cơ sở tính chất hóa học, điều chế các chất (lƣu ý khả năng lƣợng chất ban đầu tham gia phản ứng có thể hết hoàn toàn hoặc còn dƣ).
- Thành phần hỗn hợp nên đặt ẩn số là số mol (lƣu ý đề bài cho thể tích chất khí thì đặt ẩn số theo V).
- Mỗi dữ kiện giả thiết thƣơng ứng với một phƣơng trình đại số: + Nếu có n ẩn thì đặt n phƣơng trình và giải bình thƣờng.
+ Nếu có n ẩn số mà chỉ có m phƣơng trình (m < n) thì phải biện luận.
- Riêng đối với loại bài toán tìm CTPT, ngoài cách giải lập phƣơng trình đại số và biện luận còn có thể sử dụng M . Tùy bài cụ thể nên áp dụng cho thích hợp.
2.1.2.2.6. Bài tập minh họa
Bài 46 Đốt cháy 0,3 mol hỗn hợp 2 hiđrocacbon mạch hở (thuộc trong số 3
phẩm sinh ra đi vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dƣ thấy bình nặng thêm 46,5 g và có 147,75 g kết tủa. Xác định CTPT của 2 hiđrocacbon.
Hướng dẫn giải
* Các thao tác khi giải bài tập
+ HS xác định số mol của CO2 và H2O sau phản ứng cháy.
+ HS dựa vào tỉ lệ giữa CO2và H2O để biện luận xác định loại hiđrocacbon trong hỗn hợp.
+ HS dựa vào điều kiện đầu bài để xác định hỗn hợp hiđrocacbon. Số mol CO2 = 0,75 (mol) và số mol H2O = 0,75 (mol)
Vậy số mol CO2 = số mol H2O
Theo đầu bài 2 hiđrocacbon tác dụng với nƣớc brom vậy phải chứa hiđrocacbon không no (anken, ankin). Do đó có các trƣờng hợp sau:
* Cả 2 hiđrocacbon là anken
Gọi công thức chung của 2 anken nay là C H n 2n
n 2n C H + O2 nCO + 2 nH O 2 0,3 mol 0,3n mol Ta có: 0,3n = 0,75 n = 2,5 Vậy có: C2H4 M = 28 C3H6 M = 42
Tỉ lệ M là 2/3 (loại vì trái với đề bài)
* Một hiđrocacbon là ankan và 1 hiđrocacbon là ankin với số mol bằng nhau. Đặt công thức của 2 hiđrocacbon là: CxHy ( 0,15 mol)
Cx’Hy’ ( 0,15 mol) CxHy + 4x + y 4 O2 x CO2 + y/2 H2O Cx’Hy’ + 4x' + y' 4 O2 x’CO2 + y’/2 H2O Số mol H2O = 0,75 (mol) 0,15x + 0,15x’ = 0,75 x + y = 5
Ta có: x và x’ nguyên, dƣơng nếu Cx’Hy’ là ankin thì x’≥ 2
x 1 2 3 4 5 6
x’ 4 3 2 1 0 <0
x = 1 CH4 M = 16 x’ = 1 C4H6 M = 54 Tỉ lệ M là 8/27 (loại vì trái với đề bài) x = 2 C2H6 M = 30 x’ = 1 C2H6 M = 40 Tỉ lệ M là 3/4 (loại vì trái với đề bài) x = 3 C3H8 M = 44 x’ = 1 C2H2 M = 26
Tỉ lệ M là 22/13 2 hiđrocacbon là C3H8 và C2H2 * Tác dụng của bài tập
- Rèn cho HS khả năng phân tích và khái quát vấn đề cao.
Bài 47 Một hỗn hợp A gồm 3 hiđrocacbon X, Y, Z mạch hở ở thể khí
(không có hiđrocacbon nào chứa từ 2 liên kết đôi trở lên).
- Đốt cháy hoàn toàn 22,4 lít hỗn hợp A (ở đktc) thu đƣợc số mol CO2 bằng số mol H2O.
- Nếu tách Z thu đƣợc hỗn hợp khí B. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp B thu đƣợc số mol H2O nhiều hơn số mol CO2 là 0,25 mol. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nếu tách X thu đƣợc hỗn hợp C. Đốt cháy hỗn hợp C thu đƣợc số mol CO2 nhiều hơn số mol H2O là 0,25 mol.
Hãy cho biết:
a. Trong hỗn hợp A gồm những hiđrocacbon loại nào?
b. Hiđrocacbon nào lần lƣợt bị tách ra. Gọi tên ba hiđrocacbon. Biết khối lƣợng phân tử trung bình của hỗn hợp A bằng 42; của hỗn hợp B là 47,33; của hỗn hợp C là 36,66.
Theo đầu bài:
- Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A cho: số mol CO2 = số mol H2O.
- Tách Z khỏi hỗn hợp đƣợc B (X, Y) và đốt cháy hoàn toàn B cho số mol H2O > số mol CO2 là 0,25 mol.
- Tách X khỏi hỗn hợp đƣợc C (Y, Z) và đốt cháy hoàn toàn C cho số mol CO2 > số mol H2O là 0,25 mol.
Theo dữ kiện 1 thì hỗn hợp A gồm: a. X, Y, Z đều là 3 anken.
b. Trong hỗn hợp A có 1 ankan và 2 ankin với tỉ lệ số mol ankan và tổng số mol 2 ankin là 1 : 1.
c. Trong hỗn hợp A có 2 ankan và 1 ankin với tỉ lệ tổng số mol 2 ankan và số mol ankin là 1 : 1.
d. Trong hỗn hợp A có 1 ankan, 1 anken và 1 ankin với tỉ lệ tổng số mol ankan và số mol ankin là 1 : 1.
Số mol hỗn hợp: 1 mol.
Theo dữ kiện 2 ta loại trƣờng hợp (a) vì hỗn hợp B phải có 1 ankan thì số mol H2O > số mol CO2 là 0,25 mol.
Trƣờng hợp (b) cũng bị loại vì trong A gồm 1 ankan và 2 ankin với số mol ankan bằng tổng số mol ankin và bằng 0,5 mol.
Nếu tách 1 ankin thu đƣợc hỗn hợp B gồm 1 ankan và 1 ankin. Đốt cháy B số mol H2O > số mol CO2 thỏamãn (2), nhƣng nếu tách 1 ankan thu đƣợc C gồm 2 ankin và khi đốt cháy không thỏa mãn (3).
Số mol CO2 > số mol H2O là 0,5 mol vì: Số mol 2 ankin = 0,5 (mol)
CnH2n-2 + 3n -1
2 O2 nCO2 + (n – 1)H2O 0,5 mol 0,5n mol 0,5(n – 1) mol
Số mol CO2 – số mol H2O = 0,5 (mol)
Trƣờng hợp thỏa mãn là (d). Phối hợp (2) và (3)
Đốt cháy X, Y cho số mol CO2 > số mol H2O là 0,25 mol. Đốt cháy Y, Z cho số mol H2O > số mol CO2 là 0,25 mol. Cộng kết quả đốt thì đƣợc số mol CO2 = số mol H2O
Mà theo đầu bài đốt X, Y, Z thì đƣợc số mol CO2 = số mol H2O. Vậy tách Y ra khỏi X, Y, Z đốt cũng đƣợc số mol CO2 = số mol H2O.
Vậy Y là anken.
Theo (2) trong B có 1 ankan mà Y là anken thì X là ankan.
Vậy Z là ankin thì thỏa mãn 3 dữ kiện trên và tỉ lệ số mol ankan và ankin là 1 : 1. Khi đốt cháy hoàn toàn B:
CnH2n+2 + 3n + 1
2 O2 nCO2 + (n + 1)H2O x mol nx mol (n + 1)x mol
CmH2m + 3m
2 O2 mCO2 + mH2O y mol my mol my mol Theo dữ kiện 2 ta có: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(n + 1)x + my – (nx + my) = 0,25 x = 0,25 mol (X: ankan) Nhƣ trên ta lập luận số mol ankan = số mol ankin = 0,25 Khối lƣợng X: (14n + 2)0,25 ………Y: (14m)0,25 ……….Z: (14p – 2)0,25 14n + 2 0,25 + 14m 0,25 + 14p – 2 0,25 = 42 14n + 2 0, 25 + 14m 0,5 = 47,33× 0,75 14m 0,5 + 14p – 2 0,25 = 33,66 × 0,75 Giải hệ ta đƣợc: n = 4 (C4H10) butan m = 3 (C3H6) propen p = 2 ( C2H2) etin
Bài 48 a. Hợp chất A là hiđrocacbon có 8 nguyên tử, MA < 32. Hãy lập luận để tìm ra công thức của A.
b. Hỗn hợp D gồm hợp chất A và ankin B (ở thể khí) trộn với nhau theo tỉ lệ mol 1:1. Thêm O2 vào hỗn hợp D đƣợc hỗn hợp D1 có tỉ khối so với H2 = 18. Đốt cháy 8,96 lít hỗn hợp D1 (ở đktc) trong bình kín có dung tích không đổi. Sau phản ứng đƣa về 00C thu đƣợc hỗn hợp khí D2 có khối lƣợng mol 42,933 và p = 3 atm. Tìm dung tích của bình.
Hướng dẫn giải
a. A là hiđrocacbon vậy trong phân tử có nguyên tố H. Vậy A sẽ chứa nguyên tố H và 1 nguyên tố R nào đó.
Nếu chỉ có 1 nguyên tử R trong phân tử thì có tới 7 nguyên tử H → không có hợp chất nào nhƣ vậy. Vậy A phải có số R ≥ 2.
Gọi công thức A: RnHm n + m = 8 m = 8 – n mà nR + m < 32 nR + 8 – n < 32 n (R – 1) < 32 – 8 n (R – 1) < 24 n 2 3 4 R <13 <9 <7 Chỉ có C thỏa mãn: Hợp chất A có công thức C2H6 b. 1 mol hỗn hợp M1 có a mol C2H6 a mol B CnH2n-2 và (1 – 2a) mol O2
MD = 36 = 30a + (14n – 2)a + (1 – 2a)32 14na – 36a = 4 a(14n – 36) = 4 a < 0,5 vậy 4 < 0,5
14n - 36 4 < 7n – 18 7n > 22 n > 3,1. Thay n = 4 vào phƣơng trình tính MD: a(14n – 36) = 4
a 20 = 4 a = 0,2 mol C2H6
Số mol C4H6 cũng bằng 0,08 mol ……… O2 = 0,4 – 0,16 = 0,24 mol C2H6 + 3,5O2 2CO2 + 3H2O 0,08 0,28 C4H6 + 5,5O2 4CO2 + 3H2O 0,08 0,44 Số mol O2 cần = 0,44 + 0,28 = 0,72 (mol) Vậy O2 thiếu và dƣ hiđrocacbon