Tài liệu 36 Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học Lớp 9 và ôn thi vào Lớp 10 chuyên - Chuyên đề 33: Cộng Hiđrô

CHỦ ĐỀ 33: CỘNG H2
1) Phản ứng:
a) CH2 = CH2 + H2 CH3- CH3 ( tỉ lệ mol= 1:1)
b) CHºCH + 2H2 CH3- CH3 ( tỉ lệ mol= 1:2)
c) CHºC-CH=CH2 +3H2 CH3- CH2-CH2-CH3 ( tỉ lệ mol= 1:3)
* Tóm lại: 
CnH2n+2-2k + k H2 CnH2n+2 ( tỉ lệ mol = 1: k)
 (X) 
2) Phản ứng không hoàn toàn: 
Vd:
Phản ứng: CnH2n + H2CnH2n+2 
 x x x
a) Bảo toàn khối lượng: 
 mA = mB
 1.MA = nBMB (Với: nA = 1mol) 
 1. MA= ( 1-x)MB (Với: x số mol H2 phản ứng= số mol khí giảm)
 Hay: 1.MA = ?MB
b) Hiệu suất (h%).
H = mol phản ứng.100: mol ban đầu ( nhớ tính theo chất thiếu)
3) Bài tập:
Câu 1: Hỗn hợp X gồm C2H4 và H2 có tỉ khối so He là 3,75. Dẫn X qua Ni đun nóng thu được hỗn hợp Y, tỉ khối của Y so với He là 5. Hiệu suất phản ứng hidro hóa là bao nhiêu?(MHe = 4)
	ĐS: 50%
Câu 2: Hỗn hợp X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với H2 là 7,5. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 là 12,5. Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là bao nhiêu?
	ĐS: 80%
Câu 3: Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là 4,01. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5. Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là bao nhiêu?
	Đs: 43,043% 
Câu 4: Nhiệt phân CH4 thu được hỗn hợp A, tỉ khối A so với H2 là 5. Tính hiệu suất phản ứng nhiệt phân. (Biết 2CH4C2H2 + 3H2);Đs: 60% 
Câu 5: Nhiệt phân CH4 thu được hỗn hợp A, tỉ khối A so với H2 là 4,6. Tính hiệu suất phản ứng nhiệt phân. (Biết 2CH4C2H2 + 3H2);Đs: 73,91% 
Câu 6. Hỗn hợp X gồm N2 4 lít và H2 10 lít. Đun nóng X xúc tác, thu được hỗn 10 lít hỗn hợp Y. Tính hiệu suất phản ứng (Biết các khí đo cùng đk. N2 + 3H2 2NH3)
Đs:60% 
Câu 7: Đun nóng hỗn hợp khí gồm 0,06 mol C2H2 và 0,04 mol H2 với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Dẫn toàn bộ hỗn hợp Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom (dư) thì còn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z (ở đktc) có tỉ khối so với O2 là 0,5. 
	a) Khối lượng bình dung dịch brom tăng là bao nhiêu gam?
	b) Tính thể tích O2 đktc đốt cháy hỗn hợp Y 
	ĐS: 1,32 gam; 3,808 lít
Câu 8: Cho sơ đồ chuyển hóa: CH4 →C2H2 →C2H3Cl →PVC. Để tổng hợp 250 kg PVC theo sơ đồ trên thì cần V m3 khí thiên nhiên (ở đktc). Giá trị của V là bao nhiêu? (biết CH4 chiếm 80% thể tích khí thiên nhiên và hiệu suất của cả quá trình là 50%)	Đs: 448m3
Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp (X) gồm C2H4, C2H2, CH4, C3H8 và C6H6 thu được 6,72 lít 
CO2 đo đktc và 3,6 gam H2O. 
Viết phản ứng 
Tính giá trị m 	
Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etylen, axetylen bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO2 (ở đktc) và 9,9 gam nước. 
Viết phản ứng 
Tính thể tích không khí (ở đktc) cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên? 
Câu 11: Hỗn hợp X chứa một ankan A (CnH2n+2) và một ankin B (CmH2m-2). Đốt cháy hoàn toàn 0,21 mol X cần dùng vừa đủ 0,99 mol O2. Sản phẩm cháy thu được chứa 10,8 gam H2O. Phần trăm khối lượng của ankin B có trong X là bao nhiêu?
Câu 12: Hỗn hợp khí X chứa một ankan A, một anken B và một ankin C. Đốt cháy hoàn toàn 0,22 mol X cần dùng vừa đủ 0,94 mol O2. Sản phẩm cháy thu được chứa 11,88 gam H2O. Biết trong lượng X trên số mol anken ít hơn số mol ankan là 0,09 mol. Phần trăm khối lượng của ankan A có trong X là bao nhiêu?
HƯỚNG DẪN.
Câu 1: Hỗn hợp X gồm C2H4 và H2 có tỉ khối so He là 3,75. Dẫn X qua Ni đun nóng thu được hỗn hợp Y, tỉ khối của Y so với He là 5. Hiệu suất phản ứng hidro hóa là bao nhiêu?(MHe = 4)
Giải:
Giả sử : 1 mol hỗn hợp; M = 3,75.MHe = 3,75.4 = 15 gam/mol; MY = 5.4 = 20 gam/mol.
Ta có: 
 (tính theo chất nào cũng được)
Phản ứng:
C2H4 + H2C2H6
Bđ: 	0,5 mol 0,5 mol
Pứng: x x x
Sau: 0,5-x 0,5-x x.
BTKL: mX = mY 
 1.MX = (1-x).MY
 15.1 = (1-x).20x = 0,25 mol 
H pứng = 0,25.100:0,5 = 50% 
Câu 2: Hỗn hợp X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với H2 là 7,5. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 là 12,5. Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là bao nhiêu?
Giải:
Giả sử : 1 mol hỗn hợp; M =7,5.MH2 = 7,5.5 = 15 gam/mol; MY = 5.4 = 25 gam/mol.
Ta có: 
 (tính theo chất nào cũng được)
Phản ứng:
C2H4 + H2C2H6
Bđ: 	0,5 mol 0,5 mol
Pứng: x x x
Sau: 0,5-x 0,5-x x.
BTKL: mX = mY 
 1.MX = (1-x).MY
 15.1 = (1-x).25x = 0,4 mol 
H pứng = 0,4.100:0,5 = 80% 
Câu 3: Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là 4,01. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5. Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là bao nhiêu?
Giả sử : 1 mol hỗn hợp; M = 4,01.MHe = 4,01.4 = 16,04 gam/mol; MY = 5.4 = 20 gam/mol.
Ta có: 
 (tính theo H2 vì H2 thiếu)
Phản ứng:
C2H4 + H2C2H6
Bđ: 	0,54 mol 0,46 mol
Pứng: x x x
Sau: 0,54-x 0,46-x x.
BTKL: mX = mY 
 1.MX = (1-x).MY
 16,04.1 = (1-x).20x = 0,198 mol 
H pứng = 0,198.100:0,46 = 43,043% 
Câu 4: Nhiệt phân CH4 thu được hỗn hợp A, tỉ khối A so với H2 là 5. Tính hiệu suất phản ứng nhiệt phân. (Biết 2CH4C2H2 + 3H2)
Giải: Giả sử lúc đầu 1 mol CH4; Msau = 10
2CH4C2H2 + 3H2)
Bđ: 	1 mol 
Pứng: 2x x 3x 
Sau: (1-2x) x 3x 
BTKL: m đầu = m sau
 Mol đầu . Mđ = mol sau. Msau 
 1.16 = (1+2x). 10 2x = 0,6 
Vậy: H pứng = 2x.100:1 = 60%
Câu 5: Nhiệt phân CH4 thu được hỗn hợp A, tỉ khối A so với H2 là 4,6. Tính hiệu suất phản ứng nhiệt phân. (Biết 2CH4C2H2 + 3H2)
Giải: Giả sử lúc đầu 1 mol CH4; Msau = 9,2
2CH4C2H2 + 3H2
Bđ: 	1 mol 
Pứng: 2x x 3x 
Sau: (1-2x) x 3x 
BTKL: m đầu = m sau
 Mol đầu . Mđ = mol sau. Msau 
 1.16 = (1+2x). 9,2 2x = 0,74 
Vậy: H pứng = 2x.100:1 = 74%
Câu 6. Hỗn hợp X gồm N2 4 lít và H2 10 lít. Đun nóng X xúc tác, thu được hỗn 10 lít hỗn hợp Y. Tính hiệu suất phản ứng (Biết các khí đo cùng đk. N2 + 3H2 2NH3)
N2 + 3H2 2NH3
Bđ: 4 lít 10 lít ( tính theo H2 vì thiếu)
Pứng x lít 3x lít 2x lít
Sau: (4-x) lít (10-3x) 2x
Tổng thể tích lúc sau: : (4-x) + (10-3x) +2x = 10 x = 2 lít
H pứng = 3x.100: 10 = 60% 
Câu 7: Đun nóng hỗn hợp khí gồm 0,06 mol C2H2 và 0,04 mol H2 với xúc tác Ni, sau một thời gian thu 
được hỗn hợp khí Y. Dẫn toàn bộ hỗn hợp Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom (dư) thì còn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z (ở đktc) có tỉ khối so với O2 là 0,5. 
	a) Khối lượng bình dung dịch brom tăng là bao nhiêu gam?
	b) Tính thể tích O2 đktc đốt cháy hỗn hợp Y 
a) Khối lượng dung dịch brom tăng.
Đun nóng hỗn hợp. 
CH≡CH + H2 CH2=CH2
 CH≡CH + 2H2 CH3-CH3 
Dẫn hỗn hợp qua dung dịch brom dư
C2H4 + Br2 (dd) C2H4Br2
C2H2 +2 Br2 (dd) C2H4Br4
BTKL: m hỗn hợp = m(Y) = m tăng + m khí Với m hỗn hợp = mC2H2 + mH2 = 1,64 gam
 1,64 = m tăng + 0,02.16 m tăng = 1,64 – 0,2.16 = 1,32 gam
b) Đốt cháy (Y) như đốt cháy hỗn hợp
C2H2+ 2,5O2 2CO2 + H2O
H2+ 0,5O2 H2O
Mol O2 = 2,5.0,06 + 0,5.0,04 = 0,17 mol VO2 = 0,17.22,4 = 3,808 lít
Câu 8: Cho sơ đồ chuyển hóa: CH4 →C2H2 →C2H3Cl →PVC. Để tổng hợp 250 kg PVC theo sơ đồ trên thì cần V m3 khí thiên nhiên (ở đktc). Giá trị của V là bao nhiêu? (biết CH4 chiếm 80% thể tích khí thiên nhiên và hiệu suất của cả quá trình là 50%).Đs: 448m3
Phản ứng: 
2CH4C2H2 + 3H2
C2H2 + HCl CH2=CH-Cl
nCH2=CH-Cl-(CH2-CHCl-)n 
 PVC 
Mol CH4 = 2mol PVC = 2.4.103 = 8.103 mol.
Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp (X) gồm C2H4, C2H2, CH4, C3H8 và C6H6 thu được 6,72 lít CO2 đo đktc và 3,6 gam H2O. 
Viết phản ứng 
b) Tính giá trị m 	
Giải:
Tự viết phản ứng
BTKL: m hỗn hợp = mCxHy = mC + mH = 0,3.12 + 0,2.2 = 4 gam 
Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etylen, axetylen bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO2 (ở đktc) và 9,9 gam nước. 
a) Viết phản ứng 
Tính thể tích không khí (ở đktc) cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên? 
Giải:
Tự viết phản ứng
BTKL: mol O2 = mol CO2 + ½ mol H2O = 0,35 + ½.0,55 = 0,625 mol.
VO2 = 0,625.22,4 =14 lít
VK = 14.100:80 = 17,5 lít
Câu 11: Hỗn hợp X chứa một ankan A (CnH2n+2) và một ankin B (CmH2m-2). Đốt cháy hoàn toàn 0,21 mol X cần dùng vừa đủ 0,99 mol O2. Sản phẩm cháy thu được chứa 10,8 gam H2O. Phần trăm khối lượng của ankin B có trong X là bao nhiêu?
Câu 12: Hỗn hợp khí X chứa một ankan A, một anken B và một ankin C. Đốt cháy hoàn toàn 0,22 mol X cần dùng vừa đủ 0,94 mol O2. Sản phẩm cháy thu được chứa 11,88 gam H2O. Biết trong lượng X trên số mol anken ít hơn số mol ankan là 0,09 mol. Phần trăm khối lượng của ankan A có trong X là bao nhiêu?
Câu 19: Hỗn hợp (X)chứa một ankan và một anken. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol (X) cần dùng vừa đủ 0,42 mol O2. Sản phẩm cháy thu được chứa 5,4 gam H2O. Phần trăm khối lượng của ankan có trong (X) là bao nhiêu?
Câu 20: Hỗn hợp X chứa một ankin và một anken. Đốt cháy hoàn toàn 0,27 mol X cần dùng vừa đủ 1,365 mol O2. Sản phẩm cháy thu được chứa 14,58 gam H2O. Phần trăm khối lượng của anken có trong X là bao nhiêu?.