Tài liệu tự học Hóa Học 11 - Chuyên đề: Luyện tập Hidrocacbon không no (Tiếp theo)

Nội dung tài liệu: Tài liệu tự học Hóa Học 11 - Chuyên đề: Luyện tập Hidrocacbon không no (Tiếp theo)

1. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no Mà Mtb Y = 13. 2 = 26 ⇒ nY = 18,2/26= 0,7 mol ⇒ nH2 pư = 1 – 0,7 = 0,3 mol = nanken ⇒ nH2 bđ = 0,7 mol Manken = (18,2 - 0,7.2)/0,3 = 14n ⇒ n = 4 ⇒ CTPT của anken là C4H8 Bài 5: Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là 3,75. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5. Tính hiệu suất của phản ứng hiđro hoá? Hướng dẫn: Ta có : Mtb X = 4. 3,75 = 15 Vậy hiệu suất tính theo anken hoặc H2 cũng được Giả sử: nX = 1mol ⇒ mX = 15. 1 = 15 g = mY Mà Mtb Y = 5. 4 = 20 ⇒ nY = 15/20 = 0,75 mol ⇒ nH2 pư= 1 – 0,75 = 0,25 mol ⇒ H = 0,25/0,5.100% = 50 % b/ Akadien và Akin Lý thuyết và Phương pháp giải Giả sử X là hỗn hợp ban đầu gồm CnH2n-2 và H2; Y là hỗn hợp các chất sau p/ư + Các phản ứng xảy ra: CnH2n-2 + H2 → CnH2n. CnH2n-2 + 2H2 → CnH2n+2. + Hỗn hợp Y có thể có: CnH2n, CnH2n+2, CnH2n-2 và H2 dư + Quan hệ về khối lượng, ta có: mA = mB + Quan hệ về số mol, ta có: nA– nB= nH2 phản ứng + Đốt cháy B cũng là đốt cháy A. 3
2. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no Ví dụ minh họa Bài 1: Cho m gam buta-1,3-đien tác dụng vừa hết với (m - 17,5) gam H2 thu được a gam sản phẩm cộng a. Tính giá trị của m ? b. Giá trị của a là bao nhiêu ? Hướng dẫn: CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 → CH3-CH2-CH2CH3 a. Số mol buta-1,3-đien: n1 = m/54 mol Số mol H2 phản ứng: nH2 = (m-17,5)/2 mol Theo phương trình phản ứng: 2n1 = nH2 ⇔ 2m/54 = (m-17,5)/2 ⇒ m = 18,9 gam b. Giá trị của a là: a = m + m – 17,5 = 20,3 gam Bài 2: Một hỗn hợp X gồm 0,12 mol C 2H2 và 0,18 mol H2. Cho X đi qua Ni nung nóng, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y vào bình đựng brom dư, thấy bình brom tăng m gam và thoát ra khí Z. Đốt cháy hết Z và cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 5 gam kết tủa xuất hiện và thấy khối lượng dung dịch giảm 1,36 gam. Tính giá trị của m ? Hướng dẫn: Khối lượng hỗn hợp X: mX = 0,12.26 + 0,18.2 = 3,48 g Cho X đi qua Ni nung nóng: Phương trình phản ứng: C2H2 + H2 → C2H4; C2H2 + 2H2 → C2H6 Hỗn hợp Y gồm: C2H2, C2H4, C2H6 và H2 Cho Y qua bình đựng Br2 dư có C2H2, C2H4 bị giữ lại. Hỗn hợp Z gồm: C2H6 và H2 Phương trình phản ứng: C2H4 + Br2 → C2H4Br2; C2H2 + 2Br2 → C2H2Br4 Đốt cháy Z thu được CO2 và H2O: nCO2 = nCaCO3 = 0,05 mol. mdd giảm = m↓ - (mH2O + mCO2) ⇒ mH2O = 5 - 1,36 – 0,05.44 = 1,44 g Số mol H2O: nH2O = 1,44/18 = 0,08 mol ⇒ mZ = 0,08.2 + 0,05.12 = 0,76 g Khối lượng bình brom tăng: m = mX - mZ = 3,48 – 0,76 = 2,72 g 4
3. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no Bài 3: Hỗn hợp X gồm 0,15 mol CH4; 0,09 mol C2H2 và 0,2 mol H2. Nung nóng X với xúc tác Ni thu được hỗn hợp Y. Cho Y qua dung dịch brom dư thu được hỗn hợp khí Z (có tỉ khối so với He là 4). Biết bình brom tăng 0,82 gam. Tính % thể tích của C2H6 trong hỗn hợp Z. Hướng dẫn: Nung nóng X với Ni thu được hỗn hợp Y gồm: C2H2, C2H4, C2H6, CH4, H2 Cho Y qua bình brom: C2H2, C2H4 bị giữ lại. Hỗn hợp khí Z: C2H6, CH4, H2 Phương trình phản ứng: C2H4 + Br2 → C2H4Br2; C2H2 + 2Br2 → C2H2Br4 Khối lượng của hỗn hợp X: mX = 0,15.16 + 0,09.26 + 0,2.2 = 5,14 g Khối lượng của hỗn hợp Z : mZ = 5,14 – 0,82 = 4,32 g ⇒ nZ = 4,32/16 = 0,27 mol nH2+C2H6 = 0,27 – 0,15 = 0,12 mol Gọi số mol của H2 và C2H6 lần lượt là: x và y ta có: x + y = 0,12 mol 2x + 30 y + 16.0,15 = 4,32 ⇒ x + 15 y = 0,96 ⇒ x = 0,06 và y = 0,06 % thể tích của C2H6 trong hỗn hợp Z: %VC2H6 = 0,06.100%/0,27 = 22,22% 2. Bài tập trắc nghiệm Bài 1: Dẫn 0,2 mol một olefin A qua dung dịch brom dư, khối lượng bình sau phản ứng tăng 5,6 gam.Vậy công thức phân tử của A là: A. C2H4 B. C3H6 C. C4H8 D. C5H10 Bài 2: Một hỗn hợp X có thể tích 11,2 lít (đktc), X gồm 2 anken đồng đẳng kế tiếp nhau. Khi cho X qua nước Br2 dư thấy khối lượng bình Br2 tăng 15,4g. Xác định CTPT và số mol mỗi anken trong hỗn hợp X. A. 0,2 mol C2H4 và 0,3 mol C3H6 B. 0,2 mol C3H6 và 0,2 mol C4H8 C. 0,4 mol C2H4 và 0,1 mol C3H6 D. 0,3 mol C2H4 và 0,2 mol C3H6 Bài 3: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H 2 và 0,1 mol propen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 là 16. Tính số mol H2 phản ứng? A. 0,15 mol B. 0,2 mol C. 0,25 mol D. 0,3 mol Bài 4: Hỗn hợp khí A chứa eilen và H 2. Tỉ khối của A đối với hiđro là 7,5. Dẫn A đi qua chất xuc tác Ni nung nóng thu được hh khí B có tỉ khối đối với hiđro là 9,0. Hiệu suất phản ứng cộng hiđro của etilen là: A. 33,3% B. 66,7% C. 25% D. 50% Bài 5: 2,24 lít hỗn hợp X gồm buta–1,3–đien và penta–1–3-đien (đktc) có thể tác dụng hết tối đa bao nhiêu lít dung dịch brom 0,10 M ? 5
4. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no A. 2l B. 3l C.2,5l D.4l Bài 6: Cho 3,12 gam ankin X phản ứng với 0,1 mol H 2 (xúc tác Pd/PbCO3, tº), thu được hỗn hợp Y chỉ có hai hiđrocacbon. Công thức phân tử của X là A. C2H2. B. C5H8. C. C4H6. D. C3H4. Bài 7: Hỗn hợp X gồm C 2H2 và H2 có cùng số mol. Lấy một lượng hỗn hợp X cho qua chất xúc tác nung nóng, thu được hỗn hợp Y gồm C 2H4, C2H6, C2H2 và H2. Sục Y vào dung dịch brom (dư) thì khối lượng bình brom tăng 10,8 gam và thoát ra 4,48 lít hỗn hợp khí (đktc) có tỉ khối so với H 2 là 8. Thể tích O2(đktc) cần để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y là: A. 33,6 lít. B. 22,4 lít. C. 44,8 lít. D. 26,88 lít. Bài 8: Đun nóng hỗn hợp khí gồm 0,06 mol C 2H2 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. Khối lượng bình dung dịch brom tăng là: A. 1,04 gam. B. 1,64 gam. C. 1,20 gam. D. 1,32 gam ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI 1A 2C 3C 4A 5A 6A 7A 8D Bài 1: Đáp án: A MX = 5,6/0,2 = 28 ⇒ n = 2 Bài 2: nX = 11,2/ 22,4 = 0,5 mol; mX = 15,4 gam Mtb X = mX/nX = 15,4/0,5 = 30,8 ⇒ ntb = 2,2. 2 ⇒ anken là: C2H4 và C3H6; nC2H4 : nC3H6 = 4:1 ⇒ nC2H4 = 0,4 mol và nC3H6 = 0,1 mol Bài 3: mX = 0,3.2 + 0,1.42 = 4,8 g ⇒ nY = 4,8/32 = 0,15 mol; nH2 pư = 0,4 – 0,15 = 0,25 mol Bài 4: 6
5. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no Mtb A = 2. 7,5 = 15 Giả sử nA = 1mol ⇒ mB = mA = 15. 1 = 15 g ; nC2H4 : nH2 = 1:1 Mà Mtb B = 9. 2 = 18 ⇒ nB = 0,83 mol ⇒ nH2 pư = 1 – 0,83 = 0,167 mol ⇒ H = 0,176/0,5 .100% = 33,3% Bài 5: nBr2 = 2nX = 0,2 mol ⇒ VBr2 = 0,2/0,1 = 2 lít Bài 6: nankin > 0,1 mol; MX < 31,2 ⇒ X là C2H2 Bài 7: mX = 10,8 + 16.0,2 = 14 g mX = mC2H2 + mH2 = 26x + 2x = 28x = 14 ⇒ x = 0,5 mol; nO2 = 0,5nH2 + 2,5nC2H2 = 0,5 + 2,5.0,5 = 1,5 mol ⇒ V = 33,6 lít Bài 8: mY = 0,06.26 + 0,04.2 = 1,64 g; mZ = 0,02.16 = 0,32 g; m↑ = mY – mZ = 1,64 – 0,32 = 1,32 II. Phản ứng của Ankin với Bạc Nitrat (AgNO3) | Phản ứng thế hidro của Ank-1-in 1. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa - Chỉ có ank-1-in hoặc các chất có liên kết ba đầu mạch mới có phản ứng với AgNO3/NH3. • Tổng quát: CnH2n-2 + xAgNO3 + xNH3 → CnH2n-2-xAgx↓ + xNH4NO3. CxHy + aAgNO3 + aNH3 → CxHy-aAga↓ + aNH4NO3. Chú ý: + nankin = n↓ ⇒ m↓ = mankin + 107.n↓.a. + Khối lượng bình đựng AgNO3/NH3 tăng bằng khối lượng ankin phản ứng. + Để tái tạo lại ankin ta cho ↓ phản ứng với HCl. + Anken và ankan không có phản ứng này. 7
6. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no Ví dụ minh họa Bài 1: Hỗn hợp khí X gồm etilen và propin. Cho a mol X tác dụng với dung dịch AgNO 3 trong NH3, thu được 17,64 gam kết tủa. Mặt khác a mol X phản ứng tối đa với 0,34 mol H2. Giá trị của a là Hướng dẫn: nC3H4 = nC3H3Ag = 17,64/147 = 0,12 mol nC2H4 + 2nC3H4 = nH2 ⇒ nC2H4 = 0,1 mol ⇒ a = nC2H4 + nC3H4 = 0,22 mol Bài 2: Hỗn hợp X gồm metan, etilen, axetilen. Sục 7 gam X vào nước brom dư thì thấy có 48 gam brom pư. Cho 7 gam trên pư với AgNO 3 dư trong NH3 thì thu được 24 gam kết tủa. Tính khối lượng mỗi chất trong X? Hướng dẫn: Gọi số mol của metan, etilen, axetilen lần lượt là x, y, z ta có: 16x + 28y + 26z = 7 (1) Phương trình phản ứng: C2H4 + Br2 → C2H4Br2 y y C2H2 + 2Br2 → C2H2Br4 z 2z số mol brom phản ứng: nBr2 = 48/160 = 0,3 mol = y + 2z (2) C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 → C2H2Ag2↓ + 2NH4NO3. z .z Số mol kết tủa: n↓ = 24/240 = 0,1 mol = z (3) Từ (1), (2), (3) ta có: x = y = z = 0,1 mol Khối lượng mỗi chất trong X là: mmetan = 0,1.16 = 1,6 gam; metilen = 0,1.28 = 2,8 gam; maxetilen = 0,1.26 = 2,6 gam Bài 3: Một hỗn hợp khí (X) gồm 1 ankan, 1 anken và 1 ankin có V =1,792 lít (ở đktc) được chia thành 2 phần bằng nhau: + Phần 1: Cho qua dung dịch AgNO3/NH3 dư tạo 0,735 g kết tủa và thể tích hỗn hợp giảm 12,5% + Phần 2: Đốt cháy hoàn toàn rồi hấp thụ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH) 2 dư thì thấy có 12 gam kết tủa. 8
7. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no Xác định CTPT của các hiđrocacbon và %V các chất trong X biết ankan và anken có cùng số C? Hướng dẫn: Số mol ba chất trong X: nX = 0,08 mol⇒ số mol X trong một phần là: n = 0,04 mol Thể tích hỗn hợp phần 1 giảm 12,5% ⇒ Số mol ankin trong mỗi phần là n ankin = 0,04.0,125 = 0,005 mol. Nếu X là axetilen thì khối lượng kết tủa là 1,2 gam (trái với giả thiết) + Pư với AgNO3/NH3 ta có: CnH2n-2 + AgNO3 + NH3 → CnH2n-3Ag↓ + NH4NO3. Mol:0,005 0,005 ⇒ 0,005(14n + 105 ) = 0,735 ⇒ n = 3 ⇒ ankin là propin + Số mol CaCO3 : nCaCO3 = 0,12 mol ⇒ Số Ctb = 3 ⇒ hai chất còn lại là propan và propen. 2. Bài tập trắc nghiệm Bài 1: Dẫn 6,72 lít một ankin X qua dung dịch AgNO3/NH3 dư thấy thu được 44,1g kết tủa. CTPT của X là: A. C2H2. B. C3H4. C. C5H8. D. C4H6. Bài 2: Dẫn 11,2 lít hh khí X (gồm axetilen và propin) vào dd AgNO3/NH3 dư (các phản ứng xảy ra hoàn toàn), sau phản ứng thu được 92,1 gam kết tủa. % số mol của axetilen trong X là. A.70% B. 30% C. 60% D. 40% Bài 3: Một hỗn hợp gồm C 2H2 và đồng đẳng A của axetilen có tỷ lệ mol 1:1. Chia hh thành 2 phần bằng nhau + Phần 1 tác dụng vừa đủ với 8,96 lít H2 (đktc) tạo hidrocacbon no. + Phần 2 tác dụng với 300ml dd AgNO3 1M/NH3 thu được 40,1g kết tủa. Tên gọi của A là: A. pent-1-in B. Vinylaxetilen C. but-1-in D. propin Bài 4: Cho 17,92 lít hỗn hợp X gồm 3 hiđrocacbon khí là ankan, anken và ankin lấy theo tỉ lệ mol 1:1:2 lội qua bình đựng dd AgNO3/NH3 lấy dư thu được 96 gam kết tủa và hỗn hợp khí Y còn lại. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y thu được 13,44 lít CO2. Biết thể tích đo ở đktc. Khối lượng của X là A. 19,2 gam. B. 1,92 gam. C. 3,84 gam. D. 38,4 gam. ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI 1B 2D 3C 4A 9
8. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no Bài 1: nX = 0,3 mol ⇒ Mkết tủa = 44,1/0,3 = 147 ⇒ ankin là C3H4. Bài 2: gọi số mol của axetilen và propin lần lượt là: x và y mol; x + y = 0,5 mol; 240x + 147y = 92,1 ⇒ x = 0,2 và y = 0,3 ; %naxetilen = 0,2.100%/0,5 = 40% Bài 3: nC2H2 = nA = x; 2x + 2x = 4x = 0,4 mol ⇒ x = 0,1 mol; m↓C2H2 = 0,1.240 = 24 gam ⇒ m↓A = 40,1 – 24 = 16,1 gam ⇒ M↓A = 16,1/0,1 = 161 ⇒ A là but-1-in Bài 4: nX = 0,8 mol; nankan = nanken = 0,2 mol; nankin = 0,4 mol; M↓ankin = 96/0,4 = 240 ⇒ ankin là C2H2; nCO2 = 0,6 = 0,2n + 0,2m ⇒ n = 1 và m = 2 ⇒ ankan và ankin là: CH4 và C2H4 ⇒ mX = 0,2.16 + 0,2.28 + 0,4.26 = 19,2 g III. Phản ứng đốt cháy của Anken, Ankađien, Ankin 1. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa a/ Anken Lý thuyết và Phương pháp giải • Khi đốt cháy một nhiều hiđrocacbon thuộc cùng dãy đồng đẳng tính được: nCO = nH2O hoặc nO = 1,5nCO = 1,5nH2O → Các hiđrocacbon đó là anken hay xicloankan. • Đốt cháy hỗn hợp ankan + anken (xicloankan) thì nCO 1,5nCO2 và nankan = nH2O - nCO = 2(nO2- 1,5nCO2) Ví dụ minh họa 10
9. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no Bài 1: Đem đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm 2 anken là đồng đẳng kế tiếp nhau thu được CO2 và nước có khối lượng hơn kém nhau 6,76 gam. a. Tìm công thức phân tử của 2 anken đó? b. Tính phần trăm khối lượng mỗi anken trong hỗn hợp X. Hướng dẫn: Phương trình đốt cháy: a. Ta có: 44. 0,1.ntb - 18. 0,1.ntb = 6,76 → ntb = 2,6 mol Vậy công thức phân tử của 2 anken đó là: C2H4 và C3H6 b. Áp dụng sơ đồ đường chéo Số mol của C2H4 và C3H6 là: nC2H4 = 0,1.2/5 = 0,4 mol; nC3H6 = 0,1.3/5 = 0,6 mol Phần trăm khối lượng của mỗi anken là: Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít đkc 1 hiđrocacbon X mạch hở, sau đó dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua dung dịch H2SO4 và dung dịch Ca(OH)2 dư. Sau thí nghiệm thấy khối lượng bình đựng dung dịch axit tăng 5,4g, bình đựng dung dịch Ca(OH)2 có 30g kết tủa. Tìm CTPT của X. Hướng dẫn: Số mol X là: nX = 2,24/22,4 = 0,1 mol Khối lượng bình đựng dung dịch axit tăng là khối lượng của H2O: mH2O = 5,4 gam ⇒ nH2O = 5,4/18 = 0,3 mol 11
10. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no Số mol CO2 là: nCO2 = nCaCO3 = 30/100 = 0,3 mol Nhận thấy: nH2O = nCO2 ⇒ hidrocacbon X là anken Phương trình đốt cháy: CnH2n + 3n/2 O2 → nCO2 + nH2O 0,1 0,3 Ta có: 0,1.n = 0,3 ⇒ n = 3. Vậy CTPT của X là C3H6 b/ Akadien và Akin Lý thuyết và Phương pháp giải Phản ứng đốt cháy: CnH2n-2 + (3n - 1)/2 O2 → nCO2 + (n - 1)H2O nCO2 > nH2O và nCO2 - nH2O = nankin. Ví dụ minh họa Bài 1: Hỗn hợp A gồm một anken và một ankadien có thể tích là 6,72 lít (đktc) được chia thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1: đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp thu được 8,96 lít CO2 và 6,3 gam nước. - Phần 2: dẫn qua dung dịch brom dư bình tăng m gam. a. Tính thành phần phần trăm thể tích mỗi khí trong A? b. Khối lượng m là bao nhiêu? c. Tìm CTPT của anken và ankađien? Hướng dẫn: Số mol của hỗn hợp A là: nA = 6,72/22,4 = 0,3 mol Số mol A trong một phần là: n = 0,15 mol Gọi CTPT của anken và ankadien lần lượt là: CnH2n và CmH2m-2 (n > 1; m > 2) Phương trình đốt cháy: CnH2n + 3n/2 O2 → nCO2 + nH2O CmH2m-2 + (3m-1)/2 O2 → mCO2 + (m-1) H2O Số mol CO2 và mol H2O lần lượt là: nCO2 = 8,96/22,4 = 0,4 mol; nH2O = 6,3/18 = 0,35 mol 12
11. Chủ đề 3 : Hidro cacbon không no Số mol của ankadien là: nankaddien = 0,4 – 0,35 = 0,05 mol Số mol của anken là: nanken = 0,15 – 0,05 = 0,1 mol a. Phần trăm thể tích mỗi khí trong A là: %Vanken = (0,1.100%)/0,15 = 66,67 % ; %Vankaddien = 100% - 66,67% = 33,33% b. Dẫn A qua dung dịch Brom dư thì khối lượng bình brom tăng là khối lượng của A mA = m↑ = mC + mH = 0,4.12 + 0,35.2 = 5,5 gam c. Theo phương trình đốt cháy ta có: 0,05m + 0,1n = 0,4 ⇒ n = 2 và m = 4 Vậy CTPT của anken và ankadien là: C2H4 và C4H6 Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 14,6 gam hh A (gồm 2 ankin X và Y là đồng đẳng liên tiếp, M X < MY) bằng oxi vừa đủ, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dd Ca(OH) 2 dư, thấy dd thu được có khối lượng giảm đi 49 gam. a. Xác định CTPT của X? b. Tính % số mol của X, Y trong A? Hướng dẫn: a. Gọi CTPT của 2 ankin là: Phương trình đốt cháy: Khối lượng dung dịch giảm 49 gam ta có: m↓ = mCaCO3 – (mH2O + mCO2) ⇒ 49 = 100.nCO2 – (18.nH2O + 44.nCO2) = 56.nCO2 – 18. nH2O (1) Mặt khác: mA = mC + mH ⇒ 14,6 = 12.nCO2 + 2.nH2O (2) Từ (1), (2) ta có : nCO2 = 1,1 và nH2O = 0,7 mol Số mol 2 ankin là : nA = 1,1 – 0,7 = 0,4 mol Theo phương trình phản ứng: 0,4. ntb = 1,1 ⇒ ntb = 2,75 Vậy CTPT của 2 ankin là: C2H2 và C3H4 b. Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có: 13