Biện luận để xác định công thức phân tử hiđrocacbon

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Biện luận để xác định công thức phân tử hiđrocacbon, nhằm giúp các em học tốt chương trình Hóa học 11.

Nội dung bài viết Biện luận để xác định công thức phân tử hiđrocacbon:
Chủ đề 4: Biện luận để xác định công thức phân tử hiđrocacbon 60. Một hỗn hợp A gồm 3 hiđrocacbon X, Y, Z mạch hở ở thể khí (không có hiđrocacbon nào chứa từ 2 liên kết kép trở lên). Đốt cháy hoàn toàn 22,4 lít hỗn hợp A (ở đktc) thu được số mol CO2 bằng số mol H2O. – Nếu tách 2 thu được hỗn hợp khí B. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp B thu được số mol H2O nhiều hơn số mol CO2 là 0,25 mol. Nếu tách X thu được hỗn hợp C. Đốt cháy hỗn hợp C thu được số mol CO2 nhiều hơn số mol H2O là 0,25 mol. Hãy cho biết: a) Trong hỗn hợp A gồm những hiđrocacbon loại nào? b) Hiđrocacbon nào lần lượt bị tách ra. Tên gọi ba hiđrocacbon. Biết phân tử khối trung bình của hỗn hợp A bằng 42; của hỗn hợp B là 47,33; của hỗn hợp C là 36,66. (Đề thi tuyển sinh vào Trung tâm Đào tạo và Bồi dưỡng Cán bộ Y tế tháng 7 năm 1991).
Giải: Các dữ kiện đầu bài: 1. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A cho: Số mol CO2 = số mol H2O. 2. Tách Z khỏi hỗn hợp A được B (gồm X, Y). Đốt cháy hoàn toàn B cho số mol H2O số mol CO2 là 0,25mol. 3. Tách X khỏi hỗn hợp A được C (gồm Z, Y). Đốt cháy hoàn toàn C thu được số mol CO2 số mol H2O là 0,25mol. Theo dữ kiện 1 thì hỗn hợp A gồm: a) X, Y, Z đều là 3 anken. b) Trong hỗn hợp A có 1 ankan và 2 hiđrocacbon còn lại là ankin với tỉ lệ số mol ankan và tổng số mol 2 ankin là 1 : 1. c) Trong hỗn hợp có 2 ankan và 1 ankin với tỉ lệ tổng số mol ankan và ankin là 1 : 1. d) Trong hỗn hợp A có 1 ankan, 1 anken, 1 ankin với tỉ lệ mol ankan và số mol ankin là 1 : 1. Số mol hỗn hợp 1 mol. Theo dữ kiện 2 ta loại trường hợp a vì hỗn hợp B phải có 1 ankan thì số mol H2O số mol CO2 là 0,25 mol. Trường hợp b) cũng bị loại. Trong hỗn hợp A gồm 1 ankan và 2 ankin với số mol ankan bằng tổng số mol ankin và cũng bằng 0,5 mol.
Nếu tách 1 ankin thu được hỗn hợp B gồm 1 ankan và 1 ankin. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp B số mol H2O số mol CO2 thỏa mãn dữ kiện 2, nhưng nếu tách 1 ankan thu được hỗn hợp C gồm 2 ankin. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp C không thỏa mãn dữ kiện 3: Số mol CO2 số mol H2O là 0,5 mol vì 2 ankin có số mol là 0,5 nên khi đốt cháy hoàn toàn. Số mol CO2 – số mol H2O = 0,5n – (0,5n – 0,5) = 0,5 mol. Vậy trường hợp này bị loại. Cũng lí luận tương tự trường hợp c) bị loại. Trường hợp duy nhất là trường hợp d). Phối hợp dữ kiện giữa 2 và 3: Đốt X, Y số mol H2O số mol CO2 là 0,25 mol. Đốt Y, Z số mol CO2 số mol H2O là 0,25 mol. Nếu cộng kết quả đốt X, Y và Y, Z thì số mol CO2 = số mol H2O. Đốt X, Y, Z ta có số mol H2O = số mol CO2 (theo đầu bài) Đốt X, Y, Y, Z ta cũng có số mol H2O = số mol CO2. Vậy tách Y khỏi X, Y, Z khi đốt cháy hoàn toàn cũng cho số mol H2O = số mol CO2. Vậy Y là anken. Theo dữ kiện 2 ta kết luận trong B (Y) có 1 hiđrocacbon là ankan. Nay chứng minh là anken thì X là ankan. Vậy Z phải là ankin thì thỏa mãn 3 dữ kiện trên và tỉ lệ số mol ankan và ankin là 1 : 1.
Gọi ankan có công thức CnH2n+2 có số mol: x. Gọi anken có công thức CnH2n có số mol: y Gọi ankin có công thức CnH2 có số mol: x Khi đốt cháy hoàn toàn B. Như trên ta đã lập luận số mol ankan = số mol ankin = 0,25. Khối lượng X là: (14n + 2)0,25 Khối lượng Y là: (14n)x0,25 Khối lượng Z 61. Một hỗn hợp X gồm hiđrocacbon khí A và H2, dX/H2 = 6,1818. Cho X qua Ni nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp Y với dY/H2 = 13,6. Tìm công thức phân tử A. Giải: MX MY vậy đã có phản ứng A cộng hợp H. Gọi công thức phân tử của A = CnH2n+2-2k Hỗn hợp X gồm: số mol A: a mol; số mol H2: b mol (14n + 2 – 2k)a + 2b = 12,3636. Hỗn hợp Y có khối lượng bằng hỗn hợp X (theo định luật bảo toàn khối lượng). Nhưng My Mx vậy số mol Y nhỏ hơn số mol X. Vậy cứ 2,2 mol trước phản ứng thì sau còn 1 mol, vậy số mol mất đi là 1,2, chính là số mol H2.
62. Đốt một hỗn hợp gồm 2 hiđrocacbon A, B (có M hơn kém nhau 28g) thì thu được 0,3 mol CO2 và 0,5 mol H2O. Tìm tên A, B. Giải MA – MB = 28 = 2CH3 vậy 2 chất A, B cùng dãy đồng đẳng. 63. Có 0,896 lít hỗn hợp A gồm 2 hiđrocacbon mạch hở. Chia làm hai phần: 1. Cho qua dung dịch brom dư cần 5,6 gam brom nguyên chất 2. Đốt cháy hoàn toàn thu được 2,2 gam CO2. Tìm: * Công thức của hai hợp chất trên. * Tỉ lệ phần trăm về thể tích trong hỗn hợp. * Khối lượng kết tủa khi cho A đi qua dung dịch AgNO3 dư. Vì là khí nên n có hai nghiệm 3, 4 và m có hai nghiệm 2, 1. Như vậy có khả năng có 4 cặp nghiệm. Thế các giá trị này vào phương trình (III) cặp 1: n = 3, m = 1.
64. 1. Hợp chất A có 8 nguyên tử của hai nguyên tố MA 32 lập luận để tìm ra công thức của A. 2. Hỗn hợp D gồm hợp chất A và một ankin B (ở thể khí) trộn với nhau theo tỉ lệ mol 1: 1. Thêm O2 vào hỗn hợp D được hỗn hợp D, có tỉ khối so với H2 = 18. Đốt cháy 8,96 lít hỗn hợp D (đktc) trong bình kín có dung tích không đổi. Sau phản ứng đưa về ooc thu được hỗn hợp khí Da có khối lượng mol 42,933 và p = 3 atm. Tìm dung tích của bình. Giải 1. MA 32 có 8 nguyên tử trong phân tử vậy: M1 nguyên tử n = 4. Vậy A phải có nguyên tố H trong phân tử và nguyên tố R nào đó. Nếu chỉ có 1 nguyên tử R trong phân tử thì có tới 7 nguyên tử H. Không có hợp chất nào như vậy. Vậy A phải có số nguyên tử R 2.
65. Hỗn hợp hai olefin (ở thể khí) liên tiếp trong cùng dãy đồng đẳng hợp nước tạo thành 2 rượu (một rượu có dạng mạch nhánh). Hiệu suất đều bằng 40%. Biết thể tích hỗn hợp là V lít (ở 0°C, 1 atm). Chia hỗn hợp rượu thành 2 phần bằng nhau. Cho Na tác dụng với phần 1 thu được 2,464 lít H2 (ở 27,3°C, 1 atm). Đun nóng phần 2 với H2SO4 đặc tạo 3,852g hỗn hợp 3 ete. 50% lượng rượu có số nguyên tử cacbon ít hơn và 40% lượng rượu có số nguyên tử cacbon nhiều hơn đã tạo thành ete. Xác định công thức phân tử 2 olefin. Giải – Hai olefin ở thể khí liên tiếp có thể là: CH4; C3H6 1C3H6; CH3 – Khi hợp nước tạo ra 2 rượu kế tiếp: CH3OH; C3H7OH. Gọi x và y là số mol hai rượu kế tiếp ROH và R’OH có trong % hỗn hợp.
Công thức 2 olefin là C2H4 và C3H6. 66. Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp có tỉ lệ mol bằng nhau của chất C3H8 và một hiđrocacbon B trong oxi thu được CO2 và hơi nước theo tỉ lệ thể tích 13/10. Cho biết chất B là gì? Biết rằng chất B chỉ tạo ra một sản phẩm duy nhất chứa một nguyên tử brom trong phân tử và khối lượng phân tử dưới 152 đvC. Giải Dẫn xuất chứa 1 nguyên tử brom của chất B có MR-By 152 đvC MR 72. Vậy chất B có số nguyên tử cacbon 5 Phương trình phản ứng x, y nguyên dương, y chẵn.