SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN ELECTRON ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TẬP ĐỐT CHÁY HỢP CHẤT HỮU CƠ 1.. Cơ sở của phương pháp Trong phản ứng đốt cháy hợp chất hữu cơ, tổng số mol electron hợp chất hữu
Trang 1SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TỒN ELECTRON
ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TẬP ĐỐT CHÁY HỢP CHẤT HỮU CƠ
1 Cơ sở của phương pháp
Trong phản ứng đốt cháy hợp chất hữu cơ,
tổng số mol electron hợp chất hữu cơ nhường
bằng tổng số mol electron oxi nhận
2 Tính nhanh số mol electron nhường,
nhận trong phản ứng đốt cháy hợp chất hữu
cơ
Trong hợp chất, tổng số oxi hĩa của các
nguyên tố bằng 0 Suy ra : Trong phân tử hợp
chất hữu cơ cĩ thể coi số oxi hĩa của từng
nguyên tố bằng 0
Sơ đồ phản ứng cháy :
o
t
2
Suy ra :
electron O nhận O
electron C H O N nhường C H O N
3 Các ví dụ minh họa
Ví dụ 1 : Đốt cháy hỗn hợp X gồm 0,1 mol
CH4, 0,15 mol C2H2, 0,2 mol C2H4 và 0,25 mol
HCHO cần V lít O2 (ở đktc) Giá trị của V là :
A 63,84 lít B 34,72 lít
C 31,92 lít D 44,8 lít
(Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT Hạ Hịa – Phú
Thọ, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn :
● Cách 1 : Tính tốn theo phương trình phản
ứng:
o
o
o
t
t
t
o
t
Từ các phản ứng và giả thiết, ta cĩ :
● Cách 2 : Sử dụng bảo tồn electron
Theo bảo tồn electron, ta cĩ :
0,25
Ví dụ 2: Crackinh m gam butan, thu được
hỗn hợp khí X (gồm 5 hiđrocacbon) Cho tồn
bộ X qua bình đựng dung dịch nước brom dư, thấy khối lượng bình brom tăng 5,32 gam và cịn lại 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí Y khơng bị hấp thụ, tỉ khối hơi của Y so với metan bằng 1,9625
Để đốt cháy hồn tồn m gam hỗn hợp X trên cần dùng V lít khí O2 (đktc) Giá trị của V là :
A 29,12 lít B 17,92 lít
C 13,36 lít D 26,88 lít
(Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT Đinh Chương Dương – Thanh Hĩa, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : Sơ đồ phản ứng :
crackinh
4 10
X
4
4 10
Y, 0,2 mol
C H Br
C H Br
CH , C H
C H C H , C H
C H dư
CH
C H
C H
Theo giả thiết và bảo tồn khối lượng, ta cĩ :
2
Br
Trang 2
4 10 bđ
C H X bình Br tăng Y
0,2.1,9625.16 5,32
C H
11,6
58 Đốt cháy X cũng chính là đốt cháy C4H10 ban
đầu
Áp dụng bảo tồn electron trong phản ứng
đốt cháy C4H10, ta cĩ :
O 2 C H 4 10
4 n 26 n
Ví dụ 3: Hỗn hợp khí X gồm O2 và O3, tỉ
khối của X so với H2 là 17,6 Hỗn hợp khí Y
gồm C2H4 và CH4, tỉ khối của Y so với H2 là 11
Thể tích hỗn hợp khí X (đktc) tối thiểu cần dùng
để đốt cháy hồn tồn 0,044 mol hỗn hợp khí Y
là :
A 3,36 lít B 2,24 lít
C 1,12 lít D 4,48 lít
(Đề thi thử Đại học lần 1 – Trường THPT
Chuyên – Đại học Vinh, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn :
Nhận thấy : (CH , C H )4 2 4 16 28
2
0,044
2
Quy đổi O2 và O3 thành O Theo bảo tồn
electron và bảo tồn khối lượng, ta cĩ :
(O , O ) O
O
(O , O ) O
(O , O )
(O , O )
3,52
17,6.2
Ví dụ 4: Cho hỗn hợp chất rắn gồm CaC2,
khí, trong đĩ cĩ hai khí cĩ cùng số mol Lấy
8,96 lít hỗn hợp X (đktc) chia làm 2 phần bằng
24 gam kết tủa Phần 2 cho qua Ni, đun nĩng thu
cần dùng để đốt cháy hồn tồn Y là:
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : Theo giả thiết, bảo tồn nguyên
tố C và bảo tồn electron, ta cĩ :
1 (C H , CH , H ) trong X
2
C Ag
C H C Ag
8,96
22,4.2 24
240
Ví dụ 5: Hỗn hợp X gồm vinylaxetilen và
hiđro cĩ tỉ khối hơi so với H2 là 16 Đun nĩng hỗn hợp X một thời gian thu được 1,792 lít hỗn hợp khí Y (ở đktc) Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa
đủ với dung dịch chứa 25,6 gam Br2 Thể tích khơng khí (chứa 20% O2 và 80% N2 về thể tích,
ở đktc) cần dùng để đốt cháy hồn tồn hỗn hợp
Y là
A 35,840 B 38,080
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Cẩm Lý – Bắc Giang, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn : Sử dụng sơ đồ đường chéo, ta
cĩ :
4 4
2
C H ban đầu
H ban đầu
Trang 3Gọi a là số mol H2 phản ứng Theo sự bảo
tồn số liên kết , bảo tồn C và sự tăng giảm
số mol khí, ta cĩ :
C H 4 y H dư2
C H Br phản ứng H phản ứng
Y
1,792
22,4
Đốt cháy hỗn hợp Y cũng chính là đốt cháy
hỗn hợp X Theo bảo tồn electron, ta cĩ :
O 2 C H 4 4 H 2 O 2
? 0,02.3 0,02.2
không khí (đktc)
Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm HCHO,
CH3COOH, HCOOCH3 và CH3CH(OH)COOH
Đốt cháy hồn tồn X cần V lít O2 (đktc), hấp
thụ hết sản phẩm cháy vào một lượng dư nước
vơi trong thu được 50 gam kết tủa Giá trị của V
là :
A 7,84 B 8,40
C 11,2 D 16,8
(Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT Cẩm Khê –
Phú Thọ, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn : Dễ thấy các chất trong X đều cĩ
cơng thức phân tử là CxH2xOx
Trong phản ứng đốt cháy, theo bảo tồn
nguyên tố C và bảo tồn electron, ta cĩ :
2
2
? 0,5
O
O (đktc)
50
100
Ví dụ 7: Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp X gồm
2 ancol (đa chức, cùng dãy đồng đẳng) cần vừa
đủ V lít khí O2 (đktc) Sau phản ứng thu được
0,25a mol CO2 và 6,3a gam H2O Biểu thức tính
V theo a là
A V= 7,28a B V=14,56a
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Tĩnh Gia 2 – Thanh Hĩa, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn : Theo giả thiết, ta cĩ :
6,3a
18
2
X
CO X
H O CO
O trong X
n
X gồm 2 ancol no
n
X gồm 2 ancol no, 2 chức
Theo bảo tồn nguyên tố C, H và bảo tồn electron, ta cĩ :
2
0,7a
22,4
V 7,28a
Ví dụ 8: Oxi hố hồn tồn m gam hỗn hợp
X gồm hai anđehit no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, thu được (m + 8) gam hỗn hợp Y gồm hai axit Đem đốt cháy hết hỗn hợp Y cần vừa đủ 12,32 lít O2 (ở đktc) Giá trị m là
(Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT Việt Yên 1, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn : Đặt cơng thức của hai anđehit
trong X là
n 2n
C H O.
Theo sự tăng khối lượng trong phản ứng oxi hĩa X và bảo tồn electron trong phản ứng của Y với O2, ta cĩ :
Trang 42
n 2 n
C H O C H O
0,55 0,5
8
16
Suy ra :
n 2 n
C H O
n 1,4
Ví dụ 9: Trung hịa 3,88 gam hỗn hợp X gồm
2 axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở bằng
một lượng vừa đủ NaOH, sau đĩ cơ cạn dung
dịch thì thu được 5,2 gam muối khan Nếu đốt
cháy hết 3,88 gam X thì thể tích oxi (đktc) cần
dùng là
A 4,48 lít B 2,24 lít
C 3,36 lít D 1,12 lít
(Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT Cẩm Khê –
Phú Thọ, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn : Theo sự tăng giảm khối lượng,
giả thiết và bảo tồn electron trong phản ứng đốt
cháy X, ta cĩ :
2
n 2 n
C H O C H O Na
C H O
5,2 3,88
22 3,88
0,06
7
n
3
Ví dụ 10: Cho 7,45 gam hỗn hợp X gồm các
axit hữu cơ (phân tử chỉ chứa một loại nhĩm
chức) tác dụng hết với dung dịch NaHCO3 dư,
thấy giải phĩng 3,36 lít khí CO2 (đktc) Mặt
khác, đốt cháy hồn tồn 7,45 gam hỗn hợp X
cần dùng vừa hết 2,52 lít O2 (đktc), thu được sản
phẩm gồm CO2 và hơi nước Dẫn tồn bộ sản
phẩm cháy vào 150 ml dung dịch Ba(OH)2 1M,
sau khi phản ứng xảy ra hồn tồn thấy khối lượng dung dịch Ba(OH)2
A giảm 8,65 gam B giảm 19,7 gam
C tăng 11,05 gam D giảm 18,5 gam
(Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh Nam Định, năm học 2012 – 2013)
Hướng dẫn : Dựa vào bản chất phản ứng của
X với NaHCO3, bảo tồn nguyên tố O; bảo tồn electron trong phản ứng đốt cháy X, ta cĩ :
2
2
2
O/axit COOH
0,3
0,3 0,1125 CO
C
H O H
dd Ba(OH) giảm BaCO CO H O
0,2.44 0,125.18 0,1.197
8,65 gam
Ví dụ 11: Hỗn hợp X gồm 2 amino axit no
(chỉ cĩ nhĩm chức –COOH và –NH2 trong phân tử), trong đĩ tỉ lệ mO : mN = 80 : 21 Để tác dụng vừa đủ với 3,83 gam hỗn hợp X cần
30 ml dung dịch HCl 1M Mặt khác, đốt cháy hồn tồn 3,83 gam hỗn hợp X cần 3,192 lít O2
(đktc) Dẫn tồn bộ sản phẩm cháy (CO2, H2O
và N2) vào nước vơi trong dư thì khối lượng kết tủa thu được là
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2012) Hướng dẫn : Theo giả thiết, ta cĩ :
Trang 5O O
N
:
Áp dụng bảo tồn khối lượng cho hỗn hợp X,
bảo tồn electron trong phản ứng đốt cháy X và
bảo tồn nguyên tố C, ta cĩ :
3
? 3,83
?
CaCO
Ví dụ 12: Thuỷ phân hồn tồn m gam một
pentapeptit mạch hở M, thu được hỗn hợp gồm
hai amino axit X1, X2 (đều no, mạch hở, phân tử
chứa một nhĩm -NH2 và một nhĩm -COOH)
Đốt cháy tồn bộ lượng X1, X2 ở trên cần dùng
vừa đủ 0,255 mol O2, chỉ thu được N2, H2O và
0,22 mol CO2 Giá trị của m là
A 6,34 B 7,78
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT chuyên KHTN
Huế, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn : Đặt cơng thức phân tử trung
bình của X1, X2 là C Hn 2n 1O N.2
Áp dụng bảo tồn nguyên tố C và bảo tồn
electron trong phản ứng đốt cháy X1 và X2, ta cĩ:
n 2 n 1
n 2 n 1
2
n 2 n 1
2
n 2 n 1
C H O N CO
0,255
C H O N
C H O N
n 2,2
n 2 n 1
pentapeptit M
(5C H O N 4H O)
Theo bảo tồn nguyên tố C, ta cĩ :
n 2 n 1
n 2 n 1
(5C H O N 4H O) C H O N (5C H O N 4H O)
(5C H O N 4H O)
Ví dụ 13: X và Y lần lượt là các tripeptit và
hexapeptit được tạo thành từ cùng một amoni axit no mạch hở, cĩ một nhĩm –COOH và một nhĩm –NH2 Đốt cháy hồn tồn 0,1 mol X bằng
O2 vừa đủ, thu được sản phẩm gồm CO2, H2O và
N2, cĩ tổng khối lượng là 40,5 gam Nếu cho 0,15 mol Y tác dụng hồn tồn với NaOH (lấy
dư 20%), sau phản ứng cơ cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam chất rắn ?
C 94,5 gam D 107,1 gam
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Hồng Lĩnh, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn : Theo giả thiết, suy ra :
X là (3C H O N 2H O) (M 42n 105)
Y là (6C H O N 5H O) (M 84n 192)
Theo giả thiết và bảo tồn electron và bảo tồn khối lượng, ta cĩ :
2
0,1.(42n 105) 0,025.(18n 9).32 40,5
Y
n 2
Trong phản ứng của Y với NaOH, theo bản chất phản ứng và bảo tồn khối lượng, ta cĩ :
2
0,15.360 (0,9 0,9.20%)40 ? 0,15.18
chất rắn
