bài tập hidrocacbon

ÔN TẬP HIDROCACBON THEO CÁC BÀI TẬP CỤ THỂ VÀ HAY

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 ⇒ A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng

Cách 1 :

A, B + O2→ CO2 + H2O

67 , 1 3

,

0

5

,

0

n

n

2

2

CO

O

H = = >1 ⇒ A, B thuộc dãy đồng đẳng ankan.

Đặt CTTB A, B : CnH n+2: a mol

O 1)H n ( CO n O 2

1 n H

Cn n+2 + + 2 → 2 + + 2

a → an → a(n+1) (mol)

Ta có

n

1 n 3 , 0

5 , 0

n

n

2

2

CO

O

⇒ n= 1,5 Đặt CTTQ A, B : CnH2n+2 và CmH2m+2

Giả sử n< m ⇒ n< 1,5 ⇒ n = 1 ⇒ CTPT A : CH4 (M = 16)

⇒ MB = 16 + 28 = 44 ⇒ CTPT B : C3H8

Cách 2 : Đặt CTTQ A, B : CnH2n+2 : a mol và CmH2m+2 : b mol

Các ptpứ cháy :

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)

O k)H -1 (m mCO O

2

k -1 3m H

Cm 2m+2-2k + + 2  → 2 + + 2

b bm b(m+1-k) (mol)

Ta có :







= +

+

+

=

+

0,5 k)b -1 (m k)a

-1

(n

0,3

bm

an

⇒ (a+b)(1-k) = 0,2 ⇒ k = 0 vì chỉ có k = 0 thì phương trình mới có nghĩa

⇒ a + b = 0,2 và an + bm = 0,3

Giả sử n < m

⇒ n(a+b) < m (a+b)

⇒ n <

b

a

bm

na

+

+

< m ⇒ n < 1 , 5

0,2

0,3 = < 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

hhB

M =14,5.2 = 29 Theo ĐLBT khối lượng : khối lượng A đem cracking = khối lượng hỗn hợp B

⇒ 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) ⇒ MhhB = ½ MA

⇒ MA = 29.2 = 58 ⇒ MA = 14n + 2 = 58 ⇒ 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

⇒ m2anken = 55,52%mB = 55,52%mA ⇒ mC3H6 + mC2H4 = 55,52%.58 (a+b)

⇔ 42a + 28b = 32,2016 (a+b) ⇔ 9,7984a = 4,2016b ⇔ 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

⇒ %CH4 = %C3H6 = * 100 %

6 ,

6 a

a

= 15% %C2H6 = %C2H4 = * 100 % 35 %

6 , 6

3 , 2

% 100

* 6 ,

a

a a

b

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 CnH2n+2 Giả sử n < m ⇒ n< 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 ∑ CaCO3 )

⇒ nCO2 = nCaCO3 = 1 , 3

100

100 30

=

+

(mol) ⇒ mCO2 = 1,3 x 44 = 57,2 (g)

O H n CO n O

n

H

2

1

3 +  → + +

+

+

M 44n

19,2 57,2

Ta có tỉ lệ :

2 , 57

44 2

, 19

2 14 2

,

57

44

2

,

19

n n

n

Ta có n < n = 2,6 < m = n+1 ⇒ 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) ⇒ a = 0,2 ;b = 0,3 (mol)

2 , 19

2 , 0 30

% 100

* 2

,

19

30 a = = % C3H8 = * 100 % 68 , 75 %

2 , 19

3 , 0 44

% 100

* 2 , 19

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 :

Giải:

0,5( ); 0,07( )

n = = mol n = = mol ⇒ nankan = nH O2 − nCO2 = 0,07 0,05 0, 02( − = mol )

0,02.22, 4 0, 448

ankan

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 :









y' x

y x

H C : B

H C : A

CTPT trung bình 2 hydrocacbon trên : CxHy

Giả sử y < y’ ⇒ y < y < y’

Số mol hỗn hợp khí nhh = 0 , 025

4 , 22

56 ,

0 = mol nCO2 = 4,4/44 = 0,1 (mol)

nH2O = 1,9125/18 = 0,10625 (mol)

O H 2

y CO x O

4

y

x

H

2 y

x

0

+

→











+

+

0,025 → 0,025x → 0,025y/2









=

=

⇒









=

=

=

=

8,5 y

4 x 0,10625 2

y 0,025

n

0,1 x 0,025

n

H2O

CO2

CTPT A, B có dạng : A : C4Hy và B : C4Hy’

Ta có y < y < y’ hay y < 8,5 <y’ (1)

Biện luận tìm CTPT B :

8,5 < y’ chẵn

y’ ≤ 2x + 2 = 2.4 + 2 = 10 ⇒ y’ =10 ⇒ 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 :







10'

4

2

4

H

C

:

B

H

C

:

A

và







10' 4

4 4

H C : B

H C : A

và







10' 4

6 4

H C : B

H C : A

và







10' 4

8 4

H C : B

H C : A

c) Tính CM các muối tạo thành :

nKOH = V.CM = 0,1.1,3 = 0,13 (mol)

Ta có :

2

CO

KOH

n

n

1 , 0

13 ,

0 = ⇒ Tạo thành 2 muối

CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O

a 2a a (mol)

CO2 + KOH → KHCO3

b b b (mol)







=

= +

=

= +

13 , 0 n

b

2a

1 , 0 n

b

a

KOH

CO 2







=

=

0,07 b

0,03 a

(mol)

CM(K2CO3 ) = 0 , 3

0,1

0,03 = (M) CM(KHCO3) = 0 , 7

0,1 0,07 = (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 :







+ b

a

: H C : B

: H C : A

2 2m m

2 -2n n

(mol) (n ≥ 2; m ≥ 1)

O 1)H (n nCO O

2

3n

H

Cn 2n-2 + 2  → 2 + − 2

a an a(n-1) (mol)

O 1)H m ( mCO O

2

1 3m

H

Cm 2m+2 + + 2  → 2 + + 2

b bm b(m + 1) (mol)

n hỗn hợp = a+ b = 0 , 25

4 , 22

6 , 5

= (mol) (1)

nCO2 = an + bm = 0 , 7

44

8 ,

30 = (mol) (2)

nH2O = a(n-1) + b(m + 1) = 0 , 65

18

7 , 11

= (mol) (3) (2), (3) ⇒ 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 :

Vậy m = 3 n =2 → Vậy CTPT A, B:







10 4

2 2

:

:

H C B

H C A

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 :

0,12( ); 0, 24( )

n = = mol n = = mol ; nCO2 < nH O2 ⇒ Dãy đồng đẳng của ankan C Hn 2n+2

n n

Theo p/ư ta có 1 mol → n ( n+ 1) mol

Theo đầu bài 0,12 0,24 mol

1

1 0,12 0, 24

n

+

= → = → 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 :

1( ); 1, 4( )

nhau trong dãy đồng đẳng → công thức chung của 2 ankan là C Hn 2n+2

n n

Theo p/ư ta có 1 mol → n (n+ 1) mol

Theo đầu bài 1 1,4 mol

1

2,5

1 1, 4

n

+

= → = → n1 = 2 <n=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 π 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)

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 =

n

k n

n

n

CO

O

H = + 1 −

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

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:

44

58 51 7

7

V C3H8

VC4H10

TØ lÖ 1:1

CnH2n-2 + 









2

1

3n

O2 → nCO2 + (n-1)H2O

14n - 2 n

nCO2=

44

11

= 0,25 mol Ta có:

2 14

4 , 3

−

25 ,

0 ⇒ n = 5 ⇒ CTPT A là C5H8

C5H8 + AgNO3 + NH3 → C5H7Ag + NH4NO3

nC 5H8=

8

,

6

4

,

3

=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:

Giải:

X tác dụng được với dd AgNO3/NH3 ⇒ X là ank-1-in

CnH2n-2 + 









2

1

3n

O2 → nCO2 + (n-1)H2O

Theo đầu bài 0,1 → 0,3

nX = 0,1 mol ; nCO2 = 0,3( mol ) 1

3 0,1 0,3

n

⇒ CTCT X là: CH3-C≡CH ⇒ Đáp án D

Bài 14 Để đốt cháy 1mol ankan X cần 5 mol oxi, công thức của ankan đó là

Giải: Công thức chung của ankan là: C Hn 2n+2

3 1

( 1) 2

o

t C

n n

n

Theo p/ư 1 3 1

2

3 1

1 2

3

1 5

n

n

+

= ⇒ = → 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

0, 2( ); 0,31( )

n = = mol n = = mol → nCO2 < nH O2 → Dãy đồng đẳng của ankan Hai ankan kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng → công thức chung của 2 ankan là C Hn 2n+2

n n

Theo p/ư ta có 1 mol → n (n+ 1) mol

Theo đầu bài 0,2 0,31 mol

1

1,8

0, 2 0,31

n

+

= → = → n1 = 1 <n=1,8< n2 = 2 → công thức của 2 ankan là CH4 và C2H6