- Xác định dãy đồng đẳng:
n 2+2-2k m 2 223 +1 k m
3n +1- k - m
C H O O nCO (n +1- k) H O
2
+ → +
Như trên tính được số mol CO2 = số mol H2O = 0,2 (mol)
Vậy ta có n = n +1 – k ⇒1 – k = 0 ⇒k = 1 → X thuộc dãy đồng đẳng của anken.
b. Gọi áp suất ban đầu là p và sau phản ứng là 0,7p. Ta có: p1 : p2 = n1 : n2
Mà theo đầu bài tỉ lệ số mol là: 1:1:8 ⇒Tổng số mol ban đầu là 10 (mol) Ta có: p : 0,7p = 10 : n2 ⇒ n2 = 7
Với số mol A là: 1; B là 1 và H2 là 8 Như trên ta biết A là anken
* Giả sử B là ankan: CnH2n + H2 CnH2n+2 1 mol 1 mol 1 mol Sau phản ứng có: 1 mol (A) CnH2n+2 mới tạo ra
1 mol (B) CmH2m+2 không phản ứng 7 mol H2 còn lại
Tổng số mol sau phản ứng là n2 = 9 (loại). * Giả sử B là anken:
Sau phản ứng có: 1 mol (A) CnH2n+2 mới tạo ra 1 mol (B) CmH2m+2 mới tạo ra 6 mol H2 còn lại
Tổng số mol sau phản ứng là n2 = 8 (loại). * Giả sử B là ankin:
Sau phản ứng có: 1 mol (A) CnH2n+2 mới tạo ra 1 mol (B) CmH2m+2 mới tạo ra 5 mol H2 còn lại
Tổng số mol sau phản ứng là n2 = 7
M =16 = M a + M a + M a1 1 2 2 3 3 (14n + 2) + (14m + 2) + 2 × 5 =
7 7 ⇒n + m = 7
Vì A, B ở thể khí nên 2 n, m 4≤ ≤ ta có các cặp nghiệm sau:
n 3 4
m 4 3
Bài 34 a. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai hiđrocacbon đồng đẳng ở thể khí
là X (có thể tích 2,24 lít ở 0oC, 1 atm) và Y rồi hấp thụ tồn bộ khí CO2 bằng dung dịch Ba(OH)2 dư được 133,96 g kết tủa. Xác định CTCT của X và Y, biết số mol cũng như số nguyên tử cacbon của X nhỏ hơn của Y và hỗn hợp X, Y tạo với dung dịch muối CuCl trong dung dịch NH3 13,68 g kết tủa. Tính hiệu suất phản ứng biết nó phải trên 70%.
b. Trộn hiđrocacbon A (đồng đẳng của X, Y) với một hiđrocacbon B, rồi đốt cháy và dẫn toàn bộ sản phẩm vào bình đựng nước vơi được 35 g kết tủa, và dung dịch có khối lượng tăng 12 g so với ban đầu. Dung dịch này khi tác dụng với kiềm dư lại cho 20 g kết tủa nữa. Xác định dãy đồng đẳng của B và CTPT của A, B biết chúng là chất lỏng ở điều kiện thường và có tỉ lệ mol là 1:2. Tìm cơng thức cấu tạo A, B biết khi clo hóa hỗn hợp A, B bằng clo tỉ lệ mol 1:1 ở 800oC thu được tối đa 3 sản phẩm.
Hướng dẫn giải
a. X, Y phản ứng với CuCltrong dung dịch NH3 nên chúng là ankin.
CnH2n-2 + 3n -1 2 O2 nCO2 + (n – 1)H2O 0,1 mol 0,1n mol CmH2m-2 + 3m -1 2 O2 mCO2 + (m – 1)H2O a mol am mol Ta có: Số mol CO2 = 0,1n + am = 133,96 : 197 = 0,68 ( a > 0,1; n < m) ⇒ 0,68 - 0,1> 0,1 n + m < 6,8 m ⇒
Mặt khác đây là các ankin nên n, m ≥ 2; n + m ≥ 5
- Nếu n + m = 5 ⇒ n = 2; m = 3 ⇒ C2H2; C3H4 và 0,68 - 0.2 a = = 0,16 3 - Nếu n + m = 6 ⇒ n = 2; m = 4 ⇒ C2H2; C4H6 và 0,68 - 0, 2 a = = 0,12 4
Giả sử X, Y đều tham gia phản ứng tạo kết tủa đó, thì hiệu suất phản ứng: + Đối với cặp: C2H2; C3H4 C2H2 + 2CuCl + 2NH3 C2Cu2↓ + 2NH4Cl 0,1 mol 0,1 mol C3H4 + CuCl + NH3 C3H3Cu↓ + NH4Cl 0,16 mol 0,16 mol h% = 13,68×100 = 43,18% 0,1×152 + 0,16 ×103 + Đối với cặp: C2H2; C3H4 C4H6 + CuCl + NH3 C4H5Cu↓ + NH4Cl 0,12 mol 0,12 mol h% = 13,68×100 = 46,78% 0,1×152 + 0,16 ×117
Cả 2 trường hợp hiệu suất đều < 70%. Vậy Y không tham gia phản ứng với Cu+ trong dung dịch NH3, do đó Y là C4H6 và X, Y có cơng thức cấu tạo là :
CH≡CH; CH3–C≡C–CH3 13,68×100 h% = = 90% 0,1×152 b. Xác định A, B: Phản ứng cháy CnH2n-2 + 3n -1 2 O2 nCO2 + (n – 1)H2O a mol an mol (n – 1)a mol
CxHy + O2 xCO2 + y 2H2O b mol bx mol by/2 mol Phản ứng hấp thụ CO2:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O 0,35 mol 0,35 mol
2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 0,4 mol 0,2 mol
Ca(HCO3)2 + 2NaOH Na2CO3 + CaCO3↓ + 2H2O (3)
0,2 mol 0,2 mol Số mol CO2 = 0,35 + 0,2×2 = 0,75 (mol)
Số mol H2O =(12, 4 – 0,75× 44 + 35 18 = 0,8 (mol) Từ đây ta có hệ: an + bx = 0,75 by a(n -1) + = 0,8 2 ⇒ y = 2x + 2 × a + 0,05 b ⇒ y > 2x Vậy B là ankan và vì như vậy nên: 2× a + 0,05
b = 2 ⇒b = a + 0,05 (1) Mặt khác theo đầu bài: a : b = 1 : 2 ⇒b = 2a (2) Giải (1), (2) ta được: a = 0,05, b = 0,1 (3)
y x +
Thay (3) vào phương trình ở trên: 0,05n + 0,1x = 0,75 ⇒ n + 2x = 15 Vì n ≥ 2 ⇒15 – 2x ≥ 2 ⇒x ≤ 6,5
A, B đều là chất lỏng nên x ≥ 5. Nghiệm phù hợp là n = x = 5 A : C5H8 ; B: C5H12
Theo điều kiện phản ứng clo hóa là phản ứng thế đối với cả A và B: C5H8 + Cl2 C5H7Cl + HCl
C5H12 + Cl2 C5H11Cl + HCl
Vì số sản phẩm thế tối đa là 3, nên A hoặc B tối đa chỉ được 2 sản phẩm: trong các đồng phân của A chỉ có cho số sản phẩm thế ít nhất là 2:
Cịn B phải có 1 sản phẩm thế nên B có cấu tạo là:
Bài 35 Đốt cháy hồn tồn 24,64 lít (27,30C, 1atm) hỗn hợp khí A gồm 3 hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp, thu được sản phẩm cho hấp thụ hết vào một bình nước vơi trong dư thì khối lượng tồn bình tăng 149,4 g và khi lọc thu được 270 g kết tủa.
a. Xác định dãy đồng đẳng và tính khối lượng của hỗn hợp A.
b. Xác định cơng thức phân tử và tính số mol mỗi hiđrocacbon, biết số mol của hiđrocacbon có khối lượng phân tử nhỏ nhất bằng một nửa tổng số mol hỗn hợp.
c. Xác định công thức cấu tạo của các hiđrocacbon, biết rằng khi hỗn hợp A phản ứng hết với dung dịch Ag2O trong NH3 thì thu được 164,1 g kết tủa.
Hướng dẫn giải
Số mol A = 1 (mol)
a. Ca(OH)2 dư nên chỉ có 1 phản ứng:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O
Khối lượng CO2 = 44 × 270 = 118,8
100 (g) ⇒Số mol CO2 = 2,7 (mol) Khối lượng H2O = 149,4 – 118,8 = 30,6 (g) ⇒Số mol H2O = 1,7 (mol)
CH C CH CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C
Gọi công thức chung của các hiđrocacbon trong A là:C Hn 2n+2-2k(k là số liên kết đơi)
Phương trình đốt cháy:
C Hn 2n+2-2k + 3n +1- kO2 nCO + (n +1- k)H O2 2
2 →
1 mol n mol ( n +1- k) mol 1 mol 2,7 mol 1,7 mol Theo phương trình: n = 2,7 (1)
Vì 3 hiđrocacbon liên tiếp nên chọn n = 2, 3, 4. Theo phương trình ta có: ( n +1- k) = 1,7 (2) Thay (1) vào (2): 1,7 = 2,7 + 1 – k ⇒ k = 2.
Vậy các hiđrocacbon này là ankin: C2H2; C3H4; C4H6 b. Số mol C2H2 = 1: 2 = 0,5
C3H4 + 4O2 3CO2 + 2H2O
a mol 3a mol 2a mol C4H6 + 5,5O2 4CO2 + 3H2O