CHUYÊN ĐỀ 25: BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀ HIDROCACBON Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp khí X gồm 0,1 mol hiđrocacbon A và 0,05 mol hiđrocacbon B rồi dẫn sản phẩm lần lượt qua bình 1 đựng H2SO4 đặc, bình 2 đựng dung dịch Ba(OH)2 dư thấy khối lượng bình 1 tăng 9 gam, ở bình 2 xuất hiện 108,35 gam kết tủa. 1. Tính giá trị của a. 2. Tìm công thức phân tử của A và B biết A, B là ankan, anken hoặc ankin. Giải: 1. Khi đốt cháy hiđro cacbon thì sản phẩm chỉ có CO2 và H2O. Khối lượng H2O = khối lượng bình 1 tăng = 9 gam. Þ Số mol H2O = 0,5; số mol H = 1; khối lượng H = 1 gam CO2 + Ba(OH)2 ® BaCO3¯ + H2O 0,55 mol 0,55 mol Þ Số mol C = 0,55; khối lượng C = 0,55.12 = 6,6 (gam) Vậy: a = 1 + 6,6 = 7,6 (gam) 2. Đặt công thức của A, B lần lượt là CxHy và CnHm (x,n £ 4) PTHH: CxHy + (x + y/4)O2 ® xCO2 + y/2H2O 0,1 0,1x 0,1y/2 CnHm + (n + m/4)O2 ® nCO2 + m/2H2O 0,05 0,05n 0,05m/2 Số mol CO2 = 0,1x + 0,05n = 0,55 Ta có các cặp nghiệm sau: x 1 2 3 4 n 9 7 5 3 Chỉ có cặp x = 4 và n = 3 là phù hợp. Vì số mol H2O < số mol CO2 nên phải có ít nhất 1 ankin. * Trường hợp 1: A là ankin (C4H6) thì mA = 0,1.54 = 5,4 (gam) Þ mB = 7,6 – 5,4 = 2,2 (gam) MB = 2,2/0,05 = 44 hay C3Hm = 44 Þ m = 8. Vậy: B là C3H8. * Trường hợp 2: B là ankin (C3H4) thì mB = 0,05.40 = 2 (gam). Þ mA = 7,6 – 2 = 5,6 (gam) MA = 5,6/0,1 = 56 hay C4Hy = 56 Þ y = 8. Vậy: A là C4H8. * Trường hợp 3: Nếu cả A và B đều là ankin thì số mol CO2 – số mol H2O = số mol hiđro cacbon. Theo bài ra số mol CO2 – số mol H2O = 0,55 - 0,5 = 0,05 ¹ 0,1 + 0,05 = 0,15 (không phù hợp Þ loại) Câu 2. Nung nóng 0,2 mol C4H10 trong bình kín (có một ít xúc tác) một thời gian, thu được hỗn hợp khí A. 1. Tìm khoảng biến thiên khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí A. Biết, khi nung nóng C4H10 có thể xảy ra đồng thời các phản ứng sau: C4H10 → C4H8 + H2 ; C4H10 → C3H6 + CH4 ; C4H10 → C2H4 + C2H6 2. Cho hỗn hợp khí A sục vào bình chứa dung dịch nước Brôm thì làm tổng khối lượng bình brôm tăng lên 2,8g và hỗn hợp khí B thoát ra khỏi bình. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp B rồi cho toàn bộ khí tạo thành hấp thụ hết vào bình chứa dung dịch Ca(OH)2. Hỏi: a. Khối lượng bình đựng dung dịch Ca(OH)2 tăng lên mấy gam? b. Có thể thu được tối đa bao nhiêu gam kết tủa? Giải: 1. Theo BTKL mA = mC4H10 ban đầu - Khi chưa phản ứng M C4H10 = 58 - Khi xảy ra phản ứng nA > nC4H10 → A = m/n < 58 - Khi hoàn toàn C4H10 bị phân tích nA = 2nC4H10 → A = m/n = 29 → 58 > A > 29 → A biến thiên từ 29 → 58 2. Khối lượng bình brôm tăng lên = khối lượng các khí bị hấp thụ = 2,8g - Các khí bị hấp thụ là những hiđrocacbon không no có công thức chung CnH2n nH = 2nC → n(CH2) = 2,8 → n = = 0,2 → nC = 0,2 và nH = 0,4 - Trong 0,2 mol C4H10 cũng như trong hỗn hợp A có nC = 0,8 và nH = 2,0 - Trong hỗn hợp B có nC = 0,8 - 0,2 = 0,6 và nH = 2,0 - 0,4 = 1,6 - Khi đốt cháy hoàn toàn B sẽ tạo thành 0,6 mol CO2 và 0,8 mol H2O a. Khối lượng bình đựng dung dịch Ca(OH)2 tăng lên = mCO2 + mH2O = 0,6.44 + 0,8.18 = 40,8(g) b. Kết tủa tối đa khi toàn bộ CO2 tạo thành muối trung hòa, Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3¯ + H2O nCO2 = nCaCO3 = 0,6 → mCaCO3 tối đa có thể tạo thành = 0,6.100 = 60g Câu 3: Cho hỗn hợp khí A gồm 3 hiđrocacbon khác nhau; hỗn hợp khí B gồm O2 và O3. Trộn A và B theo tỉ lệ thể tích là 1,5 : 6,4 rồi đốt cháy hoàn toàn, thu được hỗn hợp CO2 và hơi H2O theo tỉ lệ thể tích là 1,3 : 1,2. Biết tỉ khối của B với hiđro là 19. Tính tỉ khối của A với hiđro. Giải: Đặt công thức chất tương đương của hỗn hợp A là → tỉ lệ số mol O2 và O3 là 5:3 Trộn A với B theo tỉ lệ thể tích 1,5: 6,4. Chọn nB = 6,4 mol → n (O2) = 4 mol; n (O3) = 2,4 mol → ∑nO = 15,2 tương ứng ∑nO2 = 7,6 Khi đó nA = 1,5 mol. A cháy: + ( + ) O2 → CO2 + H2O Mol 1,5 1,5(x+) 1,5 1,5 Ta có: ∑nO2 = 1,5(x+) = 7,6 (*) Vì tỉ lệ thể tích CO2 : H2O = 1,3:1,2 → : = 1,3:1,2 (**) Giải hệ (*), (**) ta được: = 13/24; = 16/5 = 6,4 = 41,6 + 6,4 = 48 → dA/H2 = 24 Câu 4: Cho 6,4 gam hỗn hợp A gồm CaC2, Ca và Al4C3 tác dụng hết với nước thu được 2,912 lít hỗn hợp khí khô X (đktc). Đun nóng hỗn hợp X với bột Ni sau một thời gian thu được hỗn hợp Y. Chia Y làm 2 phần bằng nhau: Đốt cháy hoàn toàn phần 1 với O2 dư thu được 1,44 gam H2O và 1,232 lít khí CO2 (đktc). Cho phần 2 lội qua nước brom thấy khối lượng bình brom tăng m gam và có 448 ml (đktc) hỗn hợp khí Z thoát ra. Biết tỉ khối của Z với H2 là 4,5. 1. Viết phương trình hóa học các phản ứng xảy ra. 2. Tính m. 3. Tính % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A. Giải: 1. PTHH các phản ứng: CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑ a mol a mol Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑ b mol b mol Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4↑ c mol 3c mol C2H2 + 2H2 C2H6 C2H2 + H2 C2H4 C2H2 + O2 → 2CO2 + H2O C2H4 + O2 → 2CO2 + 2H2O C2H6 + O2 → 2CO2 + 3H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 2H2 + O2 → 2H2O C2H2 + 2Br2 → C2H2Br4 C2H4 + Br2 → C2H4Br2 C2H2 + Br2 → C2H2Br2 2. Khối lượng của ½ hỗn hợp Y = m(C) trong CO2 + m(H) trong H2O = (gam) = 4,5.2 = 9 → khối lượng hỗn hợp Z = (gam) KL bình đựng brom tăng: m = ½ mY – mZ = 0,82 – 0,18 = 0,64 (gam) 3. Áp dụng định luật BTKL ta có mX = mY = 0,82.2 = 1,64 (gam) Ta có: m A 64a + 40b + 144c = 6,4 (*) nX a + b + 3c = 0,13 (**) mX 26a + 2b + 48c = 1,64 (***) Giải hệ ta có a = 0,04 ; b = 0,06; c = 0,01 Vậy % về khối lượng của CaC2 =; % mCa = = 37,5%; % mAl4C3 = 100 – 40 – 37,5 = 22,5(%) Câu 5: Cho hỗn hợp X gồm hiđrocacbon A (thể khí ở điều kiện thường) và 0,06 mol O2 vào bình kín rồi bật tia lửa điện. Dẫn toàn bộ hỗn hợp thu được sau khi đốt cháy qua dung dịch chứa 0,035 mol Ca(OH)2 thu được 3,0 gam kết tủa và có 0,224 lít khí duy nhất (đktc) thoát ra khỏi bình. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khi cho qua dung dịch nước bị hấp thụ hết. Tìm công thức phân tử có thể có của A. Giải: Đặt công thức của hidrocacbon A là CxHy (đk y ≤ 2x + 2) Ta có phản ứng: (1) Vì tỉ lệ số mol A và O2 chưa biết nên có thể xảy ra 2 trường hợp sau: TH 1: Sau phản ứng (1) lượng O2 dư → hỗn hợp thu được: CO2, H2O và O2 dư - Hỗn hợp khí qua dd Ca(OH)2: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (2) 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (3) * Nếu chỉ có phản ứng (2) xảy ra → ; →> → A là ankan. → x = 0,03/0,01= 3. Vậy A là C3H8. * Nếu cả (2) và (3) → → → x = y; Vậy A có thể là: C2H2 hoặc C4H4. TH2: Sau phản ứng (1) lượng A dư→ hỗn hợp thu được: CO2, H2O và A dư (0,01 mol). * Nếu chỉ có phản ứng (2) xảy ra → ; → > → A là ankan. → → x = 0,03/0,03= 1. Vậy A là CH4. * Nếu cả (2) và (3) → → → A có thể ứng với các công thức: C2H4 ; C3H6 hoặc C4H8 Câu 6: Trong bình kín chøa hỗn hợp khí A gåm 0,3mol C2H4 và 0,2mol H2 (®ktc) có ít bét Ni lµm xúc tác. Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí B. 1. Hỏi, khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí B so với hỗn hợp khí A tăng hay giảm, vì sao? Tìm khoảng biến thiên khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí B. 2. Cho khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí B bằng 22g. Hãy tính hiệu suất của phản ứng xảy ra. Sục toàn bộ hỗn hợp khí B vào bình chứa dung dịch nước brom thì tổng khối lượng bình chứa dung dịch nước brom có thể tăng lên tối đa là bao nhiêu? Giải: 1. = m/n. Khối lượng hỗn hợp khí không đổi = 0,3.28 + 0,2.2 = 8,8g. Khi nung bình, xảy ra phản ứng (1) làm cho n hỗn hợp khí giảm → sẽ tăng. C2H4 + H2 → C2H6 (1) Trước phản ứng 0,3 0,2 0 = 8,8/0,5 = 17,6g Phản ứng một phần (0,3 – x) (0,2 – x) x Phản ứng hoàn toàn 0,1 0 0,2 = 8,8/0,3 = 29,33g → 29,33g > B > 17,6g → B biến thiên từ 17,6g → 29,33g (thí sinh có thể dùng dấu > hoặc dấu > ) 2. B = 22g → nB = 8,8/22 = 0,4mol Theo (1) nC2H4 phản ứng = nH2 phản ứng = nC2H6 sinh ra = x → (0,3 – x) + (0,2 – x) + x = 0,4 → x = 0,1 Vì H2 thiếu nên hiệu suất phản ứng được tính theo H2 → h = (0,1/0,2).100% = 50% m bình brom tăng lên tối đa = khối lượng C2H4 dư bị hấp thụ = 0,2.28 = 5,6g Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp khớ X gồm hiđrocacbon B và oxi dư, thu được hỗn hợp khí Y, làm lạnh hỗn hợp khí Y, thu hỗn hợp khớ Z cú thể tích bằng 50% thể tớch hỗn hợp Y, dẫn hỗn hợp khí Z qua dung dịch KOH dư thì thể tích hỗn hợp Z giảm đi 83,3%. a) Xác định công thức phân tử của B. b) Tính thành phần % theo thể tích của hỗn hợp X. Giải: a. Hỗn hợp Ygồm: oxi dư, khí cacbonic và hơi nước. Gọi số mol hiđrocacbon B trong hỗn hợp X là a(mol); số mol oxi dư là b(mol). PTHH phản ứng đốt cháy hiđrocacbon B là: CxHy + (x+)O2 ® xCO2 + H2O (1) Vì tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol các chất khí. Làm lạnh hỗn hợp Y, 50% thể tích giảm đó là hơi nước. ® nH2O = .a = nCO2 + nO2 dư = a.x + b (2) Hỗn hợp Z qua dung dịch KOH dư, 83,3% thể tích giảm là khí cacbonic. nCO2 = x.a = .a. ® x.a. = .a (2) Þ = Vì y > 2.x nên CxHy là hiđrocacbon no. Phù hợp với tỉ lệ = thì chỉ có công thức C5H12. b. Thành phần % theo thể tích của hỗn hợp X. Thay x = 5, y = 12 vào (2) ® 6a = 5a + b ® nO2 dư = b = a Theo (1) nO2 tham gia phản ứng = nCO2 + 1/2nH2O = 5a + 3a = 8a nO2 trong X = nO2 tham gia phản ứng + nO2 dư = 8a + a = 9a ® nX = 9a + a = 10a Thành phần X có: %C5H12 = a/10a = 10(%) %O2 = 9a/10a = 90(%) Câu 8: Hỗn hợp M gồm CaC2 x mol và Al4C3 y mol. Cho một lượng nhỏ M vào H2O dư thu được dung dịch E, hỗn hợp khí T và a gam kết tủa H. Đốt cháy hết hỗn hợp T rồi cho toàn bộ sản phẩm vào dung dịch E thu được 2a gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính tỉ lệ x:y. Giải: CaC2 + 2H2O ® Ca(OH)2 + C2H2 x x x Al4C3+12H2O ® 4Al(OH)3 + 3CH4 y 4y 3y 2Al(OH)3 + Ca(OH)2 ® Ca(AlO2)2 + 4H2O 2x x x 4y-2x = (1) Khí T (C2H2 , CH4 ); Dung dịch E: Ca(AlO2)2; Kết tủa H: Al(OH)3 C2H2 + 5/2 O2 2CO2 + H2O x 2x CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 3y 3y nCO2 = 2x+3y; CO2 + Ca(AlO2)2 + 3H2O ® 2Al(OH)3 + CaCO3 x x 2x x CO2 + H2O + CaCO3 ® Ca(HCO3)2 x x CO2 còn dư nên kết tủa CaCO3 bị hòa tan hết. Vậy 2x = 2.→ x = Từ (1) → y =. . vậy = Câu 9: Cho 4,3 gam hỗn hợp khí M gồm metan, etilen, axetilen qua bình đựng dung dịch brôm dư thấy có 0,15 mol brôm đã phản ứng. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 8,96 lít (đktc) hỗn hợp M, toàn bộ sản phẩm cháy được dẫn qua bình đựng H2SO4 (đặc, dư) thấy khối lượng bình axit tăng 12,6 gam. Xác định thành phần % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp M. Giải: PTHH: C2H4 + Br2 C2H4Br2 C2H2 + 2Br2 C2H2Br4 CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O 2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O Gọi số mol của CH4, C2H4, C2H2 trong 4,3 gam M lần lượt là x, y, z . ® (I) Khi cho M qua dung dịch brom dư, C2H4 và C2H2 bị giữ lại ® y + 2z = 0,15 (II). Gọi số mol của của CH4, C2H4, C2H2 trong 8,96 lít M lần lượt là kx, ky, kz. Theo bài ra ta có: ® Giải hệ (I), (II), (III) ® Câu 10. 1. Một bình kín chứa hiđrocacbon X cân nặng 46,5 gam. Ở cùng điều kiện trên, nếu bình chứa C4H10 thì cân nặng 54,5 gam; nếu bình chứa C2H6 thì cân nặng 47,5 gam. Tìm công thức phân tử của X. 2. Cho hỗn hợp X gồm CH4, C2H4 và C2H2. Lấy 8,6 gam X tác dụng hết với dung dịch brom (dư) thì khối lượng brom phản ứng là 48 gam. Mặt khác, nếu cho 13,44 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được 36 gam kết tủa. Tính phần trăm thể tích các khí có trong X. Giải: 1. Gọi khối lượng của bình là m gam; số mol khí bình chứa được là x (mol) Ta có: Khối lượng bình chứa C4H10 = m + 58x = 54,5 (gam) Khối lượng bình có C2H6 = m + 30x = 47,5 (gam) Giải hệ phương trình ta có: m = 40 ; x = 0,25 Þ Khối lượng khí X có trong bình = 46,5 – 40 = 6,5 (gam) Þ MX = 6,5/0,25 = 26 Þ X là C2H2. 2. Gọi số mol của CH4, C2H4, C2H2 trong 8,6 gam hỗn hợp lần lượt là a, b, c mol. C2H4 + Br2 ® C2H4Br2 b ® b b (mol) C2H2 + 2Br2 ® C2H2Br4 C ® 2c 2c (mol) = 36/240 = 0,15 mol; nhh = 13,44/22,4 = 0,6 mol C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 ® C2Ag2¯ + 2NH4NO3 0,15 ¬ 0,15 (mol) Ta có: Mhh = 16a + 28b + 26c = 8,6 (1) = b + 2c = 48/160 = 0,3 (2) (3) Giải hệ 3 phương tình (1), (2), (3) ta được: a = 0,2; b = 0,1; c = 0,1. Phần trăm thể tích các khí trong hỗn hợp X: %CH4 = 0,2/0,4 = 50% %C2H4 = %C2H2 = 0,1/0,4 = 25% Câu 11. Đốt cháy hoàn toàn 4,872 gam một hiđrocacbon X, hấp thụ hoàn toàn sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch nước vôi trong. Sau phản ứng, thu được 27,93 gam kết tủa và thấy khối lượng dung dịch giảm 5,586 gam. Xác định công thức phân tử của X. Giải: Đặt công thức phân tử của X là CxHy: CxHy + O2 xCO2 + H2O Khi cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 thì cả H2O và CO2 đều bị hấp thụ, đồng thời tạo thành kết tủa tách ra khỏi dung dịch. Mặt khác, bảo toàn khối lượng , ta có: Giải hệ phương trình , ta có: a = 0,336 ; b = 0,42 X là ankan Số nguyên tử C trong X = X là C4H10. Câu 12: Đốt cháy hoàn toàn 4,64 gam một hiđrocacbon X (chất khí ở điều kiện thường). Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)2 tạo ra 39,4 gam kết tủa, dung dịch sau phản ứng có khối lượng giảm 19,912 gam so với dung dịch Ba(OH)2 ban đầu. a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng có thể xảy ra. b) Tìm công thức phân tử của X. a) Gọi công thức phân tử của X là CxHy. Giải: Phương trình hóa học của các phản ứng có thể xảy ra: CxHy + (x + y/4)O2 xCO2 + y/2H2O CO2 + Ba(OH)2 ® BaCO3¯ + H2O Nếu dư CO2: CO2 + BaCO3 + H2O ® Ba(HCO3)2 b) Gọi a, b lần lượt là số mol của CO2 và H2O trong hỗn hợp sản phẩm cháy. Áp đụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: Û 44a + 18b = 19,488 (1) Mặt khác, ta lại có: Giải hệ 2 phương trình (1) và (2) ta được: a = 0,348 và b = 0,232. Þ Công thức phân tử của X có dạng: (C3H4)n (với n nguyên dương) Theo bài ra, X là chất khí ở điều kiện thường nên phân tử X có số nguyên tử C nhỏ hơn hoặc bằng 4 Þ n = 1. Vậy công thức phân tử của X là C3H4. Câu 13: Một loại khí gas sử dụng trong sinh hoạt có chứa: C3H8, C4H10, C5H12. Tỉ lệ % theo khối lượng của C3H8, C4H10 và C5H12 lần lượt là: 51,5%; 47,5% và 1%. Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol mỗi chất C3H8, C4H10, C5H12 lần lượt là 2219 KJ; 2877 KJ; 3536 KJ. Tính khối lượng loại gas trên cần dùng để đun 2 lít nước từ 250C lên 1000C, biết rằng chỉ có 50% lượng nhiệt tỏa ra làm nóng nước; khối lượng riêng của nước là 1g/ml; nhiệt dung của nước là 4,18 J/(g.độ). Giải: Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 2 lít nước là: Q = m.C.(t2 - t1) = 2000.4,18.(100-25) = 627000 (J) = 627 (KJ). Nhiệt lượng cần tỏa ra khi đốt gas là: 627.100/50 = 1254 (KJ). Gọi khối lượng gas cần dùng là a gam. Þ khối lượng của C3H8 là 0,515.a gam; khối lượng của C4H10 là 0,475.a gam; khối lượng của C5H12 là 0,01.a gam. Ta có nhiệt lượng tỏa ra là: Û a = 25,067 gam. Câu 14: 1. Dẫn V lít (ở đktc) hỗn hợp X gồm axetilen và hiđro đi qua ống sứ đựng bột niken nung nóng, thu được khí Y. Dẫn Y vào lượng dư AgNO3 trong dung dịch NH3 thu được 12 gam kết tủa. Khí đi ra khỏi dung dịch phản ứng vừa đủ với 16 gam brom và còn lại khí Z. Đốt cháy hoàn toàn khí Z thu được 2,24 lít khí CO2 (ở đktc) và 4,5 gam nước. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra và tính V. 2. Đốt cháy hoàn toàn 1,06 gam một hiđrocacbon X rồi đem toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2. Sau các phản ứng thu được 5 gam kết tủa và khối lượng phần dung dịch giảm bớt 0,58 gam. a) Tìm công thức phân tử của X, biết 60 < MX < 150. b) Viết các công thức cấu tạo có thể có của X, biết X có chứa vòng benzen. Giải: 1. Gọi số mol của C2H2, C2H4, C2H6, H2 trong hỗn hợp Y lần lượt là a, b, c, d. C2H2 + H2 C2H4 b b b C2H2 + 2H2 C2H6 c 2c c C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 C2Ag2¯ + 2NH4NO3 a a C2H4 + Br2 C2H4Br2 b b C2H6 + 3,5O2 2CO2 + 3H2O c 2c 3c 2H2 + O2 2H2O d d Theo bài ra ta có: ; ; Þ c = 0,05 mol Þ d = 0,1 mol ; Þ nX = 0,2 + 0,3 = 0,5 mol Þ V = 0,5.22,4 = 11,2 2. a) Gọi công thức phân tử của X là CxHy với số mol là a. Phương trình hóa học: CxHy + (x + y/4)O2 xCO2 + H2O a ax 0,5ay CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Nếu dư CO2: CO2 + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2 Áp dụng bảo toàn khối lượng ta có: Þ ax + 0,5ay = 4,42 (1) mX = 12ax + ay = 1,06 (2) Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được: ax = 0,08; ay = 0,1. Þ x : y = 0,08 : 0,1 = 4 : 5 Þ X: (C4H5)n Theo bài ra ta có: 60 < 53n < 150 Û 1,13 < n < 2,83. Vì n nguyên nên: n = 2 Þ Công thức phân tử của X là: C8H10. b) Các công thức cấu tạo có thể có của X: Câu 15: Hỗn hợp X gồm: 0,3 mol CH4; 0,18 mol C2H2 và 0,4 mol H2. Nung nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni thu được hỗn hợp Y. Cho Y đi qua bình A đựng dung dịch Brôm dư, đến khi phản ứng kết thúc thu được hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H2 bằng 8 và thấy khối lượng bình A tăng 1,64 gam. Tính số mol từng chất có trong hỗn hợp Z. Giải: - Các pthh xảy ra: C2H2 + H2 C2H4 (1) C2H2 + 2H2 C2H6 (2) Gọi a, b là số mol của C2H4 và C2H6 ở (1) (2) Hỗn hợp Y gồm : H2 (0,4 – a – 2b) mol C2H4 a mol C2H6 b mol C2H2 (0,18 – a – b) mol CH4 0,3 mol Khi cho Y đi qua dung dịch Brom dư có các phản ứng: C2H2 + 2Br2 C2H2 Br4 C2H4 + Br2 C2H4Br2 Hỗn hợp khí Z gồm H2, C2H6, CH4. Theo bài ra ta có pt: 2(0,4 – a – 2b) + 30b + 16x0,3/0,7 – a – b = 2 x 8 = 16 (*) 26(0,18 – a – b) + 28a = 1,64 (**) Từ (*) (**) a = 0,04 b = 0,12 Vậy trong hỗn hợp Z có 0,3 mol CH4; 0,12 mol C2H6; 0,12 H2 Câu 16: Đốt cháy hoàn toàn 1 (g) hỗn hợp X gồm C2H2, C3H6, C2H6. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,02 M thu được 1 (g) kết tủa. Mặt khác 3,36 lít hỗn hợp X (đktc) làm mất màu tối đa 200 ml dung dịch Br2 0,5 M. Tính thể tích mỗi khí có trong 1 (g) hỗn hợp X. Giải: to Các phương trình hoá học: to 2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O (1) to 2C3H6 + 9O2 6CO2 + 6H2O (2) 2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O (3) CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (4) Có thể: 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 (5) C2H2 + 2Br2 C2H2Br4 (6) C3H6 + Br2 C3H6Br2 (7) = 0,04 (mol), = 0,01 (mol) = 0,1 (mol), nX ở thí nghiệm 2 = 0,15 (mol) Đặt trong 1 (g) hỗn hợp X lần lượt là x, y, z (x, y, z > 0) Ta có pt khối lượng: 26x + 42y + 30z = 1 (a) Từ (1) =2x, từ (2): =2y, từ (3): =2z (*) ở đây phải xét 2 trường hợp: TH1: Ca(OH)2 dư không có phản ứng (5) từ (4): = = 0,01 (mol) nC = 0,01 (mol) 0,12 (g). mH trong 1 (g) X = 1 – 0,12 = 0,88 (g) > 0,12 (g) (vô lí vì trong hỗn hợp X cả 3 chất đều có mC > mH) TH2: CO2 dư phản ứng (5) có xảy ra. Từ (4): = = = 0,01 (mol) ở (5) = 0,04 – 0,01 = 0,03 (mol) Từ (5): = 2= 2.0,03 = 0,06 tổng = 0,06 + 0,01 = 0,07 (mol) (**) Từ (*) và (**) ta có phương trình theo CO2: 2x + 3y + 2z = 0,07 (b) Từ (6): = 2= 2x, từ (7): = = y Kết hợp (5) và (6) ta thấy: Cứ x + y +z mol hỗn hợp X làm mất màu tối đa 2x + y mol Br2 Vậy 0,15 mol hỗn hợp X làm mất màu tối đa 0,1 mol Br2 ta có pt: (x + y + z). 0,1 = (2x + y).0,15 (c) Giải hệ phương trình (a), (b), (c) ta được: x = 0,005; y = 0,01; z = 0,015 Vậy trong 1 (g) hỗn hợp X có = 0,005.22,4 = 0,112 (lít) = 0,01.22,4 = 0,224 (lít) = 0,015.22,4 = 0,336 (lít) Câu 17: Chia 9,84 gam hỗn hợp khí X gồm Etilen và 1 hiđrocacbon mạch hở A thành hai phần bằng nhau. - Dẫn phần I qua dung dịch Brom dư, sau khi phản ứng kết thúc có V lít khí A thoát ra, khối lượng Brom đã tham gia phản ứng là 8 gam. - Đốt cháy hoàn toàn phần II rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình có chứa 500 ml dung dịch Ba(OH)2 0,66M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được 63,04 gam kết tủa. Dung dịch sau khi lọc bỏ kết tủa bị giảm đi m gam so với khối lượng của dung dịch Ba(OH)2 ban đầu. 1. Viết các phương trình hóa học. 2. Xác định công thức phân tử của A. 3. Tính giá trị của m và giá trị của V ở đktc. Giải: Khối lượng mỗi phần = 9,84: 2= 4,92(g); = 8:160 = 0,05 ( mol) Vì cho phần I qua dd Brom vẫn có khí bay ra nên A không tác dụng với brom trong dung dịch Đặt công thức tổng quát của A là CxHy ta có các pthh C2H4 + Br2 C2H4Br2 (1) C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O (2) CxHy + O2 xCO2 + H2O (3) CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + 2H2O (4) có thể 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 (5) = 0,5.0,66 = 0,33 (mol); = 63,04:197 = 0,32(mol) Vì < phải xét hai trường hợp TH 1: Ba(OH)2 dư không có phản ứng (5) Từ (1): ở mỗi phần = = 0,05 (mol ) 1,4(g) Từ (2) = 2 = 2.0,05 = 0,1 (mol) Từ (4) = = 0,32 (mol) ở (3) = 0,32-0,1 = 0,22 (mol) nC trong CxHy = 0,22 (mol) 2,64 (g) mặt khác = 4,92-1,4 = 3,52 (g) mHtrong CxHy = 3,52-2,64 = 0,88 (g) 0,88 (mol) Từ CT của CxHy vậy công thức phân tử của A là CH4; TH2: CO2 dư có phản ứng (5) Từ (4): = = = 0,32 (mol) ở (5) = 0,33-0,32 =0,01 (mol) Từ (5): = 2 = 2.0,01 = 0,02 (mol) Tổng = 0,32 + 0,02 = 0,34 (mol) ở (3) = 0,34 - 0,1 = 0,24 (mol) nCtrong CxHy = 0,24 (mol) 2,88(g) mH trong CxHy = 3,52 - 2,88 = 0,64 (g) 0,64 (mol) Từ CT của CxHy vậy công thức phân tử của A là C3H8; Cả 2 trường hợp A đều là an kan không tác dụng với Br2 trong dd nên đều thỏa mãn, phù hợp đề bài Nếu A là CH4 thì = = 0,22 (mol) V = 4,928 lít Từ (2) và (3) = 0,1 + 0,44 =0,54 mol Tổng m sản phẩm cháy = 0,32.44 + 0,54.18 = 23,8 (g) khối lượng dung dịch bị giảm = 63,04 – 23,8 = 39,24 (g) Nếu A là C3H8 = . = .0,24 = 0,08 (mol) V = 1,792 lít Từ (2) và (3) = 0,1 + 0,32=0,42 mol Tổng m ản phẩm cháy = 0,34.44 + 0,42 .18 = 22,52 (g) khối lượng dung dịch bị giảm = 63,04 – 22,52 = 40,52 (g) ở câu này nếu bài làm lý luận: vì A mạch hở và không cộng brom trong dd nên suy ra A là an kan nên công thức tổng quát là CnH2n+2 rồi giải ra 2 trường hợp n =1; n=3 vẫn cho điểm tối đa Câu 18: Nung 15,68 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm axetilen, propilen và hiđro (tỉ lệ mol 3: 1: 3) trong bình đựng bột Ni. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối hơi so với X là 14/11. Dẫn toàn bộ Y qua bình đựng dung dịch AgNO3 trong NH3 dư thì thu được 12 gam kết tủa và hỗn hợp khí Z. Hấp thụ hết Z vào bình đựng dung dịch brom dư thì thấy có m gam brom phản ứng. Tính giá trị của m ? Giải: Câu 19. Hỗn hợp khí A gồm C2H2, CH4 và H2. Dẫn m gam hỗn hợp A vào bình kín chứa chất xúc tác Ni rồi đun nóng. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí B gồm CH4, C2H4, C2H6, C2H2 và H2. Dẫn toàn bộ lượng khí B vào dung dịch brom (dư) thấy khối lượng bình đựng brom tăng 4,1 gam và thoát ra hỗn hợp khí D. Đốt cháy hoàn toàn D cần dùng 9,52 lít khí O2 (đkc), thu được sản phẩm cháy gồm CO2 và 8,1 gam H2O. Viết các phương trình phản ứng xảy ra và tính m. Giải: Các phương trình phản ứng: C2H2 + H2 C2H4 C2H2 + 2H2 C2H6 C2H4+ Br2 à C2H4Br2 C2H2 + 2Br2 à C2H2Br4 CH4 + 2O2 à CO2 + 2H2O C2H6 + 3,5O2 à 2CO2 + 3H2O H2 + 0,5O2 à H2O Ta có: mA = mB B + nước brom: m bình brom tăng = mC2H4 (B) + mC2H2 (B) = 4,1 g Khí D gồm CH4, C2H6 và H2 Xét phản ứng đốt D, Bảo toàn nguyên tố O: nO2 = nCO2 + ½ nH2O Nên nCO2 = 0,425-0,5.0,45=0,2 mol mD = mC + mH = 0,2.12 + 0,45.2 = 3,3 g Bảo toàn khối lượng ta có: m = 4,1 + 3,3 = 7,4 gam Câu 20. Cho m gam hỗn hợp X gồm metan, propan, etilen, buten có tổng số mol là 0,57 mol. Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần vừa đủ 54,88 lít khí O2 (đktc). Mặt khác cho m gam X qua dung dịch Br2 dư thì thấy số mol Br2 phản ứng là 0,32 mol. Tính giá trị của m? Giải: Câu 21. Cho hỗn hợp T gồm CH4, C2H4 và C2H2. Lấy 4,3 gam T tác dụng hết với dung dịch brom (dư) thì khối lượng brom phản ứng là 24 gam. Mặt khác, nếu cho 6,72 lít hỗn hợp T (đktc) tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thì thu được 18 gam kết tủa. Viết các phương trình phản ứng xảy ra và tính % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp T. Giải: a) Các phương trình phản ứng: C2H4 + Br2 C2H4Br2 C2H2 + 2Br2 C2H2Br4 C2H2 + Ag2O C2Ag2 + H2O Hay C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 C2Ag2 + 2NH4NO3 b) Gọi a, b, c lần lượt là số mol của CH4, C2H4, C2H2 trong 4,3gam hỗn hợp T. - Số mol Br2 = 0,15 (mol); số mol kết tủa = số mol C2H2 = 0,075 (mol); số mol T = 0,3 (mol). Do đó nT = - Ta có hệ phương trình: - Suy ra % thể tích mỗi khí trong T: %VCH4 = 50%; %VC2H2 = %VC2H4 = 25% Câu 22. Hỗn hợp A gồm ankin X, anken Y và hidrocacbon Z đốt cháy hoàn toàn m gam A thu được 20,16 lít CO2 (đktc) và 16,2 gam H2O . Dẫn m gam A đi qua bình đựng dung dịch brom dư thấy có 0,4 mol Br2 phản ứng. Khí thoát ra khỏi bình brom đem đốt cháy hoàn toàn thu được 13,2 gam CO2 và 7,2 gam H2O. Xác định công thức phân tử của X, Y, Z và tính % V của mỗi chất trong A. Giải: Z là ankan. Khi A cháy n(H2O)=0,9 =n(CO2)=> n(ankin)=n(ankan) Z cháy n(H2O)=0,4 ; n(CO2)= 0,3=> Số C của Z= 0,3:(0,4-0,3)= 3 => C3H8 n(CnH2n-2)=0,1 CnH2n-2 + 2Br2 CnH2n-2Br4 (1) 0,1 0,2 CmH2m + Br2 CmH2mBr2 (2) 0,2. 0,2 C3H83CO2 (3) 0,1 0,3 CnH2n-2 n CO2 (4) 0,1 0,1n CmH2mm CO2 (5) 0,2 0,2m n(CO2) = 0,3 + 0,1n + 0,2m = 0,9 => n+ 2m = 6; n=2; m=2 C2H2, C2H4 Câu 23. 1. Đốt cháy hoàn toàn 0,4524 gam chất A thu được 0,3318 gam CO2 và 0,2714 gam H2O. Mặt khác, đun nóng 0,3682 gam A với vôi tôi xút để biến tất cả nitơ trong A thành NH3 rồi dẫn khí NH3 vào 20 ml dung dịch H2SO4 0,5M (tạo (NH4)2SO4). Để trung hòa axit còn dư sau khi tác dụng với NH3 cần dùng 7,7 ml dung dịch NaOH 1M. a) Tính % khối lượng các nguyên tố trong A. b) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của A, biết MA = 60. 2. Viết các đồng phân của hợp chất hữu cơ có công thức phân tử C4H8. Giải: 1. a) %C = 12.0,3318.100/(44.0,4524) = 20%; %H= 2.0,2714.100/(18.0,4524) = 6,67% Sơ đồ phản ứng: A + NaOH NH3 + . 2NH3 + H2SO4 à (NH4)2SO4 2NaOH + H2SO4 à Na2SO4 + 2H2O nNH3 = 2(nH2SO4 – 1/2nNaOH) = 2(0,02.0,5 – ½.0,0077.1) = 0,0123 mol %N = 0,0123.14.100/0,3682 = 46,77% à %O = 100-20-6,67-46,77 = 26,56% b) Gọi A: CxHyOzNt (x, y, z, t nguyên dương) x:y:z:t = = 1:4:1:2 à Công thức nguyên: (CH4ON2)n = 60à n = 1 CTPT: CH4ON2 CTCT: (NH2)2CO (ure) 2. Viết các đồng phân của hợp chất hữu cơ có công thức phân tử C4H8. CH2=CH-CH2CH3; CH3-CH=CH-CH3 (có đp cis-trans) CH2=CH(CH3)CH3; Câu 24. Hỗn hợp khí A gồm 2 hidrocacbon mạch hở (=17). Ở đktc, trong bóng tối 400 cm3 hỗn hợp A tác dụng vừa đủ với 71,43 cm3 dung dịch Br2 0,2 M. Sau phản ứng thể tích khí còn lại là 240 cm3. Xác định CTPT, CTCT các hidrocacbon, biết các thể tích đo ở đktc. Giải: HC no không tác dụng Br2 có thể tích = 240cm3 có CTTQ: CnH2n+2 (1 £n£4) HC không no có thể tích = 400-240 = 160cm3 ; n= 0,16/22,4 (mol) nBr2 =0,07143.0,2 = 0,014286(mol) Xét tỉ lệ nBr2 : nHC không no = 0,014286:0,16.22,4 2 à HC không no có CTTQ: CmH2m-2 (2 £m£4) Ta có: = [240(14n+2) + 160(14m-2)]/400 = 34 à 1,5n+m = 6, lập bảng chọn giá trị phù hợp là n=2,m =3 CTPT là C2H6 và C3H4 CTCT: CH3-CH3; CH3CCH; CH2=C=CH2. Câu 25. Đốt cháy hoàn toàn 4,64 gam một hiđrocacbon X (chất khí ở điều kiện thường). Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)2 tạo ra 39,4 gam kết tủa, dung dịch sau phản ứng có khối lượng giảm 19,912 gam so với dung dịch Ba(OH)2 ban đầu. Tìm công thức phân tử của X. Giải: Gọi công thức phân tử của X là CxHy. Phương trình hóa học của các phản ứng có thể xảy ra: CxHy + (x + y/4)O2 xCO2 + y/2H2O (1) CO2 + Ba(OH)2 ® BaCO3¯ + H2O (2) Có thể: CO2 + BaCO3 + H2O ® Ba(HCO3)2 (3) Gọi a, b lần lượt là số mol của CO2 và H2O Áp đụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: Û 44a + 18b = 19,488 (I) Mặt khác, ta lại có: Giải hệ 2 phương trình (I) và (II) : a = 0,348 và b = 0,232. Þ Công thức phân tử của X có dạng: (C3H4)n Vì X là chất khí ở điều kiện thường nên 3n4 Þ n = 1. Vậy công thức phân tử của X là C3H4. Câu 26. Hỗn hợp khí X gồm 0,09 mol C2H2; 0,15 mol CH4 và 0,2 mol H2. Nung nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni (thể tích Ni không đáng kể) thu được hỗn hợp khí Y gồm 5 chất khí. Cho hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư thu được hỗn hợp khí Z có khối lượng mol phân tử trung bình bằng 16. Khối lượng bình đựng dung dịch brom tăng 0,82 gam. Viết các phương trình phản ứng xảy ra và tính thành phần phần trăm thể tích mỗi chất trong Z (biết các khí đo ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất). Giải: a) Các phản ứng xảy ra: C2H2 + H2 C2H4 a a a C2H4 + H2 C2H6 b b b C2H4 dư + Br2 C2H4Br2 C2H2 dư + 2Br2 C2H2Br4 - Gọi a, b lần lượt là số mol của C2H2 và C2H4 phản ứng nC2H2 dư = (0,09 – a) mol - Hỗn hợp Y gồm 5 khí đó là: CH4 (0,15 mol); C2H2 dư (0,09 – a); C2H4 dư (a – b); C2H6 (b mol) và H2 dư (0,2 – (a + b)) - Khối lượng bình brom tăng = mC2H4 dư + mC2H2 dư = 0,82 (gam) 28(a – b) + 26(0,09 – a) = 0,82 14b – a = 0,76 (1) - Hỗn hợp Z gồm: CH4 (0,15 mol); C2H6 (b mol) và H2 dư (0,2 – (a + b)). Ta có = 16 = 2b + a = 0,2 (2) - Giải hệ (1) và (2) suy ra: a = 0,08 (mol); b = 0,06 (mol) b) Tính thành phần phần trăm thể tích mỗi chất trong Z : nZ = 0,27 (mol) %VCH4 = ; %VC2H6 = ; %VH2 dư = ; Câu 27. Hỗn hợp R chứa 3 hiđrocacbon mạch hở có công thức tổng quát là CxH2x+2, CyH2y và CzH2z-2, nặng 30 gam, chiếm thể tích 26,88 lít (đktc), có tỉ lệ số phân tử tương ứng là 2 :1 :1 và y<z. a) Xác định công thức phân tử các hiđrocacbon. b) Chia R làm 3 phần bằng nhau. Đốt cháy hết phần 1 rồi dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ba(OH)2 dư, khối lượng dung dịch giảm m1 gam. Dẫn phần 2 qua dung dịch Br2 dư thấy khối lượng bình tăng thêm m2 gam. Phần 3 được dẫn qua lượng dư dung dịch AgNO3/NH3 (Ag2O/NH3) thì thu được m3 gam kết tủa. Viết phản ứng và tính m1, m2, m3; biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giải: a) Gọi a=nCyH2y nCzH2z-2 =a và nCxH2x+2=2a trong mỗi phần4a= a=0,1 mol và 0,2(14x+2)+0,1.14y +0,1(14z-2)=30/3=102x+y+z=7 Do x 1, z>y2 x=1, y=2, z=3 Vậy công thức phân tử các hiđrocacbon là CH4, C2H4, C3H4 b) Phản ứng phần 1: 2CH4 + 4O2 2CO2 + 4H2O (1) C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O (2) C3H4 + 4O2 3CO2 + 2H2O (3) CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (4) Ta có: nBaCO3=nCO2=0,7 mol, nH2O=0,8 mol Vậy m1=197.0,7-(0,7 .44+0,8.18) = 92,7 gam Phản ứng phần 2: C2H4 + Br2 C2H4Br2 (5) C3H4 + 2Br2 C3H4Br4(6) Vậy m2=28.0,1+40.0,1 = 6,8 gam Phản ứng phần 3: 2C3H4 + Ag2O 2C3H3Ag + H2O (7) Vậy m3 = 147.0,1 = 14,7 gam Câu 28. Đun nóng hỗn hợp khí gồm H2 và anken (CnH2n), xúc tác Ni, theo tỉ lệ mol là 1 : 1, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí có tỉ khối so với hiđro là 17,6. Tìm CnH2n, biết hiệu suất phản ứng đạt trên 50%. Giải: CnH2n + H2 CnH2n + 2 Ban đầu: 1 1 0 Pư: h h Sau: 1-h 1-h h C3H6 Câu 29. Đốt cháy hoàn toàn 0,06 mol hỗn hợp gồm metan, etilen, axetilen trong O2, dẫn toàn bộ sản phẩm cháy và
Tài liệu đính kèm: