2.5. Phân tích các phương pháp giải nhanh một bài tốn hóa học hữucơ
2.5.1. Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng
*Cơ sở là:Trong các phản ứng hóa học, các nguyên tố và khối lượng của
chúng được bảo tồn.
- ĐLBTKL: Trong các phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành.
+PT PƯ: A + B→ C + D m A + m B → m C + m D - ĐLBTNT: Trong các phản ứng hóa học số mol của một nguyên tố trong các chất phản
ứng bằng số mol của nguyên tố trong chất sản phẩm.
Khi đốt cháy hợp chất hữu cơ A (chứa C, H) thì: nO (CO2) + nO (H2O) = nO2 (pư)
*Phạm vi áp dụng: Dùng để vơ hiệu hóa các phép tính phức tạp của nhiều bài
tốn hữu cơ, trong đó bài tốn xảy ra nhiều phản ứng khi đó, ta chỉ cần lập sơ đồ để thấy rõ tỉ lệ mol giữa các chất mà khơng cần viết phương trình phản ứng.
Ví dụ 1: Đốt cháy hồn tồn m gam hỗn hợp Y gồm C2H6, C3H4 và C4H8 thì thu được 12,98 gam CO2 và 5,76 gam H2O. Vậy m có giá trị là
A. 1,48. B. 8,14. C. 4,18. D. 12,98.
Gợi ý
Áp dụng ĐLBTNT.
m Y = m C + m H = (12,98 : 44) .12 + (5,76 : 18) .2 =4,18 g chọn C
Ví dụ 2 : Đốt cháy hoàn toàn 4,64 gam một hiđrocacbon X (chất khí ở điều
kiện thường), rồi đem tồn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2, sau khi phản ứng kết thúc thu được 39,4 gam kết tủa và khối lượng phần dung dịch giảm bớt 19,912 gam. CTPT của X là
A. C3H4. B. CH4. C. C2H4. D. C4H10.
Gợi ý
nCO2 = nBaCO3 = (3,94 :197) = 0,2 molm CO2 = 0,2 .44 =8,8 gam Ta có m CO2 + m H2O = m↓ - mdd giảm = 39,4 -19,912 =19,488gam.
Đốt X thu được CO2 và H2O. Áp dụng ĐLBTKL: m X + mO2 = m CO2 + m H2O
n O2 = 14,848
32 = 0,464 mol.
Gọi x, y là số mol của CO2 và H2O 44x + 18y =19,488 (I ) Áp dụng ĐLBTNT oxi : Ta có 2.n O2 =2. n CO2 + n H2O
2.x + y =2. 0,464 (II ) .Giải hệ phương trình I và II ta được
0, 348 0, 232 x y n C : n H = 0,348 : 2.0,232 = 3 : 4 X là C3H4 chọn A.
Ví dụ 3: Tách H2O hồn toàn từ hỗn hợp Y gồm hai rượu A và B ta được hỗn hợp X gồm các olefin. Nếu đốt cháy hồn tồn X thì tổng khối lượng H2O và CO2 tạo ra là
A. 0,903g. B. 0,39g. C. 0,94g. D. 0,93g.
Gợi ý
Y tách H2O→ X. Suy ra n C (X) = n C (Y) = nCO2 = (0,66 : 44) =0,015 Mà khi đốt cháy X thì thu được số mol CO2 = số mol H2O = 0,015 mol
∑CO2 &H2O : m = 0,66 + 0,015.18 = 0.93 gam chọn D
Ví dụ 4 : Đun nóng 132,8 gam hỗn hợp ba ancol no đơn chức với H2SO4 đặc ở 1400C thu được hỗn hợp các ete có số mol bằng nhau và có khối lượng là 111,2 gam. Số mol của mỗi ete là
A. 0,1 mol. B. 0,2 mol. C. 0,3 mol. D. 0,4 mol.
Gợi ý :
Đun hỗn hợp 3 ancol tao ra 3(3 1)
2
= 6 ete
Theo ĐLBTKL : m rượu = m ete + m H2O m H2O = 132,8 - 111,2 = 21,6 gam
Do ∑ n ete = ∑ n H2O = 21, 6
18 =1,2 mol n mỗi ete = 1, 2
18 = 0,2 mol chọn B.