khối X so với butan là 0,4 Nếu cho 0,6 mol X vào dung dịch brom (dư) thì số mol brom tối đa phản ứng là A 0,24 mol B 0,36 mol C 0,60 mol D 0,48 mol Bài giải: Theo (*) Mt/Ms=ns/nt=0,4 => ns=0,4.nt=0,4.0,6=0,24 nH2 bị tách ra=nBr2 cộng vào = nt-ns=0,36 mol =>Chọn đáp án B (4) Bài 8(Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2011) : Hỗn hợp X gồm C2H2 và H2 có cùng số mol Lấy lượng hỗn hợp X cho qua chất xúc tác nung nóng, thu được hỗn hợp Y gồm C2H4, C2H6, C2H2 và H2 Sục Y vào dung dịch brom (dư) thì khối lượng bình brom tăng 10,8 gam và thoát 4,48 lít hỗn hợp khí (đktc) có tỉ khối so với H là Thể tích O2 (đktc) cần để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y là A 26,88 lít B 44,8 lít C 33,6 lít D 22,4 lít Bài giải: Theo (*) mt=ms hay mX=mY=10,8+4,48.2.8/22,4=14 gam nC2H2=nH2=x mol Ta có thể qui đổi X là C:2x mol và H2: 2x mol.Ta có 2x(12+2)=14 => x=0,5 Đốt cháy Y đốt cháy X X cháy tạo thành CO2:2x mol và H2O:2x mol (bảo toàn nguyên tố C, H ) Bảo toàn nguyên tố oxi: nO2=nCO2 + 1/2nH2O =2x + x=1,5 mol, VO2=1,5.22,4=33,6 =>Chọn đáp án C Bài (Đề thi TS Cao Đẳng – Năm 2012): Nung lượng butan bình kín (có xúc tác thích hợp) thu được hỗn hợp khí X gồm ankan và anken Tỉ khối X so với khí hiđro là 21,75 Phần trăm thể tích butan X là A 50,00% B 33,33% C 25,00% D 66,67% Bài giải: Mt/Ms=ns/nt=58/(21,75.2)=4/3 Đặt nt=3 mol =>ns=4 mol ns-nt=1mol=số mol anken=số mol ankan(không gồm butan) => nC4H10 X=ns-(nanken+nankan(≠C4H10))=4-2=2 %V=%n=2.100%/4=50% =>Chọn đáp án A Nguyễn Công Kiệt Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Điện Thoại:0984895477 Email: info@123doc.org (5)