Xác định dãy đồng đẳng và công thức phân tử của hiđrocacbon

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Xác định dãy đồng đẳng và công thức phân tử của hiđrocacbon, nhằm giúp các em học tốt chương trình Hóa học 11.

Nội dung bài viết Xác định dãy đồng đẳng và công thức phân tử của hiđrocacbon:
Chủ đề 1 Xác định dãy đồng đẳng và công thức phân tử của hiđrocacbon Phương pháp: + Tính số mol CO2 và số mol H2O. Nếu: nCO nO → Dãy đồng đẳng ankan. nCO nH2O + Dãy đồng đẳng ankin. nCO = nH2O + Dãy đồng đẳng anken hoặc xicloankan. Sau đó dựa vào M và khối lượng hỗn hợp, biện luận xác định dãy đồng đẳng, công thức phân tử. + Nếu đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon và cho toàn bộ sản phẩm vào bình nước vôi trong (hoặc Ba(OH)2) thu được: – Kết tủa và dung dịch có khối lượng tăng so với ban đầu ta có phương trình: CO2 + mH2O = m kết tủa + m dd tăng – Kết tủa và dung dịch có khối lượng giảm so với ban đầu ta có phương trình: mCO2 + mH2O = m kết tủa = m dd giảm.
14. Một hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon A, B (thuộc một trong 3 dãy đồng đẳng ankan, anken, ankin) số nguyên tử C trong mỗi phân tử nhỏ hơn 7; A và B được trộn theo tỉ lệ mol là 1 : 2. Đốt cháy hoàn toàn 14,8 gam hỗn hợp X bằng oxi rồi thu toàn bộ sản phẩm lần lượt dẫn qua bình chứa dung dịch H2SO4 đặc, dư; bình 2 chứa 890ml dung dịch Ba(OH)2 1M thì khối lượng bình 1 tăng 14,4 gam và ở bình 2 thu được 133,96 gam kết tủa trắng. a) Xác định dãy đồng đẳng của A và B. b) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo và khối lượng mỗi chất trong 14,8g hỗn hợp X. (Đề thi tuyển sinh vào trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh năm 1995).
15. a) Cho 2 hiđrocacbon A và B đồng đẳng của nhau, phân tử khối của A gấp đôi phân tử khối của B. (1) Xác định công thức tổng quát của 2 hiđrocacbon. (2) Xác định công thức phân tử của A và B, biết rằng: – Tỉ khối của B so với không khí bằng 0,966 – Tỉ khối của hỗn hợp đồng thể tích A và B so với khí C2H6 bằng 2,1. b) Cho hiđrocacbon A tác dụng với brom trong điều kiện thích hợp, chỉ thu được một dẫn xuất chứa brom có tỉ khối hơi đối với hiđro là 75,5. Xác định công thức phân tử, viết các công thức cấu tạo có thể có và xác định công thức cấu tạo đúng của hiđrocacbon A. (Trích đề thi tuyển sinh Đại học Cao đẳng năm 2004 khối B).
16. Đốt cháy 6,72 lít khí (ở đktc) hai hiđrocacbon cùng dãy đồng đẳng tạo thành – 39,6 gam CO2 và 10,8g H2O. a) Xác định công thức chung của dãy đồng đẳng. b) Tìm công thức phân tử mỗi hiđrocacbon. Giải Công thức chung của hai hiđrocacbon: (k là số liên kết, 2 liên kết đôi bằng 1 liên kết ba). Thay số vào ta có: k = 2. Vậy công thức chung của dãy đồng đẳng là: CnH2nO2. Giả sử hai hiđrocacbon là CnH2n-2 và CmH2m-2 và n m 2 n 3 m 4 (đầu bài cho ở thể khí) n = 2 → C2H2; m = 4 → C4H6.
17. a) Đốt cháy hoàn toàn 2,8g chất hữu cơ A bằng 6,72 lít O2 (đktc) chỉ tạo thành khí CO2 và hơi nước có thể tích bằng nhau trong cùng điều kiện. (1) Xác định công thức chung của dãy đồng đẳng của A. (2) Nếu cho 2,8g A nói trên vào dung dịch Br2 dư thì được 9,2g sản phẩm cộng. Tìm công thức phân tử. b) Hiđrocacbon X mạch hở, là chất khí ở điều kiện thường. Khi hiđrat hóa X trong điều kiện thích hợp được một sản phẩm duy nhất Y (không chứa liên kết TT trong phân tử). Y phản ứng với Na dư, sinh ra hiđro có số mol bằng một nửa số mol của Y. (1) Xác định các công thức cấu tạo có thể có của X và Y. (2) Y là đồng phân cùng chức của Y và có quan hệ với Y theo sơ đồ chuyển hóa Y + X + Y. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Y và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra theo sơ đồ trên. (Trích đề thi tuyển sinh Đại học Cao đẳng năm 2006 khối B).
Lời giải: Gọi CTPT của X là CxHy (điều kiện x 4). Khi hiđrat hóa X, thu được một sản phẩm duy nhất Y (không chứa liên kết TT trong phân tử), Y phản ứng với Na dư, sinh ra hiđro có số mol bằng một nửa số mol của Y = Y là rượu đơn chức và X là anken đối xứng. – Các CTCT có thể có của X là: CH = CH2 hoặc CH3 – CH = CH – CH3. – Các CTCT có thể có của Y là: CH3 – CH2 – OH hoặc CH-CH2-CH-CH OH (2) + CTCT của X, Y, Y: Vì Y là đồng phân cùng chức của Y và có quan hệ với Y theo sơ đồ chuyển hóa: Y → X → Y nên CTCT: của Y là: CH3 – CH – CH – CH. Viết PTHH các phản ứng xảy ra theo sơ đồ chuyển hóa: CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH.
18. 1. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 khí hiđrocacbon đồng đẳng X (có thể tích 2,24 lít ở 0C và 1atm) và Y rồi hấp thụ toàn bộ khí CO2 bằng dung dịch Ba(OH)2 dư được 133,96g kết tủa. Xác định công thức cấu tạo của X và Y, biết số mol cũng như số nguyên tử cacbon của X nhỏ hơn của Y và hỗn hợp X, Y tạo với dung dịch muối Cu+ trong NH4OH 13,68g kết tủa màu đỏ. Tính hiệu suất phản ứng biết nó phải trên 70%. 2. Trộn hiđrocacbon A (đồng đẳng của X, Y) với một hiđrocacbon B, rồi đốt cháy và dẫn toàn bộ sản phẩm vào bình nước vôi được 35g kết tủa và dung dịch có khối lượng tăng 12,4g so với ban đầu. Dung dịch này khi tác dụng với kiềm dư lại cho 20g kết tủa nữa. Xác định dãy đồng đẳng của B, công thức phân tử A, B biết chúng là chất lỏng ở điều kiện thường và có tỉ lệ mol là 1 : 2. Tìm công thức cấu tạo A, B biết khi clo hóa hỗn hợp A, B bằng clo theo tỉ lệ mol 1:1 ở 800°c thu được tối đa 3 sản phẩm. (Đề thi tuyển sinh vào trường Đại học Bách khoa năm 1991).
Giải 1. Xác định công thức cấu tạo của X, Y. X, Y phản ứng với Cu/NH4OH nên X, Y là ankin. Phản ứng cháy CnH2n-2 + O2 → nCO2 + (n – 1)H2O. – Theo số mol CO2 và các dữ kiện ta có: 0,1n + am = 5. Mặt khác đây là các ankin nên n + m = 2; n + m = 5. Giả sử X, Y đều tham gia phản ứng tạo kết tủa đỏ, thì hiệu suất phản ứng: + Đối với cặp: C2H2 CH4 C2H2 Cu2O C2Cu2 H2O. Cả hai trường hợp hiệu suất đều 70%. Vậy Y không tham gia phản ứng với Cu+/NH4OH do đó Y là CH4 và X, Y có công thức cấu tạo là: CH = CH; CH3 – C = C-CH3. Thay a, b vào phương trình (1): 0,05n + 0,1x = 0,75 = n + 2x = 15. Vì: n = 2 = 15 – 2×2 = x56. Vì A, B đều là chất lỏng nên x 25. Nghiệm phù hợp là: n = x = 5. A: CH B: C5H12 – Theo điều kiện phản ứng clo hóa là phản ứng thế đối với cả A và B. Vì số sản phẩm thế tối đa là 3, nên A hoặc B tối đa chỉ cho được 2 sản phẩm: trong các đồng phân của A chỉ có CH=C-CH-CH3 cho số sản phẩm đồng phân ít nhất là 2: CH3 CH=C-CH-CH2Cl + HCl. Nên B phải cho sản phẩm thế, nghĩa là B phải có cấu tạo: CH3 CH3 CH3 CH2Cl HCl.
19. Đốt cháy hoàn toàn 24,64 lít (27,3°C; 1atm) hỗn hợp khí A gồm 3 hiđrocacbon đồng đắng liên tiếp, thu sản phẩm cho hấp thụ hết vào một bình nước vôi trong dư thì khối lượng toàn bình tăng 149,4gam và khi lọc thu được 270 gam kết tủa trắng. 1. Xác định dãy đồng đẳng và tính khối lượng hỗn hợp A. 2. Xác định công thức phân tử và tính số mol mỗi hiđrocacbon, biết số mol của hiđrocacbon có khối lượng phân tử nhỏ nhất bằng một nửa tổng số mol hỗn hợp. 3. Xác định công thức cấu tạo các hiđrocacbon, biết rằng khi hỗn hợp A phản ứng hết với dung dịch Ag2O trong amoniac thì thu được 164,1 gam kết tủa.