VII. BIỆN LUẬN XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ CÓ NHÓM CHỨC
2. Dựa trên công thức tổng quát của hiđrocacbon
Thí dụ: Công thức tổng quát của hiđrocacbonA có dạng (CnH2n+1)m. A thuộc dãy đồng đẳng nào?
A) Ankan B) Anken C) Ankin D) Aren
Suy luận: CnH2n+1 là gốc hidrocacbon hóa trị I. Vậy phân tử chỉ có thể do 2 gốc hydrocacbon hóa trị I liên kết với nhau, vậy m = 2 và A thuộc dãy ankan:
C2nH2n+4.
3. Khi đốt cháy hidrocacbon thì cacbon tạo ra CO2 vầ hidro tạo ra H2O. Tổng khối lượng C và H trong CO2 và H2O phải bằng khối lượng của hidrocacbon.
Thí dụ: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm CH4, C3H6 và C4H10 thu được 17,6g CO2 và 10,8g H2O. m có giá trị là:
A) 2g B) 4g C) 6g D) 8g.
Suy luận: Mhỗn hợp = mC + mH = 17 12 10,8 2 6 44� 18 �B gam.
4. Khi đốt cháy ankan thu được nCO2 > nH2O và số mol ankan cháy bằng hiệu số của số mol H2O và số mol CO2.
Nguyễn Tất Trung—vocalcords ĐT:05002461803
CnH2n+2 + 3 1 2 2
n O �nCO2 + (n + 1) H2O
Thí dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hỗn hợp 2 ankan thu được 9,45g H2O.
Cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì khối lượng kết tủa thu được là:
A. 37,5g B. 52,5g C. 15g D. 42,5g Đáp án: A
Suy luận:
nankan = nCO2 - nCO2 → nCO2 = nH2O - nankan
nCO2 = 9,45
18 = 0,15 = 0,375 mol
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 � + H2O nCaCO3 = CO2 = 0,375 mol
mCaCO3 = 0,375.100 = 37,5g
Thí dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hidrocacbon liên tiếp trong dãy đồng đẳng thu được 11,2 lít CO2 (đktc) và 12,6g H2O. Hai hidrocacbon đó thuộc dãy đồng đẳng nào?
A. Ankan B. Anken C. Ankin D. Aren Suy luận:
nH2O = 12,6
18 = 0.7 > 0,5. Vậy đó là ankan
Thí dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hidrocacbon liêm tiếp trong dãy đồng đẳng thu được 22,4 lít CO2(đktc) và 25,2g H2O. Hai hidrocacbon đó là:
A. C2H6 và C3H8 B. C3H8 và C4H10
C. C H và C5H D. C H và C H
Nguyễn Tất Trung—vocalcords ĐT:05002461803
Suy luận: nH2O = 25,2
18 = 1,4 mol ; nCO2 = 1mol
nH2O > nCO2 � 2 chất thuộc dãy ankan. Gọi n là số nguyên tử C trung bình:
2 2
n n
C H + 3 1 2 n O
2 → n CO2 + n 1 H2O
Ta có: 1
1 1,4 n
n
→ n = 2,5 →
Thí dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm 1 ankan và 1 anken. Cho sản phẩm cháy lần lượt đi qua bình 1 đựng P2O5 dư và bình 2 đựng KOH rắn, dư thấy bình 1 tăng 4,14g, bình 2 tăng 6,16g. Số mol ankan có trong hỗn hợp là:
A. 0,06 B. 0,09 C. 0,03 D. 0,045 Suy luận: nH2O = 4,14
18 = 0,23 ; nCO2 = 6,16
44 = 0,14 nankan = nH2O – nCO2 = 0,23 – 0,14 = 0,09 mol
Thí dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp gồm CH4, C4H10 và C2H4 thu được 0,14 mol CO2 và 0,23 mol H2O. Số mol ankan và anken có trong hỗn hợp lần lượt là:
A. 0,09 và 0,01 B. 0,01 và 0,09 C. 0,08 và 0,02 D. 0,02 và 0,08
C2H6 C3H8
Nguyễn Tất Trung—vocalcords ĐT:05002461803
Suy luận: nankan = 0,23 – 0,14 = 0,09 ; nanken = 0,1 – 0,09 mol 5. Dựa vào phản ứng cộng của anken với Br2 có tỉ lệ mol 1: 1.
Thí dụ: Cho hỗn hợp 2 anken đi qua bình đựng nước Br2 thấy làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa 8g Br2. Tổng số mol 2 anken là:
A. 0,1 B. 0,05 C. 0,025 D. 0,005 Suy luận: nanken = nBr2 = 8
160 = 0,05 mol
6. Dựa vào phản ứng cháy của ankan mạch hở cho nCO2 = nH2O
Thí dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hidrocacbon mạch hở trong cùng dãy đồng đẳng thu được 11,2 lít CO2 (đktc) và 9g H2O. Hai hidrocacbon đó thuộc dãy đồng đẳng nào?
A. Ankan B. Anken C. Ankin D, Aren Suy luận: nCO2 = 11,2 0,5
22, 4 mol ; nH2O = 9 18 0,5 � nH2O = nCO2
Vậy 2 hidrocacbon thuộc dãy anken.
Thí dụ 2: Một hỗm hợp khí gồm 1 ankan và 1 anken có cùng số nguyên tử C trong phân tử và có cùng số mol. Lấy m gam hỗn hợp này thì làm mất màu vừa đủ 80g dung dịch 20% Br2trong dung môi CCl4. Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp đó thu được 0,6 mol CO2. Ankan và anken đó có công thức phân tử là:
A. C2H6, C2H4 B. C3H8, C3H6
C. C4H10, C4H8 D. C5H12, C5H10
Nguyễn Tất Trung—vocalcords ĐT:05002461803
Suy luận: nanken = nBr2 = 80.20
100.160 0,1 mol CnH2n + 3
2
nO2 → n CO2 + n H2O 0,1 0,1n
Ta có: 0,1n = 0,6
2 0,3 � n = 3 � C3H6.
7. Đốt cháy ankin: nCO2 > nH2O và nankin (cháy) = nCO2 – nH2O
Thí dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn V lít (đktc) một ankin thể khí thu được CO2 và H2O có tổng khối lượng 25,2g. Nếu cho sản phẩm cháy đi qua dd Ca(OH)2 dư thu được 45g kết tủa.
a. V có giá trị là:
A. 6,72 lít B. 2,24 lít C. 4,48 lít B. 3,36 lít Suy luận: nCO2 = nCaCO3 = 45
100 14n 2 49,6�n 3,4.0,45 mol nH2O = 25,2 0,45.44
18
0,3 mol
nankin = nCO2 – nH2O = 0,45 – 0,3 = 0,15 mol Vankin = 0,15.22,4 = 3,36 lít
b. Công thức phân tử của ankin là:
Nguyễn Tất Trung—vocalcords ĐT:05002461803
A. C2H2 B. C3H4 C. C4H6 D. C5H8
nCO2 = 3nankin. Vậy ankin có 3 nguyên tử C3H4
Thí dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn V lít (đktc) 1 ankin thu được 10,8g H2O. Nếu cho tất cả sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng nước vôi trong thì khối lượng bình tăng 50,4g. V có giá trị là:
A. 3,36 lít B. 2,24 lít C. 6,72 lít D. 4,48 lít Suy luận: Nước vôi trong hấp thu cả CO2 và H2O
mCO2 + mH2O = 50,4g ; mCO2 = 50,4 – 10,8 = 39,6g nCO2 = 39,6
44 0,9 mol
nankin = nCO2 – nH2O = 10,8
0,94418 0,3 mol
8. Đốt cháy hỗn hợp các hidrocacbon không no được bao nhiêu mol CO2 thì sau đó hidro hóa hoàn toàn rồi đốt cháy hỗn hợp các hidrocacbon không no đó sẽ thu được bấy nhiêu mol CO2. Đó là do khi hidro hóa thì số nguyên tử C không thay đổi và số mol hidrocacbon no thu được luôn bằng số mol hidrocacbon không no.
Thí dụ: Chia hỗn hợp gồm C3H6, C2H4, C2H2, thành 2 phần đều nhau:
- Đốt cháy phần 1 thu được 2,24 lít CO2 (đktc).
- Hidro hóa phần 2 rồi đốt cháy hết sản phẩm thì thể tích CO2 thu được là:
A. 2,24 lít B. 1,12 lít C. 3,36 lít D. 4,48 lít
8. Sau khi hidro hóa hoàn toàn hidrocacbon không no rồi đốt cháy thì thu được số mol H2O nhiều hơn so với khi đốt lúc chưa hidro hóa. Số mol H2O trội hơn chính bằng số mol H đã tham gia phản ứng hidro hóa.
Nguyễn Tất Trung—vocalcords ĐT:05002461803
Thí dụ: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol ankin thu được 0,2 mol H2O. Nếu hidro hóa honaf toàn 0,1 mol ankin này rồi đốt cháy thì số mol H2O thu được là:
A. 0,3 B. 0,4 C. 0,5 D. 0,6
Suy luận: Ankin cộng hợp với H2 theo tỉ lệ mol 1:2. Khi cộng hợp có 0,2 mol H2
phản ứng nên số mol H2O thu được thêm cũng là 0,2 mol , do đó số mol H2O thu được là 0,4 mol