- Xác định dãy đồng đẳng:
a mol 3 mol 2 mol C4H6 + 5,5O2 4CO2 + 3H2O
2.1.2.2.1. Chú ý về phương pháp giả
Phương pháp 1: Tìm M
Giả sử M < M ;M < M < M . Giải bất phương trình tìm được CTPT.A B A B Phương 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 ngun tử cacbon tính theo n, m).
- Thơng thường dựa vào khối lượng của hỗn hợp hay khối lượng hay thể tích CO2 sinh ra do phản ứng đốt cháy.
- Tìm n, m bằng cách biện luận (lưu 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 lượng
24,8 g và thể tích tương 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 tương đương 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
Giả sử: Đặt công thức 2 ankan là C Hn 2n+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 lượt là số mol của A và B.
Khối lượng 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 2 nx + n'y 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 hướng giải bài tập.
+ Rèn cho HS khả năng phân tích đầu bài qua những dữ kiện được biết. Bài 37 Cho 5,6 lít hỗn hợp hai anken là đồng đẳng kế tiếp nhau hợp nước
(có xúc tác) được 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 dư thu được 840 ml khí. Đốt cháy hết phần thứ hai rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ vào bình đựng NaOH dư thì khối lượng 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 lượng phân tử lớn hơn chiếm 60% thể tích. Các khí đo ở đktc
Số mol anken = 0,25 (mol) Số mol H2 = 0,0375 (mol)
a. Đặt CTPT của 2 anken là C H (x mol)n 2n
Ta có : x = 0,25 (mol)
- Đặt y là số mol 2 anken đã hợp nước
- Viết phương trình phản ứng hợp nước của anken, ancol tác dụng với Na, đốt cháy rượu.
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 lượt 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 lượt là số mol của 2 anken chuyển thành rượu. Ta tính được 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 lượng mol trung bình là 64. Ở nhiệt độ 1000C, hỗn hợp này ở thể khí, cịn khi làm lạnh đến nhiệt độ phịng thì một số chất trong đó bị ngưng tụ. Các chất ở trạng thái khí có khối lượng mol trung bình là 54, cịn các chất lỏng có khối lượng mol trung bình là 74. Tổng khối lượng phân tử của hỗn hợp bằng 252.
a. . Xác định CTPT biết rằng khối lượng phân tử của chất nặng bằng 2 lần khối lượng 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 lượng mol phân tử các chất kế tiếp trong dãy đồng đẳng lập thành cấp số cộng có cơng sai là 14.
Theo đầu bài: an = 2a1 (1) 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 phương trình được: 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 phịng: C3H6 và C4H8 có M = 54 Chất lỏng ở nhiệt độ phịng: 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 được: 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 : 2c. Học sinh tự viết đồng phân và gọi tên. c. Học sinh tự viết đồng phân và gọi tên.
Dạng 2 Hỗn hợp hai hiđrocacbon đồng đẳng không kế tiếp 2.1.2.2.3. Chú ý về phương pháp giải
Cách giải như trường hợp hai đồng đẳng kế tiếp nhưng với những bài toán này HS cần lưu 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 thường ở thể khí), có khối lượng phân tử hơn kém nhau 28 đvC, sản phẩm tạo thành cho lần lượt đi qua bình đựng P2O5 và bình đựng CaO. Bình đựng P2O5 nặng thêm 9 g cịn bình đựng CaO nặng thêm 13,2 g.
a. Nếu dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng CaO thì khối lượng 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 tương đương.
+ HS tính số mol CO2 và H2O thơng qua phân tích hiện tượng khi cho sản phẩm cháy qua CaO và P2O5.
+ HS biện luận để tìm được dãy đồng đẳng của 2 hiđrocacbon.
+ HS phân tích để thấy được khối lượng CO2 và H2O chính là khối lượng 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)
C Hn 2n+2-2k + 3n +1- kO2 nCO + (n +1- k)H O2 2
2 →
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 Vậy 2 hiđrocacbon thuộc dãy đồng đẳng ankan.
b. Nếu hỗn hợp sản phẩm sau khi đốt cháy qua bình đựng CaO trước rồi mới qua bình đựng P2O5 thì:
CaO + H2O Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 ↓ + H2O
Vậy khối lượng bình CaO sẽ tăng thành: 9 + 13,2 = 22,2 (g) c. Hai hiđrocacbon là ankan
C Hn 2n+2 + 3n +1O2 nCO + (n +1)H O2 2
2 →
a mol n a mol ( n +1)a molTa có: na = 0,3