C 3H 4+ 4O2 3O 2+ 2H 2O a mol 3a mol 2a mol
2.1.2.2.1. Chú ý về phƣơng pháp giả
Phƣơng pháp 1: Tìm M
Giả sử M < M ; M < M < M . Giải bất phƣơng trình tìm đƣợc CTPT. A B A B Phƣơng pháp 2:
- Phải tính hai tổng sau: x + y = ?
nx + my = ?
(Với x, y là số mol của 2 hiđrocacbon cùng dãy đông đẳng mà số nguyên tử cacbon tính theo n, m).
- Thông thƣờng dựa vào khối lƣợng của hỗn hợp hay khối lƣợng hay thể tích CO2 sinh ra do phản ứng đốt cháy.
- Tìm n, m bằng cách biện luận (lƣu ý m = n + 1)
2.1.2.2.2. Bài tập minh họa
Bài 36 Một hỗn hợp gồm hai chất đồng đẳng ankan kế tiếp có khối lƣợng
24,8 g và thể tích tƣơng ứng là 11,2 lít (ở đktc). a. Xác định CTPT của 2 ankan trên. b. Tính % theo thể tích của 2 ankan.
Hướng dẫn giải
*Các thao tác giải bài tập
+ HS sẽ lấy một chất tƣơng đƣơng làm đại diện cho hai chất đồng đẳng. + HS có thể tìm M hay n
+ HS dựa vào điều kiện là đông đẳng liên tiếp suy ra 2 chất đồng đẳng bằng biểu thức đã biết (so sánh M với MA và MB hay n với n1 và n2)
a. Cách 1: hh lithh
m × 22, 4 24,8 × 22, 4
M = = = 49,6
V 11, 2
Ta có: MA < MB thì M < M < M A B 14n1 + 2 < 49,6 < 14n2+ 2
n1 < 3,4 < n2
Vì A, B là 2 đồng đẳng kế tiếp nên n1 = 3 và n2 = 4 A là C3H8 và B là C4H10.
Cách 2: Số mol hỗn hợp bằng 0,5 (mol)
Gọi x và y lần lƣợt là số mol của A và B.
Khối lƣợng hỗn hợp mhh = mA + mB nx + n’y = 1,7 Ta có: x + y = 0.5 nx + n'y = 1, 7 Giả sử n1 < n2 ta có 1 nx + n'y 2 n < = n < n x + y n1 < 3,4 < n2 Nên n1 = 3 A C3H8 và n2 = 4 B là C4H10 b. Học sinh tự giải. *Tác dụng của bài tập
+ Rèn khả năng khái quát hóa vấn đề để nhận định hƣớng giải bài tập.
+ Rèn cho HS khả năng phân tích đầu bài qua những dữ kiện đƣợc biết. Bài 37 Cho 5,6 lít hỗn hợp hai anken là đồng đẳng kế tiếp nhau hợp nƣớc
(có xúc tác) đƣợc hỗn hợp 2 ancol. Thu hỗn hợp này ở dạng khan rồi chia làm 2 phần bằng nhau. Phần thứ nhất phản ứng hết với Na dƣ thu đƣợc 840 ml khí. Đốt cháy hết phần thứ hai rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ vào bình đựng NaOH dƣ thì khối lƣợng bình tăng 13,75 gam.
a. Xác định CTPT và CTCT của 2 anken.
b. Tính % số mol mỗi anken đã biến thành ancol. Biết rằng trong hỗn hợp ban đầu anken có khối lƣợng phân tử lớn hơn chiếm 60% thể tích. Các khí đo ở đktc
Hướng dẫn giải
Số mol anken = 0,25 (mol) Số mol H2 = 0,0375 (mol)
Ta có : x = 0,25 (mol)
- Đặt y là số mol 2 anken đã hợp nƣớc
- Viết phƣơng trình phản ứng hợp nƣớc của anken, ancol tác dụng với Na, đốt cháy rƣợu.
Ta có: 0,25 y = 0,0375 y = 0,15 ny (n +1)y
44 + 18 = 13,75 n = 2,6
2 2 n < 2,6 < m
Vậy theo đầu bài thì n = 2 CH2═CH2 m =3 CH2═CH–CH3 b. Gọi a và b lần lƣợt là số mol của 2 olefin ta có:
Theo đề bài: a : b = 0,4 : 0,6 b = 1,5a Mà a + b = x = 0,25 a = 0,1 và b = 0,15
Gọi c và d lần lƣợt là số mol của 2 anken chuyển thành rƣợu. Ta tính đƣợc c = 0,05 và d = 0,1
Vậy: % số mol C2H4 = x : a = 0,05 : 0,1 = 50 % % số mol C3H6 = y : b = 0,1: 0,15 = 66,67 %
Bài 38 Một hỗn hợp X gồm hiđrocacbon liên tiếp nhau trong dãy đồng đẳng
có khối lƣợng mol trung bình là 64. Ở nhiệt độ 1000C, hỗn hợp này ở thể khí, còn khi làm lạnh đến nhiệt độ phòng thì một số chất trong đó bị ngƣng tụ. Các chất ở trạng thái khí có khối lƣợng mol trung bình là 54, còn các chất lỏng có khối lƣợng mol trung bình là 74. Tổng khối lƣợng phân tử của hỗn hợp bằng 252.
a. . Xác định CTPT biết rằng khối lƣợng phân tử của chất nặng bằng 2 lần khối lƣợng phân tử của chất nhẹ nhất.
b. Tính tỉ lệ thể tích mỗi hiđrocacbon trong X.
c. Viết các đồng phân (kể cả đồng phân cis-trans) và gọi tên của các chất có 5 nguyên tử cacbon đã xác định ở trên.
Hướng dẫn giải
a. Gọi a1, a2, a3,…, an là khối lƣợng mol phân tử các chất kế tiếp trong dãy đồng đẳng lập thành cấp số cộng có công sai là 14.
Theo tính chất cấp số cộng: an = a1 + (n – 1)14 a1 = (n – 1)14 (2) Tổng số hạng: Sn = (a1 + an)n 2 = 252 3a1 n = 504 a1 = 168 : n (3) Từ (2) và (3) (n – 1)14 = 168 : n n2 – n – 12 = 0 Giải phƣơng trình đƣợc: n = 4 và n < 0 * n = 4 a1 = 42 ứng với C3H6 a2 = 56 ứng với C4H8 a3 = 70 ứng với C5H10 a4 = 84 ứng với C6H12 b. Chất khí ở nhiệt độ phòng: C3H6 và C4H8 có M = 54 Chất lỏng ở nhiệt độ phòng: C5H10 và C6H12 có M = 54
Xét 1 mol hỗn hợp ban đầu gồm: x mol C3H6, y mol C4H8, z mol C5H10 và t mol C6H12. Ta có: x + y + z + t = 1 (4) M = 42x + 56y + 70z + 84t = 64 (5) hh khi' 42x + 56y M = = 54 x + y y = 6x (6) ch.lg 70z + 84t 2z M = = 74 t = z + t 5 (7) Giải (4, 5, 6, 7) ta đƣợc: x = 1 14; 6 y = 14; 5 z = 14; 2 t = 14 Tỉ lệ mol: x : y : z : t = 1 : 6 : 5 : 2 Vậy tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ số mol: 3 6 4 8 5 10 6 12 C H C H C H C H V :V :V :V = 1 : 6 : 5 : 2 c. Học sinh tự viết đồng phân và gọi tên.
Dạng 2 Hỗn hợp hai hiđrocacbon đồng đẳng không kế tiếp
Cách giải nhƣ trƣờng hợp hai đồng đẳng kế tiếp nhƣng với những bài toán này HS cần lƣu ý những dữ kiện để giới hạn.
2.1.2.2.4. Bài tập minh họa
Bài 39 Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp A gồm 2 hiđrocacbon cùng dãy đồng đẳng (điều kiện thƣờng ở thể khí), có khối lƣợng phân tử hơn kém nhau 28 đvC, sản phẩm tạo thành cho lần lƣợt đi qua bình đựng P2O5 và bình đựng CaO. Bình đựng P2O5 nặng thêm 9 g còn bình đựng CaO nặng thêm 13,2 g.
a. Nếu dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng CaO thì khối lƣợng mỗi bình thay đổi thế nào?
b. Xác định CTPT của 2 hiđrocacbon.
c. Tính thể tích O2 ở đktc cần để đốt cháy hỗn hợp.
Hướng dẫn giải
*Các thao tác giải bài tập
+ HS coi 2 hiđrocacbon là 1 hiđrocacbon tƣơng đƣơng.
+ HS tính số mol CO2 và H2O thông qua phân tích hiện tƣợng khi cho sản phẩm cháy qua CaO và P2O5.
+ HS biện luận để tìm đƣợc dãy đồng đẳng của 2 hiđrocacbon.
+ HS phân tích để thấy đƣợc khối lƣợng CO2 và H2O chính là khối lƣợng tăng của bình CaO.
+ HS dùng n để biện luận tìm CTPT của 2 hiđrocacbon. a. Gọi công thức chung là:C Hn 2n+2-2k(a mol)
n 2n+2-2k 3n + 1 - k 2 2 2 C H + O nCO + (n + 1 - k)H O
2
a mol n a mol ( n +1- k)a mol Số mol H2O = 0,5 (mol) (n +1- k)a = 0,5 (1)
Số mol CO2 = 0,3 (mol) n a = 0,3 (2) Từ (1) và (2) a (1 – k) = 0,2 k = 0
b. Nếu hỗn hợp sản phẩm sau khi đốt cháy qua bình đựng CaO trƣớc rồi mới qua bình đựng P2O5 thì:
CaO + H2O Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 ↓ + H2O
Vậy khối lƣợng bình CaO sẽ tăng thành: 9 + 13,2 = 22,2 (g) c. Hai hiđrocacbon là ankan
2 2n+2 2 2 n 3n +1 C H + O nCO + (n +1)H O 2