BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀ HYDROCACBON

BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀ HYDROCACBON

II.4 – BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀ HYDROCACBON

 Một số lưu ý khi giải bài tập tổng hợp về hydrocacbon :

Bài tập tổng hợp là một dạng bài tập trong đó có cả phần tính toán kèm theo câu hỏi

lý thuyết hoặc câu hỏi thí nghiệm

Bài tập hỗn hợp thường có các dạng sau :

Tìm CTPT của một hay nhiều hydrocacbon sau đó yêu cầu :

- Xác định CTCT đúng của các chất đó qua thí nghiệm cho chất đó tác dụng với một chất nào đó thu được sản phẩm cụ thể

- Xác định CTCT rồi viết phương trình phản ứng điều chế một chất hydrocacbon khác hoặc điều chế chất đó từ nguyên liệu chính ban đầu là gì

- Đưa ra phương pháp phân biệt các hydrocacbon mới tìm được hoặc nêu cách tách riêng, tinh chế từng chất trong hỗn hợp các chất mới tìm được

Về phương pháp làm bài tập loại này, chúng ta vận dụng các phương pháp đã hướng dẫn trong phần bài tập lý thuyết và bài tập tìm CTPT, bài tập hỗn hợp để giải Sau đây là một số bài tập ví dụ :

Dạng 1 : Đề bài yêu cầu xác định CTPT của sản phẩm thế, từ đó giả thiết đề cho xác

định đúng CTCT của hydrocacbon ban đầu.

Bài 1 :

Khi tiến hành phản ứng thế giữa ankan B với hơi Br2 có chiếu sáng người ta thu được hỗn hợp X chỉ gồm 2 sản phẩm phản ứng (một chất vô cơ và một chất hữu cơ) ở thể hơi

Tỉ khối hơi của X so với không khí bằng 4

a) Lập CTPT của B và chọn cho M một CTCT thích hợp

b) Nếu tiến hành phản ứng thế 3 nguyên tử hidro trong phân tử B bằng Clo thì có thể thu được mấy đồng phân?

GIẢI :

Đề bài cho tỉ khối hơi của sản phẩm thế nên ta tìm CTPT sản phẩm rồi suy ra CTCT B

a Lập CTPT của B và chọn CTCT đúng của B

Gọi k là số nguyên tử Brom đã thế vào phân tử B :

CnH2n+2 + kBr2  CnH2n+2-kBrk + kHBr

a  a ak (mol)

Gọi a (mol) là số mol B đã tham gia phản ứng

Sản phẩm phản ứng gồm : CnH2n+2-kBrk : a mol và HBr : ak mol

X

hh

M = 29.4 = 116  (14 2 80 ) 8  116











ak a

ak a k k n

 14n + 44k = 114

n =

14

44

114  k

k 1 2 3

n 5 1,8 < 0

 CTPT B : C5H12 và dẫn xuất của B : C5H11Br

k = 1 : phản ứng xảy ra theo tỉ lệ mol 1:1 và thu được duy nhất một sản phẩm C5H11Br  B phải có cấu tạo đối xứng

 CTCT B :

CH3 C

CH3

CH3

CH3

Neopentan hay 2,2 – dimetylpropan

b Ta thu được 3 đồng phân của dẫn xuất 3 clo của B :

CH3 C

CH3

CCl3

CH3

CH3 C

CH2Cl CHCl2

CH3

CH3 C

CH2Cl

CH2Cl

CH2Cl

Dạng 2 : Sau khi tìm được CTPT, CTCT của các hydrocacbon đề bài yêu cầu viết

ptpứ điều chế các chất Bài 2 :

Hỗn hợp khí X gồm 4 hydrocacbon A, B, C, D ở điiều kiện chuẩn Trộn X với O2 vừa đủ để đốt cháy hết X trong một bình kín nhiệt độ T1 > 100oC và áp suất 0,8amt Bật tia lửa điện để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp rồi đưa bình về nhiệt độ T1, đo lại áp suất trong bình vẫn được trị số 0,8atm Làm lại thí nghiệm với các hỗn hợp X có thành phần A, B, C,

D khác nhau vẫn thu được kết quả như cũ

a) Lập CTPT A, B, C, D biết rằng MA < MB < MC < MD

b) Viết ptpư điều chế D từ A và B từ C

GIẢI :

Nhiệt độ sau khi đốt T1 > 100oC  H2O ở thể hơi

Ở cùng điều kiện nhiệt độ, thể tích áp suất bình trước và sau khi đốt không đổi  số mol khí trong bình trước và sau phản ứng bằng nhau

Khi thay đổi thành phần của hỗn hợp X mà kết quả không thay đổi  khi đốt cháy từng chất thì tổng số mol trước và sau phản ứng cũng bằng nhau

Đặt công thức của một chất trong hỗn hợp là : CxHy

2

y xCO O

4

y x

H

2 y

x

0



 



















a  a(x + y/4)  ax  ay/2 (mol)

Ta có : nT = nS  a + a(x + 0,25y) = ax + 0,5ay

1 + x + 0,25y = x + 0,5y  0,25y = 1  y = 4

 Vậy cả 4 hydrocacbon trên đều có 4 nguyên tử H trong phân tử.

Mặt khác do A, B, C, D đều ở thể khí nên x  4

 Vậy 4 hydrocacbon trong X là CH4, C2H4, C3H4, C4H4

Theo thứ tự MA < MB < MC < MD thì A : CH4, B: C2H4, C: C3H4, D: C4H4

b Viết các ptpứ điều chế :

 Điều chế D từ A :

2CH4 1500 O c,llnC2H2 + 3H2

2C2H2 CuCl ,HCl,100o C C4H4 (vinylaxetilen)

 Điều chế B từ C :

C3H4 + 2H2 Ni,  toC C3H8

C3H8 toC CH4 + C2H4

Dạng 3 : Tìm CTPT của các hydrocacbon sau đó nêu cách nhận biết hoặc tinh chế

hoặc tách các chất trong hỗn hợp hydrocacbon đó.

Bài 3 :

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

Đặt công thức chung cho 3 hydrocacbon là CnH2n +2-2k với k là số liên kết  trong phân tử các hydrocacbon trên

O k)H -1 (n nCO O

2

k -1 3n

H

Cn 2n2-2k  2   2  2

a an  a(n+1-k) (mol)

3 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 = n n n n k

CO

O

2

2

 K thì T = 0,5  0,5n = n + 1 – k  n = 2(k – 1)

0  n  4 và k  0

 n = 2, k = 2  K : C2H2

 L thì T = 1  n = 2 và k = 1

 CTPT L : C2H4

 M thì T = 1,5  n = 2 và k = 0

 CTPT M : C2H6

b) Nhận biết 3 khí trên đựng trong 3 lọ mất nhãn :

- Lấy mỗi khí một ít làm mẫu thử

- Dẫn lần lượt 3 khí vào dd AgNO3/NH3, khí nào tạo được kết tủa vàng nhạt là C2H2

ddAgNO3/NH3

+ H2O AgC CAg

Ag2O +

C2H2

(vàng)

- Hai khí cịn lại khơng cĩ hiện tượng gì được dẫn tiếp qua ddBr2 dư, khí nào làm mất màu nâu đỏ của dd Br2 là C2H4, khí cịn lại khơng cĩ hiện tượng gì thốt ra ngồi là C2H6

H2C=CH2 + Br2  BrH2C–CH2Br

c) Cách tách 3 chất trên ra khỏi hỗn hợp của chúng :

- Cũng thực hiện qua các thí nghiệm như trên ta thu được khí C2H6 thốt ra ngồi

- Tinh chế lại C2H2 bằng cách cho dd axít HCl vào kết tủa bạc axetilua, khí axetilen được hồn nguyên sẽ bay ra ngồi :

C2Ag2 + 2HCl  C2H2 + 2AgCl

- Tinh chế lại C2H4Br2 bằng cách cho thêm ddKOHđặc/ancol vào dd Br2 bị mất màu thì khí C2H4 được hồn nguyên sẽ bay ra ngồi :

C2H4 + 2KBr

C2H4Br2 + KOHđ ancol

Hoặc :

C2H4 + ZnBr2

Zn/rượu

C2H4Br2

Ghi chú : Trên đây chỉ là một số bài tập ví dụ nhỏ, nếu các em làm tốt bài tập phần II.1& II.2 thì sẽ làm được bài tập phần này