Bài tập: hiđrocacbon

BÀI TẬP: HIĐROCACBON Bài 1. Đốt cháy một hỗn hợp gồm 2 hydrocacbon A, B (có M hơn kém nhau 28g) thì thu được 0,3mol CO2 và 0,5 mol H2O. Tìm CTPT & tên A, B GIẢI : Hydrocacbon A, B có M hơn kém nhau 28g Þ A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng. Cách 1 : A, B + O2 ® CO2 + H2O >1 Þ A, B thuộc dãy đồng đẳng ankan. Đặt CTTB A, B : : a mol a ® a ® a(+1) (mol) Ta có Þ = 1,5 Đặt CTTQ A, B : CnH2n+2 và CmH2m+2 Giả sử n< m Þ n< 1,5 Þ n = 1 Þ CTPT A : CH4 (M = 16) Þ MB = 16 + 28 = 44 Þ CTPT B : C3H8. Cách 2 : Đặt CTTQ A, B : CnH2n+2 : a mol và CmH2m+2 : b mol Các ptpứ cháy : a an a(n+1-k) (mol) b bm b(m+1-k) (mol) Ta có : Þ (a+b)(1-k) = 0,2 Þ k = 0 vì chỉ có k = 0 thì phương trình mới có nghĩa. Þ a + b = 0,2 và an + bm = 0,3 Giả sử n < m Þ n(a+b) < m (a+b) Þ n << m Þ n < < m Biện luận tương tự cách trên suy ra CTPT A : CH4 và B : C3H8. Bài 2. Cracking ankan A, người ta thu được một hỗn hợp khí B gồm 2 ankan và 2 anken. Tỉ khối hơi của B so với H2 dB/H2 = 14,5. Khi dẫn hỗn hợp khí B qua dung dịch Br2 dư, khối lượng hỗn hợp khí giảm đi 55,52%. a) Tìm CTPT của A và các chất trong B. b) Tính % thể tích các chất khí trong B. GIẢI Ở bài này dựa vào tính chất phản ứng cracking và áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tìm MA kết hợp với phương pháp ghép ẩn số để giải. =14,5.2 = 29 Theo ĐLBT khối lượng : khối lượng A đem cracking = khối lượng hỗn hợp B Þ mAtham gia pứ = mB (1) Phản ứng cracking làm tăng gấp đôi số mol hydrocacbon nên nB = 2nA tham gia pứ (2)(1) chia (2) Þ = ½ MA Þ MA = 29.2 = 58 Þ MA = 14n + 2 = 58 Þ n= 4 CTPT A là C4H10 Các ptpư cracking A : C4H10 ® CH4 + C3H6 a ® a a (mol) C4H10 ® C2H6 + C2H4 b ® b b (mol) Gọi A, B lần lượt là số mol A đã bị cracking theo 2 phản ứng trên. hh B gồm : CH4 : a (mol) C2H6 : b (mol) C3H6 : a (mol) C2H4 : b (mol) Khi dẫn hh qua dd Br2 thì 2 anken bị hấp thụ. Þ m2anken = 55,52%mB = 55,52%mA Þ mC3H6 + mC2H4 = 55,52%.58 (a+b) Û 42a + 28b = 32,2016 (a+b) Û 9,7984a = 4,2016b Û b @ 2,3a (mol) nB = 2(a + b) = 2 (a + 2,3a) = 6,6a (mol) Ở cùng điều kiện, tỉ lệ số mol cũng chính là tỉ lệ về thể tích Þ %CH4 = %C3H6 = = 15% %C2H6 = %C2H4 = Bài 3 : Đốt cháy 19,2 g hỗn hợp 2 ankan kế tiếp thì thu được V lít CO2 (0oC, 2 atm). Cho V lít CO2 trên qua dd Ca(OH)2 thì thu được 30g kết tủa. Nếu tiếp tục cho dd Ca(OH)2 vào đến dư thì thu được thêm 100g kết tủa nữa. a) Xác định CTPT 2 ankan. b) Tính thành phần % theo khối lượng 2 hydrocacbon. GIẢI Ở bài này, đốt cháy hỗn hợp gồm 2 ankan liên tiếp nên dùng phương pháp trung bình để giải. a) Xác định CTPT 2 ankan : Đặt CTTQ 2 ankan X : CnH2n+2 : a (mol) Y : CmH2m+2 : b (mol) CTPT trung bình 2 ankan Giả sử n < m Þ n< < m = n + 1. CO2 + Ca(OH)2 ® CaCO3 + H2O 2CO2 + Ca(OH)2 ® Ca(HCO3)2 Khi cho thêm dd Ca(OH)2 vào đến dư : Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ® 2CaCO3 + 2H2O Áp dụng ĐLBT khối lượng thì mCO2 = mCO2 (trong ) Þ nCO2 = nCaCO3 = (mol) Þ mCO2 = 1,3 x 44 = 57,2 (g) 44 19,2 57,2 Ta có tỉ lệ : Þ = 2,6 Ta có n < = 2,6 < m = n+1 Þ n = 2 và m =3 Vậy CTPT 2 ankan là C2H6 và C3H8 b) Tính % các hydrocacbon trên : C2H6 + 7/2O2 ® 2CO2 + 3H2O a ® 2a (mol) C3H8 + 5O2 ® 3CO2 + 4H2O b ® 3b (mol) nCO2 = 2a + 3b = 1,3 (1) mhh = 30a + 44b = 19,2 (2) (1) , (2) Þ a = 0,2 ;b = 0,3 (mol) %C2H6 = % C3H8 = Bài 4 : Đốt cháy hoàn toàn V lít hỗn hợp 2 hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp thu được 1,12 lít khí CO2 ( đktc) và 1,26g H2O. Giá trị của V là : A . 0,112 lít B . 0,224 lít C . 0,448 lít D. 0,336 lít Giải: (lít) Bài 5 : Đốt cháy 560cm3 hỗn hợp khí (đktc) gồm 2 hydrocacbon có cùng số nguyên tử cacbon ta thu được 4,4g CO2 và 1,9125g hơi nước. a) Xác định CTPT các chất hữu cơ. b) Tính %khối lượng các chất. c) Nếu cho lượng CO2 trên vào 100 ml dd KOH 1,3M; Tính CM muối tạo thành. GIẢI Ở bài này, ta dùng phương pháp số nguyên tử H trung bình kết hợp với phương pháp biện luận để giải. a) Xác định CTPT các hydrocacbon : Đặt CTPT 2 hydrocacbon trên : CTPT trung bình 2 hydrocacbon trên : Giả sử y < y’ Þ y < < y’ Số mol hỗn hợp khí nhh = mol nCO2 = 4,4/44 = 0,1 (mol) nH2O = 1,9125/18 = 0,10625 (mol) 0,025 ® 0,025x ® 0,025/2 CTPT A, B có dạng : A : C4Hy và B : C4Hy’ Ta có y < < y’ hay y < 8,5 <y’ (1) Biện luận tìm CTPT B : 8,5 < y’ chẵn y’ £ 2x + 2 = 2.4 + 2 = 10 Þ y’ =10 Þ CTPT B : C4H10 Tương tự biện luận tìm CTPT A : y < 8,5 y chẵn y 2 4 6 8 A C4H2 C4H4 C4H6 C4H8 Vậy có 4 cặp nghiệm : và và và c) Tính CM các muối tạo thành : nKOH = V.CM = 0,1.1,3 = 0,13 (mol) Ta có : = Þ Tạo thành 2 muối. CO2 + 2KOH ® K2CO3 + H2O a 2a a (mol) CO2 + KOH ® KHCO3 b b b (mol) Ta có : (mol) CM(K2CO3 ) = (M) CM(KHCO3) = (M) Bài 6. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm ankin (A) và ankan (B) có V = 5,6 lít (đkc) được 30,8g CO2 và 11,7g H2O . Xác định CTPT A,B. Tính % A,B. Biết B nhiều hơn A một cacbon GIẢI Ở bài này, đốt cháy hỗn hợp 2 hydrocacbon không phải là đồng đẳng của nhau nên không dùng phương pháp trung bình được mà sử dụng phương pháp ghép ẩn số và biện luận để giải. Gọi 5,6 l hh :(mol) (n ³ 2; m ³ 1) a an a(n-1) (mol) b bm b(m + 1) (mol) n hỗn hợp = a+ b = (mol) (1) n CO2 = an + bm =(mol) (2) n H2O = a(n-1) + b(m + 1) =(mol) (3) (2), (3) Þ an - a + b(m + 1) = 0,65 0,7 + b - a = 0,65 → a – b = 0,05 mol → 0,15n + 0,1m = 0,7 → m = 7 + 1,5n Biện luận : n 1 2 3 4 m Lẻ 4 Lẻ 1 Vậy m = 3 n =2 → Vậy CTPT A, B: Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn m (g) hỗn hợp X gồm CH4, C3H6 và C4H10 thu được 4,4g CO2 và 2,52g H2O, m có giá trị nào trong số các phương án sau ? A. 1,48g B. 2,48 g C. 14,8g D. 24,7 g Hướng dẫn: Cách giải nhanh: Bài 8: Đốt cháy m gam hiđrocabon A thu được 2,688 lít CO2 ( đktc) và 4,32g H2O. Công thức phân tử của A là: A / C2H6 B / C2H4 C / C2H2 D / CH4 Giải : ; Dãy đồng đẳng của ankan Theo p/ư ta có 1 mol → n ( n+ 1) mol Theo đầu bài 0,12 0,24 mol → công thức phân tử của ankan là CH4 Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hiđrocacbon mạch hở, liên tiếp trong dãy đồng đẳng thu được 22,4 lít CO2 (đktc) và 25,2g H2O. CTPT 2 hiđrocacbon là: A. CH4, C2H6 *B. C2H6, C3H8 C. C3H8, C4H10 D. C4H10, C5H12 Giải : Dãy đồng đẳng của ankan. Hai ankan kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng → công thức chung của 2 ankan là Theo p/ư ta có 1 mol → (+ 1) mol Theo đầu bài 1 1,4 mol → n1 = 2 <=2,5< n2 = 3 → công thức của 2 ankan là C2H6 và C3H8 Bài 10. Tỉ khối hơi của hỗn hợp khí C3H8 và C4H10 đối với hiđro là 25,5. Thành phần % thể tích của hỗn hợp đó là: A - 50%;50% * B - 25%; 75% C - 45% ; 55% D - 20% ; 80% Áp dụng qui tắc đường chéo ta có : Bài 11: Đốt cháy một số mol như nhau của 3 hydrocacbon L, L, M ta thu được lượng CO2 như nhau và tỉ lệ số mol H2O và CO2 đối với K, L, M tương ứng bằng 0,5; 1; 1,5. a) Xác định CTPT K, L, M b) Nêu cách nhận biết 3 khí trên đựng trong 3 lọ mất nhãn c) Hãy tách riêng 3 chất trong hỗn hợp trên. GIẢI a, Đặt công thức chung cho 3 hydrocacbon là CnH2n +2-2k với k là số liên kết trong phân tử các hydrocacbon trên. a an ® a(n+1-k) (mol) Ba hydrocacbon đốt với số mol như nhau thu được lượng CO2 như nhau nên K, L, M có cùng số C trong phân tử. T = K thì T = 0,5 Þ 0,5n = n + 1 – k Þ n = 2(k – 1) 0 £ n £ 4 và k ³ 0 Þ n = 2, k = 2 Þ K : C2H2 L thì T = 1 Þ n = 2 và k = 1 Þ CTPT L : C2H4 M thì T = 1,5 Þ n = 2 và k = 0 Þ CTPT M : C2H6 Bài 12: Đốt cháy hiđrocacbon A tạo ra 11g CO2. Mặt khác, khi cho 3,4g A tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thấy tạo thành a gam kết tủa. CTPT của A và a là: A. C2H2 ; 8,5g B. C3H4 ; 8,5g C. C4H6 ; 8,75g *D. C5H8 ; 8,7 Giải: Do A tác dụng được với AgNO3 trong NH3 nên A là ank-1-in: CnH2n-2 + O2 nCO2 + (n-1)H2O 3,4 0,25 14n - 2 n n== 0,25 mol Ta có: = n = 5 CTPT A là C5H8 C5H8 + AgNO3 + NH3 C5H7Ag + NH4NO3 0,05 mol 0,05 mol n= =0,05 mol a = 0,05.175= 8,75g Đáp án D Bài 13: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít hiđrocacbon X thu được 6,72 lít CO2 ( đktc). X tác dụng với dd AgNO3 trong NH3 sinh ra kết tủa Y. Công thức cấu tạo của X là: CH3-CH=CH2 B. CHCH C. CH3-CCH D. CH2=CH-CHCH Giải: X tác dụng được với dd AgNO3/NH3 X là ank-1-in CnH2n-2 + O2 nCO2 + (n-1)H2O Theo p/ư 1 n mol Theo đầu bài 0,1 0,3 nX = 0,1 mol ; của X là C3H4 CTCT X là: CH3-CCH Đáp án D Bài 14. Để đốt cháy 1mol ankan X cần 5 mol oxi, công thức của ankan đó là A. C4H10 B. C3H8. C. tất cả đều sai. D. C2H6 Giải: Công thức chung của ankan là: Theo p/ư 1 công thức phân tử của X là: C3H8 Theo đầu bài 1 5 Câu 15. Đốt cháy hoàn toàn 2 hiđrocacbon kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Sản phẩm cháy cho lần lượt qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình 2 đựng KOH rắn thấy khối lượng bình 1 tăng 5,6 g và bình 2 tăng 8,8g. Hai hiđrocacbon đó là: A. C2H4, C3H6 B. C2H6, C3H8 C. C3H6, C4H8 D. C3H8, C4H10 Giải: Theo đầu bài khối lượng bình 1 tăng chính là khối lượng của H2O Khối lượng bình 2 tăng chính là khối lượng của CO2 Dãy đồng đẳng của ankan. Hai ankan kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng công thức chung của 2 ankan là Theo p/ư ta có 1 mol → (+ 1) mol Theo đầu bài 0,2 0,31 mol → n1 = 1 <=1,8< n2 = 2 → công thức của 2 ankan là CH4 và C2H6