II.4 Ờ BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀHYDROCACBON

Một số lưu ý khi giải bài tập tổng hợp về hydrocacbon :

Bài tập tổng hợp là một dạng bài tập trong ựĩ cĩ cả phần tắnh tốn kèm theo câu hỏi lý thuyết hoặc câu hỏi thắ nghiệm.

Bài tập hỗn hợp thường cĩ các dạng sau :

Tìm CTPT của một hay nhiều hydrocacbon sau ựĩ yêu cầu :

- Xác ựịnh CTCT ựúng của các chất ựĩ qua thắ nghiệm cho chất ựĩ tác dụng với một chất nào ựĩ thu ựược sản phẩm cụ thể.

- Xác ựịnh CTCT rồi viết phương trình phản ứng ựiều chế một chất hydrocacbon khác hoặc ựiều chế chất ựĩ từ nguyên liệu chắnh ban ựầu là gì.

- đưa ra phương pháp phân biệt các hydrocacbon mới tìm ựược hoặc nêu cách tách riêng, tinh chế từng chất trong hỗn hợp các chất mới tìm ựược.

Về phương pháp làm bài tập loại này, chúng ta vận dụng các phương pháp ựã hướng dẫn trong phần bài tập lý thuyết và bài tập tìm CTPT, bài tập hỗn hợp ựể giải. Sau ựây là một số bài tập vắ dụ :

Dạng 1 : đề bài yêu cầu xác ựịnh CTPT của sản phẩm thế, từ ựĩ giả thiết ựề cho xác ựịnh ựúng CTCT của hydrocacbon ban ựầu.

Bài 1 :

Khi tiến hành phản ứng thế giữa ankan B với hơi Br2 cĩ chiếu sáng người ta thu ựược hỗn hợp X chỉ gồm 2 sản phẩm phản ứng (một chất vơ cơ và một chất hữu cơ) ở thể hơi. Tỉ khối hơi của X so với khơng khắ bằng 4.

a) Lập CTPT của B và chọn cho M một CTCT thắch hợp.

b) Nếu tiến hành phản ứng thế 3 nguyên tử hidro trong phân tử B bằng Clo thì cĩ thể thu ựược mấy ựồng phân?

GIẢI :

đề bài cho tỉ khối hơi của sản phẩm thế nên ta tìm CTPT sản phẩm rồi suy ra CTCT B

a. Lập CTPT của B và chọn CTCT ựúng của B. Gọi k là số nguyên tử Brom ựã thế vào phân tử B : CnH2n+2 + kBr2 → CnH2n+2-kBrk + kHBr

a → a ak (mol)

Gọi a (mol) là số mol B ựã tham gia phản ứng

Sản phẩm phản ứng gồm : CnH2n+2-kBrk : a mol và HBr : ak mol (14n + 2 −k − 80k )a + 8ak

M hh X = 29.4 = 116 ⇒ ⇒ 14n + 44k = 114

0 n = 114 − 44k 14 k 1 2 3 n 5 1,8 < 0 ⇒ CTPT B : C5H12 và dẫn xuất của B : C5H11Br

k = 1 : phản ứng xảy ra theo tỉ lệ mol 1:1 và thu ựược duy nhất một sản phẩm C5H11Br ⇒

B phải cĩ cấu tạo ựối xứng.

⇒ CTCT B :

CH3 CH3 C CH3 CH3 C CH3

CH3

Neopentan hay 2,2 Ờ dimetylpropan b. Ta thu ựược 3 ựồng phân của dẫn xuất 3 clo của B :

CH3 CH2Cl CH2Cl

CH3 C CCl3 CH3 C CHCl2 CH3 C CH2Cl

CH3 CH3 CH2Cl

Dạng 2 : Sau khi tìm ựược CTPT, CTCT của các hydrocacbon ựề bài yêu cầu viết ptpứ ựiều chế các chất

Bài 2 :

Hỗn hợp khắ X gồm 4 hydrocacbon A, B, C, D ở ựiiều kiện chuẩn. Trộn X với O2 vừa ựủ ựể ựốt cháy hết X trong một bình kắn nhiệt ựộ T1 > 100oC và áp suất 0,8amt. Bật tia lửa ựiện ựể ựốt cháy hồn tồn hỗn hợp rồi ựưa bình về nhiệt ựộ T1, ựo lại áp suất trong bình vẫn ựược trị số 0,8atm. Làm lại thắ nghiệm với các hỗn hợp X cĩ thành phần A, B, C, D khác nhau vẫn thu ựược kết quả như cũ.

a) Lập CTPT A, B, C, D biết rằng MA < MB < MC < MD. b) Viết ptpư ựiều chế D từ A và B từ C

GIẢI :

Nhiệt ựộ sau khi ựốt T1 > 100oC ⇒ H2O ở thể hơi

Ở cùng ựiều kiện nhiệt ựộ, thể tắch áp suất bình trước và sau khi ựốt khơng ựổi ⇒ số mol khắ trong bình trước và sau phản ứng bằng nhau.

Khi thay ựổi thành phần của hỗn hợp X mà kết quả khơng thay ựổi ⇒ khi ựốt cháy từng chất thì tổng số mol trước và sau phản ứng cũng bằng nhau.

đặt cơng thức của một chất trong hỗn hợp là : CxHy C H + x + y ọO t xCO + y H O   → x y  4  2 2 2 2

o

Ta cĩ : nT = nS ⇒ a + a(x + 0,25y) = ax + 0,5ay

⇒1 + x + 0,25y = x + 0,5y ⇒ 0,25y = 1 ⇒ y = 4

⇒ Vậy cả 4 hydrocacbon trên ựều cĩ 4 nguyên tử H trong phân tử. Mặt khác do A, B, C, D ựều ở thể khắ nên x ≤ 4

⇒ Vậy 4 hydrocacbon trong X là CH4, C2H4, C3H4, C4H4

Theo thứ tự MA < MB < MC < MD thì A : CH4, B: C2H4, C: C3H4, D: C4H4. b. Viết các ptpứ ựiều chế : Ớ điều chế D từ A : O 2CH4 2C2H2 1500c ,l ln → C2H2 + 3H2 CuCl,HCl ,100C → C4H4 (vinylaxetilen) Ớ điều chế B từ C : o C3H4 + 2H2 Ni,t C → o C3H8 C3H8 t C →CH4 + C2H4

Dạng 3 : Tìm CTPT của các hydrocacbon sau ựĩ nêu cách nhận biết hoặc tinh chế hoặc tách các chất trong hỗn hợp hydrocacbon ựĩ.

Bài 3 :

đốt cháy một số mol như nhau của 3 hydrocacbon L, L, M ta thu ựược lượng CO2 như nhau và tỉ lệ số mol H2O và CO2 ựối với K., L, M tương ứng bằng 0,5; 1, 1,5. a) Xác ựịnh CTPT K, L, M

b) Nêu cách nhận biết 3 khắ trên ựựng trong 3 lọ mất nhãn c) Hãy tách riêng 3 chất trong hỗn hợp trên.

GIẢI

đặt cơng thức chung cho 3 hydrocacbon là CnH2n +2-2k với k là số liên kết π trong phân tử các hydrocacbon trên.

C n H 2n + 2-2k +3n + 1 - k O

2 2 → nCO 2 + (n + 1 - k)H 2 O

a an → a(n+1-k) (mol)

3 hydrocacbon ựốt với số mol như nhau thu ựược lượng CO2 như nhau nên K, L, M cĩ cùng số C trong phân tử. T = nH 2O nCO 2 = n + 1 −k n Ớ K thì T = 0,5 ⇒ 0,5n = n + 1 Ờ k ⇒ n = 2(k Ờ 1) 0 ≤ n ≤ 4 và k ≥ 0 ⇒ n = 2, k = 2 ⇒ K : C2H2 Ớ L thì T = 1 ⇒ n = 2 và k = 1 ⇒ CTPT L : C2H4 Ớ M thì T = 1,5 ⇒ n = 2 và k = 0 ⇒ CTPT M : C2H6

b) Nhận biết 3 khắ trên ựựng trong 3 lọ mất nhãn : - Lấy mỗi khắ một ắt làm mẫu thử.

- Dẫn lần lượt 3 khắ vào dd AgNO3/NH3, khắ nào tạo ựược kết tủa vàng nhạt là C2H2. Ag2 ddAgNO3/NH3AgC CAg + H O

C2H2 + O

2

(vaụng)

- Hai khắ cịn lại khơng cĩ hiện tượng gì ựược dẫn tiếp qua ddBr2 dư, khắ nào làm mất màu nâu ựỏ của dd Br2 là C2H4, khắ cịn lại khơng cĩ hiện tượng gì thốt ra ngồi là C2H6

H2C=CH2 + Br2 → BrH2CỜCH2Br c) Cách tách 3 chất trên ra khỏi hỗn hợp của chúng :

- Cũng thực hiện qua các thắ nghiệm như trên ta thu ựược khắ C2H6 thốt ra ngồi.

- Tinh chế lại C2H2 bằng cách cho dd axắt HCl vào kết tủa bạc axetilua, khắ axetilen ựược hồn nguyên sẽ bay ra ngồi :

C2Ag2 + 2HCl → C2H2↑ + 2AgCl↓

- Tinh chế lại C2H4Br2 bằng cách cho thêm ddKOHựặc/ancol vào dd Br2 bị mất màu thì khắ C2H4 ựược hồn nguyên sẽ bay ra ngồi :

ancol C2H4Br2 Hoặc : C2H4Br2 + KOHự Zn/rỏơỉu C2H4 + 2KBr C2H4 + ZnBr2

Ghi chú : Trên ựây chỉ là một số bài tập vắ dụ nhỏ, nếu các em làm tốt bài tập phần II.1& II.2 thì sẽ làm ựược bài tập phần này.