Thử sức trước kì thi tốt nghiệp quốc gia hóa hữu cơ

Nếu oxi hoá bởi CuO thì khối lượng của bình đựng CuO giảm đi là khôi lượng của oxi tham gia phản ứng, lúc đó để tìm khôi lượng của chất hữu cơ đem đốt cần lưu ý định luật bảo toàn khôi l

OĐG

PGS.TS niGUYỄni XUÂN TRƯỜNG

Ha NQiNHÀ XUÂT BÀN ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI

t ờ l NÓI ĐẦU

T h ử sức trước k ì th i đ ại học gồm h a i cuốn :

1 Thử sức trước kì thi đại học Hoá Đại cương và Vô cơ

2 Thử sức trước kì thi dại học Hoớ Hữu cơ

Các cuốn sá c h tr ê n được b iê n so ạn n h ằ m m ục đích giúp các em học sin h ;

- H à n g n g à y học tố t bộ m ôn h o á học

- Đ ạ t điểm cao tro n g k ì th i tố t n g h iệ p T ru n g học p h ổ th ô n g

- T rú n g tu y ể n tro n g k ì th i tu y ể n sin h Đ ại học v à Cao đẳng

K iến thứ c cơ b ả n tro n g cuốn sách được h ệ th ố n g h o á dựa tr ê n

ch u ẩn k iế n thứ c, k ĩ n ă n g Đó là n h ữ n g k iế n th ứ c cốt lõi v à q u an trọ n g

n h ấ t m à b ấ t cứ học sin h n ào m uốn học tố t bộ m ôn H oá học đều p h ả i

Các tá c g iả được p h â n công v iế t n h ư sau :

+ Ngô Ngọc A n v iế t các chương: 3, 4, 7, 8, 9

+ N guyễn X uân T rư ờng v iế t các chương: 1, 2, 5, 6, 10

T ác g iả c h â n th à n h cảm ơn ý k iế n đóng góp của b ạ n đọc, n h ấ t là

n h ữ n g ý k iế n của các th ầ y , cô giáo v à các em học sin h

Các tác giả

- Các phản ứng hoá học hữu cơ thường xảy ra chậm, không hoàn toàn và theo nhiều hướng khác nhau nên tạo thành hỗn hợp các sản phẩm.

2 Câ'u tạo hoá học

a) Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo một thứ

tự xác định và theo đúng hoá trị của chúng Thứ tự liên kết đó được gọi là cấu tạo hoá học Sự thay đổi thứ tự liên kết đó tạo ra chất mới có những tính chất mới

Ví dụ : Ancol etylic và đimetyl ete đều có CTPT là C2H6O nhimg chúng có CTCT khác nhau : CH3-C H2-OH; CH3-O -C H3

h) Trong phân tử hợp chất hữu cơ, cacbon có hoá trị IV, oxi hoá trị II, hiđro hoá

trị I Các nguyên tử c có thể kết hợp không những với những nguyên tử của các

nguyên tố khác mà còn kết hợp với nhau thành mạch (mạch không nhánh, có nhánh, vòng)

Ví dụ : Chỉ có 3 nguyên tử c và các nguyên tử H có thể tạo thành những hợp chất sau :

CH3-C H2-C H3; CH2=CH-CH3; CH^C-CHg; CH2

c) Tính chất của hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào ;

+ Thành phần phân tử (bản chất và số lượng các nguyên tử) Ví dụ : CH4 là chất khí dễ cháy, CCI4 là chất lỏng không cháy CH4 là chất khí, C5H12 là chất lỏng, C17H36 là chất rắn

+ Cấu tạo hoá học Ví dụ ; Ancol etylic và đimetyl ete

Tên gọi hiđroxyl fomyl cacboxyl amino nitro nitrin

Chức ancol anđehit axit amin bậc I

- Nhóm chức hoá trị II

- Ngoài ra còn có hoá trị III (=N) ; Amin bậc III

h) H ợp c h ấ t h ữ u cơ đ ơ n chức, đ a chứ c, tạ p chứ c

- Hợp chất hữu cơ đơn chức là hợp chất hữu cơ chỉ có 1 nhóm chức duy nhất Ví

dụ : Ancol đơn chức như CH3OH, C2H5OH, C3H7OH,

- Hợp chất hữu cơ đa chức là hợp chất hữu cơ có nhiều nhóm chức giống nhau

- Hợp chất hữu cơ tạp chức là hợp chất hữu cơ có nhiều nhóm chức khác nhau

4 B ậc c a c b o n , b ậ c a n c o l, b ậ c a m in

- Bậc của cacbon : Cacbon bậc n khi liên kết trực tiếp bằng n liên kết với cacbon bên cạnh

- Bậc của ancol là bậc của cacbon mang nhóm -OH

Các bậc Ancol bậc I Ancol bậc II Ancol bậc III

• Đồng phân là hiện tượng các chất có công thức phân tử như nhau nhưng khác

nhau về cấu tạo hoá học, do đó tín h chất hoá học khác nhau

Phân loại :

- Đồng phân cấu tạo :

Đồng phân mạch cacbon xuất hiện do sự sắp xếp mạch cacbon khác nhau Đồng phân vị trí xuất hiện do sự khác nhau vị trí của nôl đôi, nốl ba, nhóm

th ế hoặc nhóm chức trong phỂm tử

Đồng phân nhóm chức xuất hiện do sự thay đổi cấu tạo nhóm chức trong +

+

Đồng phân liên kết xuất hiện do sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tửu cacbon với nhau.

Đồng phân hình học (cis - trans) là loại đồng phân không gian (hay đồng phân lập thể) gây nên bởi sự phân bố khác nhau của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử ở hai bên một bộ phận "cứng nhắc" như nối đôi, nôl ba, vòng no,

cis-l,2-đimetyl xiclopropan tra n s -l,2-đimetyl xiclopropan

Điều kiện để xuất hiện đồng phân hình học :

Điều kiện cần : P hân tử phải có liên kết đôi (một liên kết đôi hay một số liên kết đôi) hoặc vòng no (thường là vòng nhỏ) trong phân tử Coi đó là bộ phận

"cứng nhắc" cản trở sự quay tự do của nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) ở bộ phận đó

Điều kiện đủ : ở mỗi nguyên tử cacbon của liên kết đôi và ít n hất hai nguyên

tử cacbon của vòng no phải có hai nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau

Giả sử xét độ hcfn cấp tưcmg đối ta thấy a > b và e > f, khi đó :

+ Nếu a, e cùng phía nối đôi (hoặc m ặt phẳng vòng no) ta có đồng phân cis- (hay Z- tiếng Đức Zusammem nghĩa là "cùng")

+ Nếu a, e khác phía ta có đồng pháìn trans- (hay E- tiếng Đức Entgegen nghĩa

là "đối")

• Cách viết đồng phân : Trong chương trìn h hoá học phổ thông chỉ xét đồng phân cấu tạo và đồng phân hình học Để viết được đầy đủ các đồng pháLn ta thực hiện các bước sau :

- Ví dụ : Viết đồng phân cho CTTQ là CxHyOjNtXv (X: halogen).

Bước 1 Xác định độ bất bão hòa (sô' liên kết 71 hoặc số vòng) của phân tử

, , , 2x + 2 - (y + v) + 1

theo công thức : a = - -

Bước 2 Xác định các đồng phân cần viết theo yêu cầu bài toán ;

+ Hợp chất hữu cơ thuộc dãy đồng đẳng nào ?

Bước 4 Thêm nôl đôi, nôl ba, nhóm chức vào các vị trí thích hợp trên từng

mạch cacbon Cuối cùng bão hòa hoá trị của cacbon bằng số nguyên tử H cho

+ Anđehit no đơn chức : CH3-CH2-CHO

+ Xeton no đơn chức ; CH3-CO-CH3

Trong các hợp chất trên không có đồng phân hình học

6 Các d ạ n g p h ản ứ ng h oá học tron g hoá hữ u cơ

- Phản ứng th ế là phản ứng trong đó một hoặc một nhóm nguyên tử ở phân tử

chất hữu cơ bị th ế bởi một hoặc một nhóm nguyên tử khác

- P hản ứng oxi hoá :

+ Oxi hoá hoàn toàn (đốt cháy) tạo thành CO2, H2O và một vài sản phẩm khác

C2ÍỈ4 + 2O2 ^ CO2 + 2H2O

+ Oxi hoá không hoàn toàn tạo thành các hợp chất hữu cơ khác

aCHa^CHa + 2KMnƠ4 + 4H2O > 3CH9-CH, + 2Mn02 + 2KOHỴ“ 2

nH2N-(CH2)6-COOH ÍHN-lCHale-COịn + H2O

+ Trùng ngưng 2 loại monome khác nhau gọi là phản úng đồng trùng ngung

H2N-(CH2)6-NH + H 0 0 C-(CH2)4-C 0 0 H

[ > -N H -(C H 2Ì-N H -n + 2nH2Ơ+ Điều kiện để các monome tham gia phản ứng trùng ngưng là phân tử phải có

ít n h ất 2 nhóm chức hoặc 2 nguyên tử linh động có th ể tách khỏi phân tử

- Phản ứng refonũnh là quá trìn h dùng nhiệt và chất xúc tác biến dổi cấu trúc hiđrocacbon từ mạch hở thành mạch vòng, từ mạch ngắn thành mạch dài.

C6H 14 CeHi2 + H2

xiclohexan

D ạng 1 Xác đ ịn h cô n g thứ c p h ân tử dựa vào p h ầ n trăm k h ối

lượng các n g u y ên tôT và p hản ứng ch áy

Dựa vào khôi lượng CO2, H2O, N2 (hay NH3) sinh ra khi phân tích chất hữu

%C.Mx

~ 1 2 1 0 0

%H.Mx

_ “ CO2nx

gián tiếp : thức :

+ n = 1 -> Công thức đơn giản n h ất (CTĐG)

Mv+ n =

12a + p + 16y + 14Ô

- Cách 3 Dựa vào phản ứng cháy

Ví d ụ Đốt cháy hoàn toàn 0,295 gam chất hữu cơ X chứa c, H, o thu được 0,44

gam CO2, 0,225 gam H2O Trong một th í nghiệm khác, phân tích một khôi lượng chất X như trên cho 55,8cm^ N2 (đktc) Tỉ khôi hơi của X đôl với hiđro

là 29,5 Lập công thức thực nghiệm và CTPT của A

Nếu oxi hoá bởi CuO thì khối lượng của bình đựng CuO giảm đi là khôi lượng của oxi tham gia phản ứng, lúc đó để tìm khôi lượng của chất hữu cơ đem đốt cần lưu ý định luật bảo toàn khôi lượng :

m x + m binh giảm — ^ C O a ^ ^ H a O

Sản phẩm cháy là H2O thường được hấp thụ bởi dung dịch H2SO4 đặc hay P2O5

và khí CO2 được hấp thụ bởi dung dịch kiềm (N2 và O2 dư không bị hấp thụ).

Những chất hấp thụ nước : CaCl2 (khan), dung dịch H2SO4 đặc, P2O5, CaO và dung dịch bazơ kiềm (NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, .) Khôi lượng của bình tăng lên là khôi lượng H2O hấp thụ

Những chất hấp thụ CO2 : Dung dịch kiềm (NaOH, KOH, .) và kiềm thổ (Ca(OH)2, BalOH),) Khối lượng của bình tăng lên là khối lượng của CO2 hấp thụ Tùy theo tỉ lệ mol giữa bazơ và CO2 mà muôi tạo th àn h là muôi gì ? Trường hợp CO2 tác dụng với kiềm (NaOH, KOH, .)

Có th ể xảy ra 2 phản ứng : CO2 + 2N aO H > N a2CƠ3 + H2O (1)

CO2 + N aO H > NaHCOa (2)

♦ Nếu bài toán cho dung dịch NaOH dư hoặc tính được nNaOH ^ 2nco thì cả 2 trường hợp này muôi tạo thành là muôi trung hòa (chỉ có (1)).

♦ Nếu bài toán cho CO2 dư hoặc tính được nNaOH ^ Iicog thì cả 2 trường hợp này muối tạo th à n h là muối axit (chỉ có (2))

♦ Nếu tín h được 1 < < 2 -> tạo ra 2 muôi (cả (1) và (2))

“ CO2

- Trường hỢp CO2 tác dụng với dung dịch kiềm thổ (Ca(OH)2, Ba(OH)2)

♦ Nếu bài toán cho dung dịch NaOH dư hoặc tính được nca(OH)2 - ^ ^ 0 0 2 2trường hợp này muối tạo th àn h là muối trung hòa (chỉ có (1))

CO2 + Ca(0H )2 > CaCOaị + H2O

♦ Nếu bài toán cho CO2 dư hoặc tính được nca(OH) - ~ ^ c o thì cả 2 trường hợp

2

này muôi tạo th àn h là muôi axit (chỉ có (2))

2CO2 + Ca(0H )2 > Ca(HC03)2Cũng có th ể nhận ra sự có m ặt của muôi axit trong dung dịch thu được thông qua hai dữ kiện sau :

+ Cho dung dịch thu được tác dụng với dung dịch bazơ thấy có kết tủa xuất hiện :

Ca^^ + HCO3 + OH > CaCOa^ + H2O+ Đun nóng dung dịch thu được thấy có kết tủa xuất hiện và sủi bọt khí thoát ra :

0 H~ thì lại có kết tủa xuất hiện tủa

Ca^^ + HCO3 + O H ' - > CaCOai + H2O

Cần phân biệt khối lượng bình tăng và khối lượng dung dịch tăng

nibình tăng = (1HCO2 + “ HịO )hấp thụ

n\lung dịch tăng — ( ^ C 0 2 ^ ^ Í Ỉ 20 ^hấp thụ ~ ^ k ế t tủa ( n 6 U c ó )

nidung dịch giảm = n ik ê t tủa ~ ( ^ C Ơ 2 ^ H 2 0 ^hấp thụ

Nếu đốt cháy chất hữu cơ cho Na2COa, CO2 và H2O thì th àn h phần nguyên tố

là c, H, o, Na và mc = nic (CO2) + mc (Na2COs)

Nếu đốt cháy chất hữu cơ chỉ chứa c, H hoặc c, H, o rồi cho sản phẩm cháy

đi qua bình I đựng dung dịch PdCl2, bình II đựng nước vôi dư, điều đó có nghĩa là sản phẩm cháy gồm co, CO2 và H2O Trong đó co bị hấp thụ bởi dung dịch PdCl2 theo phản ứng :

CO + PdCl2 + H2O > P d ị + COat + 2HC1Bình nước vôi hấp thụ CO2 có trong sản phẩm cháy và CO2 sinh ra do phản ứng trên và mc - mc (CO) + mc (CO2)

D ạng 2 B iện lu ậ n tìm cô n g thức p h ân tử k h ỉ

ch ỉ b iế t p h ân tử k h ối (M ạ ) _

Phương pháp : Lập phương trìn h phân tử rồi biện luận Khi biện luận thường

dựa vào cơ sở sau :

• Trường hợp X là CxHy hoặc CxHyOj

^ 12x + y = M a hoặc 12x + y + 16z = M a

Điều kiện ; •< X , y hoặc X , y, z nguyên dương

y (chẵn) < 2x + 2

Ví d ụ 1 Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ A chứa c, H, o Biết A có

tỉ khối hơi so với heli là 15

H ư ớ ng d ẫ n g iả i

M a = 15.4 = 60 gam/mol.

Đ ặt CTTQ của A là CxHyO, ^ 12x + y + 16z = 60 (1 < z < 2) (*)

íx, y, z nguyên dươngĐiều kiện :

y (chẵn) < 2x + 2+ z = 1 -> 12x + y = 44 (1 < X < 3) -> y = 44 - 12x < 2x + 2

^ X > — = 3 - > x = 3 ^ y = 6 -> CTPT của A là CsHeO

14+ z = 2 -> 12x + y = 28 (1 < X < 2) ^ y = 28 - 12x < 2x + 2

Ví d ụ 2 Hợp chất hữu cơ A chứa c, H, N Biết 14,75 gaiĩi hơi A chiếm th ể tích đúng bằng th ể tích của 8 gam O2 ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất Xác định công thức phân tử của A.

H ư ớ ng d ẫ n g iả i

g

Qa = n0 2 = - ^ = 0,25 mol M a = = 59 gam/mol

0,25Đặt CTTQ của A là aH yN t ^ 12x + y + 14t = 59 (1 < t < 3)

X , y, t nguyên dương Điều kiện : s y, t cùng lẻ hoặc cùng chẵn

y < 2x + 2 + t+ t = 1 12x + y = 45 (1 < X < 3) ^ y = 45 - 12x < 2x + 3

Ví dụ : Công thức nguyên của axit cacboxylic (C2H3 0 2)n có th ể chuyển thành

CnH2n(COOH)n Từ đó biện luận tìm n dựa vào số nguyên tử oxi.

• Công thức tổng quát của hợp chất hữu cơ chứa nhóm th ế hoá trị 1 (-X) có dạng : C„H2n+2 -2a-z^^

Ta luôn có sô' nguyên tử H của gô'c < 2n + 2 - z

• Có thể biện luận dựa vào số liên kết 71 trong phân tử CxHyOjNtXv (X là

halogen)

2x + 2 - (y + v) + 1

a =

-— -Ví d ụ : Hãy biện luận xác định CTPT của hợp chất hữu cơ X là axit no, mạch hở có công thức nguyên là (C2H3 0 2)n-

• Trường hợp 1 Thiếu 1 phương trình.

Giả sử có p ẩn (số nguyên tử c và số mol) mà chỉ có p - 1 phương trìn h (thiếu

1 phương trình) trong trường hợp này giữa 2 ẩn số (thường là giữa hai số nguyên tử cacbon n, m của A, B) liên hệ với nhau bằng biểu thức : na + mb = ncog trong đó a, b, nc0 2 đã biết

Ta chọn n hoặc m những giá trị nguyên dương 1, 2, 3, rồi tính các giá trị tương ứng của ẩn còn lại Chỉ giữ lại các cặp n, m sao cho cả hai đều nguyên dương

Ví d ụ 1 Đốt cháy một hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon ankan A (CnH2n+2) và smken

B (Cn,H2m) thu được 15,68 lít CO2 (đktc) và 14,4 gam H2O Biết rằng hỗn hợp

X chiếm th ể tích 6,72 lít (đktc) Xác định công thức phân tử của A, B

H ư ớ ng d ẫ n g iả i15,68

Có 2 cặp nghiệp phù hợp :

ím = 2 (C2ỈỈ4) ím = 3 (C3Hg)

hoặc[n = 3(C3H8) ■ [n = 2(C2H6)

• Trường hợp 2 Thiếu 2 phưcuig trình.

Giả sử có p ẩn nhưng chỉ có p - 2 phương trìn h (thiếu 2 phương trình) Trongtrường hợp này người ta thường áp dụng tính chất trung bình(n < m) : n < ĩĩ < m hoặc Ma < M < Mb để xác định n, m

Ví d ụ 2, Cho một hỗn hợp X gồm một anken A và một ankin B Đốt cháy

m gam hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch nước vôi trong được 25 gam kết tủa và một dung dịch có khôi lượng giảm 4,56 gam so với ban đầu Khi thêm vào lượng KOH dư lại thu được 5 gam kết tủa nữa Biết 50ml hỗn hợp X phản ứng tôl đa với 80ml H2 (các thể tích khí

đo ở cùng điều kiện) Xác định CTPT của A và B

~ ^C0 2 “ *^H2 0 “ 0>35 - 0,28 = 0,07 mol

2_ 2 0,14 _ ,-> n* = —iIt, = —.0,07 = ■- ■ mol

0,350,35 = 3 -> 2n + 3m = 1 5 - > n = m = 3

-> CTPT của A là C3H6 và B là C3H4

Trường hợp 3 Thiếu 3 phương trình trở lên

Trong trường hợp này vẫn có thể sử dụng tính chất trung bình : n < n < m hoặc

Ma < M < Mb và trong một số trường hợp đặc biệt vẫn có thể xác định được CTPT và thành phần của hỗn hợp Ta cũng có thể sử dụng công thức tính sô"

ayi + by2nguyên tử H trung bình : y =

a + bNếu yi < y2 -+ yi < y < y2-

Ví d ụ 3 Đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít (đktc) hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon A, B thu được 8,96 lít (đktc) CO2 và 9 gam H2O Xác định CTPT của A và B

1.2 Đốt cháy hoàn toàn 0,175 moi hỗn hợp X gồm một anken A (CnH2n) và một ankin B (Cn,H2ni-2) thu được 13,44 lít CO2 (đktc) và 9,45 gam H2O Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của A, B.

1.3 Đốt cháy h ế t hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon A, B cùng dãy đồng đẳng liên tiếp thu được 37,4 gam CO2 và 19,8 gam H2O

a) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của A, B

b) Tính % khôi lượng của A, B trong hỗn hợp X

1.4 • Đốt cháy hoàn 5,6 lít (đktc) hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon A, B ( M a < M b )

trong đó V a : V b = 4 : 1 th ì thu được 7,84 lít CO2 (đktc) Xác định công thức phân tử của A, B

1.5 Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng liên tiếp, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch nước vôi trong dư thấy có 60 gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 18,3 gam.a) Xác định công thức phân tử của A, B

b) Tính phần tràm khôi lượng của mỗi chất trong X

1.6 Đốt cháy hoàn toàn 3,24 gam hỗn hợp X gồm hai chất hữu cơ A và B, trong

đó A hơn B một nguyên tử cacbon, người ta chỉ thu được H2O và 9,24 gam

CO2 Biết tĩ khôi hơi của X so với H2 là 13,5 Xác định công thức phân tử của

A và B

1.7 Đốt cháy hoàn toàn 1,04 gam một hợp chất hữu cơ D cần vừa đủ 2,24 lít khí

O2 (đktc), chỉ thu được CO2, hơi nước, theo tỉ lệ th ể tích Vc0 2 : Vịị^o = 2 : 1(ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của D, biết tỉ khối hơi của D so với H2 là 52, D chứa vòng benzen và tác dụng được với dung dịch brom Viết các phương trìn h hoá học xảy ra

(Trích đề thi tuyển sinh Đại học và Cao đẳng khối A năm 2005)

1.8 Một hỗn hợp X gồm 0,18 mol C2H2, 0,025 mol C3H4 và 0,27 mol H2 Cho X đi qua bột Ni nung nóng, phản ứng không hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y Cho B vào bình đựng dung dịch brom dư, thu được hỗn hợp khí z thoát ra Đốt cháy hoàn toàn z rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình chứa dung dịch nước vôi trong dư, thu được 18 gam kết tủa và khối lượng dung dịch tăng 13,32 gam Xác định khôi lượng của bình đựng dung dịch brom tăng lên.1.9 Trộn một thể tích H2 với một thể tích anken X thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so

với H2 là 11 Cho Y vào bình kín có chứa sẵn một ít bột Ni thể tích không đáng

kể Nung bình một thời gian rồi đưa về nhiệt độ ban đầu thì thu được hỗn hợp z

5 5

có tỉ khối so với H2 là — Tính phần trăm khối lương của ankan trong z.

31.10 Cho hỗn hợp khí X gồm hai anken có cùng th ể tích, lội chậm qua bình đựng

dung dịch Br2 dư, thấy khối lượng bình tăng 12,6 gam và có 48 gam Br2 phản ứng Xác định công thức phân tử của hai anken

1.14

1.11 Hỗn hcfp khí X gồm chất C2H7N (tên là đimetyl amin) và hai hiđrocacbon đồng

đẳng liên tiếp Đô't cháy hoàn toàn lOOml hỗn hợp X bằng một lượng oxi vừa

đủ, thu được 550ml hỗn hợp Y gồm khí và hơi nước Nếu cho Y đi qua dung dịch axit sunhiric đặc (dư) th ì còn lại 250ml khí (các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện) Xác định công thức phân tử của hai hiđrocacbon

(Trích đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2006)

II B ài tập trắc n gh iệm

1.12. N hiệt phân C4H10, người ta thu được hỗn hợp khí X gồm C3H6, CH4, C2H4,

C2H6, C4H8, H2 và C4H10 dư Đốt cháy hoàn toàn m gam X rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ h ết vào bình đựng dung dịch nước vôi trong dư, thấy có 60 gam kết tủa xuất hiện Giá trị của m là

Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH4, CsHs và C4H10, thu được 4,4

gam CO2 và 2,52 gam H2O Giá trị của m là

Hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon mạch hỏ có cùng số nguyên tử cacbon và hơn

kém nhau một liên kết 7 1 Để đốt cháy hoàn toàn 0,4 mol X cần dùng 1,7 mol

O2, sau phản ứng thu được 1 mol H2O Hỗn hợp X gồm

A C2H2 và C2H4 B C2H4 và C2H0

c C3H6 và CsHg D C3H4 và C3H6

1.15 Cho 1 1 , 2 lít khí (đktc) hỗn hợp X (gồm C2H2, C2H4, H2) có tỉ khối so với H2 bằng 1 1 qua bột Ni nung nóng Cho hỗn hợp sau phản ứng lội qua bình nước brom dư th ì khí thoát ra khỏi bình có th ể tích 2,24 lít (đktc) và có tỉ khôi so với He bằng 5,75 Khối lượng bình brom đó tăng

A 12 gam B 8,7 gam c 5 gam D 6 gam

Crackinh hoàn toàn một ankan X thu được hỗn hợp Y có tỉ khôi hơi so với

He bằng 7,25 Công thức phân tử của X là

A C5H12 B C3H8 c C4H10 D CeH^

Một hỗn hợp X gồm C2H6, C3H6, C4H6 có tỉ khối so với H2 là 18,6 Đốt cháyhoàn toàn 4,48 lít hỗn hợp X (đktc), sản phẩm cháy cho lần lượt qua bình I đựng dung dịch H2SO4 đặc (dư), bình II đựng dung dịch KOH (dư) thì khối lượng bình I, II tàng lần lượt là

A 20,8 gam và 26,4 gam B 21,6 gam và 26,4 gam

c 10,8 gam và 22,88 gam D 10,8 gam và 26,4 gam

1.18 Hỗn hợp khí A gồm 3 hiđrocacbon mạch hở X, Y, z trong đó Y, z thuộc cùng dây đồng đẳng Cho 0,035 mol A lội qua bình đựng dung dịch brom dư th ì khối lượng bình tàng 0,56 gam và có 0,01 mol brom phản ứng Hỗn hợp khí không

bị hấp thu đem đốt cháy hoàn toàn cần dùng 0,7 mol không khí (chứa 20% oxi),

1.16,

1.17,

hấp thụ hết sản phẩm cháy vào nước vôi trong dư, xuất hiện 0,085 mol kết tủa đồng thời khôi lượng bình tăng a gam Công thức phân tử của X và giá trị của a lần lượt là

A CsHg và 2,78 B CgHe và 5,72.

c C4H8 và 2,78 D C4H8 và 5,72.

1.19 Đốt cháy hoàn toàn 2,3 gam một hợp chất hữu cơ X chỉ thu được CO2 và H2O Sản phẩm cháy cho hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch nước vôi trong dư, thấy có 1 0 gam kết tủa xuất hiện và khối lượng bình đựng dung dịch nước vôi tăng 7,1 gam Công thức phân tử của X là

A C2H4O2 B C í H g O C C2H6 D C4H10O

1.20 Đốt cháy hoàn toàn một hợp chất hữn cơ X cần dùng 6,72 lít O2 (đktc) Sản phẩm cháy gồm CO2 và H2O, cho hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2 thấy có 19,7 gam kết tủa xuất hiện và khôi lượng dung dịch giảm 5,5 gam Lọc kết tủa, đun nóng nước lọc lại thu được 9,85 gam k ết tủa nữa Công thức phân tử của X là

A C2H6 B CaHeO c C2H4O2 D CaHgOa

1.21 Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X mạch hở, sản phẩm cháy cho hấp thụ hết vào 2 0 0ml dung dịch Ca(OH)2 IM thấy có 10 gam kết tủa xuất hiện và khối lượng bình đựng dung dịch Ca(OH)2 tăng 16,8 gam Lọc bỏ kết tủa cho nước lọc tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư lại thu được kết tủa, tổng khối lượng hai lần kết tủa là 39,7 gam Tên gọi của X là

A Propan B Propen c Propin D Buta-l,3-đien

1.22 Đốt cháy hoàn toàn m gam chất hữu cơ X (chứa c, H, N) cần dùng 15,12 lít

O2 (đktc) Sản phẩm cháy cho lội chậm qua bình đựng nước vôi trong, dư thấy

có 40 gam kết tủa xuất hiện và có 1120ml (đktc) khí bay ra Công thức phân

1.25 Đốt cháy hoàn toàn một lượng chất hữu cơ X cần 6,72 lít O2 (đktc) Khi cho toàn

bộ sản phẩm cháy (chỉ gồm CO2 và H2O) vào một lượng nước vôi trong thu được

10 gam kết tủa và 200ml dung dịch muối có nồng độ 0,5M, dung dịch muối này nặng hơn nước vôi ban đầu là 8 , 6 gam Công thức đơn giản của X là

A CH2O B C2H2O c CH2O2 D CgHeO

1.26 Đốt cháy hoàn toàn 0,01 mol chất hữu cơ X chứa c, H, o cần 0,784 lít O2 (đktc) Toàn bộ sản phẩm cháy được cho qua bình I đựng dung dịch PdCl2 dư, bình II đựng dung dịch Ca(OH)2 dư Sau thí nghiệm bình I tăng 0,38 gam và xuất hiện 2,12 gam kết tủa, còn bình II có 3 gam kết tủa Công thức phân tử của X là

A C3H6O2 B CgHeO c CgHeOa D C2H6O

1.27 Hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon thuộc cùng dãy đồng đẳng liên tiếp Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X, sản phẩm cháy thu được cho hấp thụ hết vào bình I đựng H2SO4 đặc, bình II đựpg dung dịch Ca(OH)2 dư Sau khi k ết thúc phản ứng khôi lượng bình I tăng 6,3 gam, bình II có 25 gam kết tủa xuất hiện Công thức phân tử của hai ankan trong X là

A CH4 và C2H6 B C2H6 và C3H8

c C3H8 và C4H10 D C4H10 và C5H12

1.28 Một hiđrocacbon X có công thức (CH)n Cho biết 1 mol X phản ứng vừa đủ với

4 mol H2 hoặc với 1 mol Br2 trong dung dịch Công thức cấu tạo thu gọn của X là

1.32 Hỗn hợp gồm hiđrocacbon X và oxi có tỉ lệ sô" mol tương ứng là 1 : 10 Đô"t

cháy hoàn toàn hỗn hợp trên thu được hỗn hợp khí Y Cho Y qua dung dịch

H2SO4 đặc, thu được hỗn hợp khí z có tỉ khối đối với hiđro bằng 19 Công

thức phân tử của X là

A CgHg B C3H6 c C4H8 D C3H4

(Trích đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2007)

1.33 Cho hỗn hợp A gồm hai hiđrocacbon X, Y mạch hở (Y nhiều hơn X một liên kết 7i) Lấy 161,28ml hỗn hợp A rồi cho lội chậm qua bình đựng dung dịch brom dư thấy có 1,92 gam brom phản ứng và không có khí thoát ra khỏi bình M ặt khác đốt cháy hoàn toàn 322,56ml hỗn hỢp A ở trên thu được 1,848 gam CO2 Các th ể tích khí do ở điều kiện tiêu chuẩn Công thức phân

tử của X, Y trong hỗn hợp A lần lượt là

1.34 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon mạch hở A, B liên tiếp nhau trong cùng dãy đồng đẳng, rồi hấp thụ hết toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư, thấy có 22,261 gam kết tủa xuất hiện và khôi lượng dung dịch này giảm 15,705 gam P hần trăm khôi lượng của hiđrocacbon A trong X là

1.35 Hỗn hợp khí X gồm anken M và ankin N có cùng số nguyên tử cacbon trong

phân tử Hỗn hợp X có khôi lượng 12,4 gam và th ể tích 6,72 lít (đktc) s ố

mol, công thức phân tử của M và N lần lượt là

A 0,1 mol C2H4 và 0,2 mol C2H2 B 0,2 mol C2H4 và 0,1 mol C2H2

c 0,1 mol C3H6 và 0,2 mol C3H4 D 0,2 mol C3H6 và 0,1 mol C3H4

(Trích đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2009)

1.36 Hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon mạch hở thuộc cùng dãy đồng đẳng k ế tiếp Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X thu được 11 gam CO2 và 2,7 gam H2O Công thức phân tử của hai hiđrocacbon trong X là

A C2H2 và C3H4 B C2H6 và CaHg.

c C3H4 và C4H 6 D C2H4 và CgHg.

1.37 Cho 4,48 lít hỗn hợp X (đktc) gồm 2 hiđrocacbon mạch hở lội từ từ qua bình chứa 1,4 lít dung dịch Br2 0,5M Sau khi phản ứng hoàn toàn, số mol Br2 giảm đi một nửa và khôi lượng bình tăng thêm 6,7 gam Công thức phân tử của 2 hiđrocacbon là

A C2H2 và C4Hg B C2H2 và C4H8

c C3H4 và C4H8 D C2H2 và C3H8.

(Trích để thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2007)

1.38 Một bình kín có chứa C2H4 và H2 (đktc) và một ít bột Ni Nung bình một thời

gian sau đó làm lạnh dến 0°c Áp suất trong bình lúc đó là

p atm Tỉ khối so với H2 của hỗn hợp khí trước và sau phản ứng là 7,5 và 9 Phần trăm th ể tích của khí C2H6 trong hỗn hợp khí sau phản ứng là

1.39 A là hỗn hợp gồm một sô' hiđrocacbon ở th ể khí, B là không khí Trộn A với

B ở cùng nhiệt độ áp suất theo tỉ lệ th ể tích (1 : 15) được hỗn hợp khí D Cho

D vào bình kín dung tích không đổi V N hiệt độ và áp suất trong bình là t°c

và p atm Sau khi đốt cháy A trong bình chỉ có N2, CO2 và hơi nước với Vcoa • Vh 2 ơ = 7 : 4 đưa bình về t“C Áp suất trong bình sau khi đốt là Pi cógiá trị là

41gam CO2 và 45a

41 gam H2O Nếu thêm vào hỗn hợp X một nửa lượng A cótrong hỗn hợp X rồi đốt cháy hoàn toàn thì thu được 165a

41 gam CO2 và60,75a

41 gam H2O Biết A, B không làm m ất màu nước Br2- Công thức phân

1.1 Theo đầu bài ta có công thức phân tử của A là C6H12; của hợp chất đibrom B

là C6H i2Br2; của ankađien c và ankin C' đều là

CeHio-Khi oxi hoá c bởi KMnƠ4 đặc, nóng cho CH3COOH và CO2 Vậy ankađien c có cấu tạo đối xứng có hai nhóm CH3-CH= (chuyển thành CH3COOH) và một nhóm =CH-CH= (chuyển thành hai phân tử CO2) c là ankađien liên hợp

c là CH3-CH=CH-CH=CH-CH3 C' là CH3-C H2-C=C -C H2-C H3

B là CHa-CHa-CHBr-CHBr-CHa-CHg

A là CH3-C H2-CH =CH -CH2-C H3 Các phưcmg trìn h hoá học :

CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH3 + Br2 >

> CH3-C H2-C H B r-C H B r-C H2-C H3

CH3-C H2-C H B r-C H B r-C H2-C H3 + 2K O H )

> CH3-CH=CH-CH=CH-CH3 + 2KBr + 2H,CHa-CHa-CHBr-CHBr-CHa-CHg + 2KOH

-> CH3-C H2-C =C -C H2-C H3 + 2KBr + 2H2O

CH3-CH =CH -CH=CH -CH3 + 9 [ 0 ] > 2CH3COOH + 2CO2 + H2O

1.2 11CO2 = 0,6 (mol); iih ^ o = 0,525 (mol)

—> ne = 0,6 - 0,525 = 0,075 mol -> IIA = 0,175 - 0,075 = 0,1 mol

^ , (a + b = 0,25 ịa = 0,15

3a + 4b = 0,85 |b = 0,l 0,15.44.100%

-> mz = 12.018 + 2.1,3 = 4,76 gam

Theo định luật bảo toàn khối lượng :

my = mx = 26.0,18 + 0,025.40 + 2.0,27 = 6,22 mol -> Khôi lượng bình đựng dung dịch brom tăng :

CijH2iỊBr2

— 12 6

Khối lượng mol trung bình của hai anken là ; M = ’ = 42g/mol

Vì hai anken có cùng thê tích nên : M— Mi + M2

CsHe-II B ài tập trắc n gh iệm

1.12D 1.13B 1.14D 1.15B 1.16C 1.17C 1.18D 1.19B 1.20B 1.21C1.22C 1.23A 1.24A 1.25A 1.26B 1.27B 1.28A 1.29C 1.30A 1.31A1.32C 1.33B 1.34C 1.35D 1.36A 1.37B 1.38B 1.39A 1.40D 1.41B1.12, n CaC0 3

Theo định luật bảo toàn khối lượng : H = mx = m

Đốt cháy m gam hỗn hợp X cũng là đốt cháy m gam C4H10, để đcfn giản ta

thay vì đốt cháy X bằng đốt cháy C4H10.

Theo ĐLBTNT ta có : mx = mc + niH = 1,2 + 0,28 = 1,48 gam

Ta có : 2n0 2 = 2nc0 2 + Hcoa = 1,2 (mol) > nn^o

1 2

-> X gồm 1 anken và 1 ankin n = = 3

0,4Công thức của hai chất trong X là C3H4 và C3H6.

- Khôi lượng khí thoát ra khỏi bình nước brom :

nikhí = 4.5,75.0,1 = 2,3 gamKhôi lượng bình đựng nước brom tăng là khôi lượng C2H2 và C2H4 hấp thụ :

^bình brom tăng — ưix ~ nikhí = 22.0,5 — 2,3 — 8,7 gam

1.18 nc0 2 = ncacog = 0.085 mol; = A o ,7 = 0,14 mol

-> nfj^o= 0,085 + 0,025 = 0,11 mol -> a = 44.0,085 + 18.0,11 = 5,72 gam

Số mol của hiđrocacbon X còn lại :

nx - - 0,025 = 0 , 0 1 mol = ng ^ X là anken (CmH2in)

1.19 n

14m.0,01 = 0,56 -> m = 4 -> Công thức phân tử của X là C4H8

10 CaC03

100 = 0,1 mol

CO2 + Ca(OH) 2 > CaCOgị + H2O

0,1 < - 0,1

nibình tàng = n i c 0 2 ™ I Ỉ 2 0

niH aO = n^bình tâng - nicoa = ~ 44.0,1 = 2,7 gam - > U h ^ o = 0,15 mol

^ mc = 12nc02 = 1,2 gam; niH = 2nH20 = 0,3 gam

-> mc + niH = 1,5 gam < 2,3 gam -> X có chứa c , H, 0.

nca(O H )2 = X + y = 0,2 mol ^ mkết tủa = 109(x + y) + 197y = 39,7

^ y = 9,1 mol -> X = 0,1 mol 11CO2 = X + 2y = 0,3 mol

nibình tăng - 1^ C 0 2 ^ Ỉ Ỉ 2 0

^ mn^o = m bình tàng - mc0 2 = 16,8 - 44.0,3 = 3,6 gam -> riH^o = 0,2 mol

^C0 2 ^ ^H2 0 X là ankin hoặc ankađien (CnH2n-2)

°02 ' X + —y'

4 a = 0,675 -> ay = 1,1

^ x : y : z = 4 : l l : l

-> Công thức thực nghiệm của X là (C4HiiN)n

Điều kiện : l l n < 2.4n + 3 - > n < l - > n = l - > CTPT của X là C4H11N.

nidung dịch tăng = (mCOg )hấp thụ “ ^kê't tủa

^ ^HgO ~ ^dung dịch tăng ^kết tủa ~ ^COg “ 10 — 44.0,3 — 5,4

1.27 njỊ^o - - 0.35 mol; nc02 - TrT - 0,25 mol < Hịị^o

-> CTPT của hai hiđrocacbon trong X là C2H6 và CaHg

1.28 + Công thức của X là (CH)n hay CnHn CTTQ của X là CnH2n+2-2a

+ Theo đề ra ta có : 2n + 2 - 2a = n ^ n = 2a - 2

+ 1 mol X phản ứng được với 4 mol H2 nên X có 4 liên kết đôi

+ 1 mol X phản ứng được với 1 mol Br2 trong dung dịch nên X phải có 1 liên kết đôi ở phần mạch hở của phân tử Vậy X có 3 liên kết đôi ở mạch vòng Suy ra X có 1 vòng

Vậy a = 4 + l = 5 ;n = 2.5 - 2 = 8

CTPT là CgHg CTCT thu gọn là C6H5-CH=CH2

1.29 mhSn hơp = mc + niH = -12 -2 = 6 (gam).

9 451.30 Hankan — ^H2 0 ^C0 2 ^ ^CƠ2 ~ ^H2 0 ~ ^ankan “ 0,15 — 0,375 moi

CO2 + Ca(0 H) 2 > CaCOgị + H2O'^CaCOs “ ^C0 2 ~ 0,375 mol; mcaQOg = 0,375.100 = 37,5 gam

25,2

1,31, nH2O

18 = 1,4 mol; iico„ = 1 mol UHgO > » 0 0 2

Hai hiđrocacbon thuộc dãy ankan Gọi n là số nguyên tử c trung bình ;

A + Br2 : + k B ra > CHH2_^2-2k®''2k

0,0072 ^ 0,0072knsr = 0,0072k = 0,012 ^ ĩẽ = 1,667 -> kx = 1 < k = 1,667 < ky = 2

Ta có hệ :

= a + b = 0,0072

Ĩ = Ì Í ^ 1 , 6 6 70,0072

nidd giảm - n ik ê t tủa ( ™ C 0 2 ^ H 2 0 ^hấp thụ

™H2 ơ = “ kết tủa “ (“ CO2 + “ dd giảm) = 1,584 gam

44 lo - 0,15 mol -> npo, > ^HoO

-> Hai hiđrocacbon thuộc dãy đồng đẳng ankin

-> nankin = 0,25 - 0,15 = 0,1 mol

Đặt công thức chung của hai ankin là CnH2ĩĩ_ 2 • 0,1 niol

Khối lượng bình Br2 tăng 6,7 gam là số gam của hiđrocabon không no.

Đ ặt CTTB của hai hiđrocacbon mạch hở là CjjH2ji+2-2ã là số liên k ết n trung bình)

H ,

Mx =cỉ(x/h2)-Mh2 =7,5.2 = 15 (g/mol); My =d(Y/H2)-MH2 =18 (g/mol)

Vì % th ể tích không phụ thuộc vào số mol hỗn hợp nên ta giả sử sô' mol hỗn

hợp X là 1 mol ^ m x = m y = 15 gam

15 5-> nv = — = — mol —> np ỊT

Vì nhiệt độ và thể tích không đổi nên áp suất tỉ lệ với số mol khí, ta có :

°^HoO n +1 1,75 n =

6 —> A là C6H14

-Đốt B thu được nco = 3 - 1,5 = 1,5 mol và nỊj2 0= 2,5 - 1,75 = 0,75 mol

Như vậy — = 1 -)• Công thức tổng quát của B là (CH)n vì X không

n^^ 0, 75x 2 1làm m ất màu nước brom nên B thuộc aren -> B là CfiHfi

làm m ất màu nước brom nên B thuộc aren -> B là CeHe

1.41 Chọn a = 82 gam Đốt X và m gam D (CxHy) ta có :

275

nCO2

nH2O

4494,518

= 6,25 mol

= 5,25 mol19

C0ĨỈ14 + — O2 ^ 6CO2 + 7H2O

Đô"t 82 gam hỗn hợp X thu được :

n^o = 0,5 X (6 + 6) = 6 mol; iiịị^o = 0,5 X (7 + 3) = 5 mol

Đốt cháy m gam D thu được :

n^Og = 6,25 - 6 = 0,25 mol; = 6,25 - 5 = 0,25 mol

Do nco = 0 ^ D thuộc dãy anken CnH2n

+ Trong phản ứng crackinh số mol khí sau phản ứng tăng nhưng khốỉ lượng

không đổi vì hàm lượng c và H trong X và Y như nhau -> nx < ny ^ Pi < P2

Lưu ý : Khi đốt cháy một hay một hỗn hợp các hiđrocacbon thuộc cùng dãy đồng

đẳng mà thu được nc0 2 < o hoặc » 0 > l,5nco thì các hiđrocacbon đóthuộc dãy đồng đẳng ankan và nhh = nH^o - » 0 0 2 “ l>hnc0 2 )•

• Oxi hoá không hoàn toàn ; Nếu không đủ oxi, ankan bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài CO2 và H2O còn tạo ra các sản phẩm như c o , muội than, không

những làm giảm năng suất tỏa nhiệt mà còn gây độc hại cho môi trường

Khi có chất xúc tác, nhiệt độ thích hợp, ankan bị oxi hoá không hoàn toàn tạo th àn h dẫn xuất chứa oxi

Ví dụ : CH4 + O2 > HCHO + H2O

Nếu mạch cacbon dài, khi oxi hoá có thể bị bẻ gãy

Ví dụ : CH3CH2CH2CH3 + O2 )■ CH3COOH + H2O

d) P h ản ứng p h à n hủy

• Phân hủy bởi nhiệt : CnIỈ2n+ 2 > nC + (n + 1)H2

• Phân hủy bởi clo : CnĩỈ2n+2 + (n + 1)C1 2 > nC + 2(n + 1)HC1

b) Phương p h á p g iả m m ạch cacbon

• Phương pháp Dumas (xúc tác CaO và đun nóng) :

c) Phương p h á p g iữ ngu yên m ạch cacbon

• Hiđro hoá anken, ankin, ankađien tương ứng (xúc tác Ni và đun nóng) :

II XICLOANKAN (hiđrocacbon no, m ạch vòng) C„H 2n (n > 3)

1 T ính ch ấ t h oá học

• Phản ứng cộng mở vòng của xiclopropíui và xiclobutan :

+ H2 > CH3-C H2-C H3

propan+ B ra > CH2Br-CH2-C H2Br

1,3-đibrompropan+ H B r > CHg-CHa-CHaBr

1-brompropanXiclobutan chỉ cộng với hiđro :

H ư ớ ng d ẫ n g iả i16,8

A + CI2 Cho 1 sản phẩn th ế duy nhất -> A có tâm đối xứng

Hướng dẫn g iả i 37,4 p, Q (- I 44,8 -

• nc02 = = 0,85 mol; tio^ = = 1,4 mol