ĐỂ GIẢI NHANH bài tập đốt CHÁY CHẤT hữu cơ

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

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 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

123

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 dư

CH

C H

C H

1442443

1 424 3 Theo giả thiết và bảo tồn khối lượng, ta cĩ :

2

Br







14243

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

+

CH C H

0,044

2

Quy đổi O2 và O3 thành O Theo bảo tồn

electron và bảo tồn khối lượng, ta cĩ :

? 0,022 0,022

(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,

Al4C3, Ca vào nước, thu được hỗn hợp X gồm 3

khí, trong đĩ cĩ hai khí cĩ cùng số mol Lấy

8,96 lít hỗn hợp X (đktc) chia làm 2 phần bằng nhau Phần 1 cho vào dung dịch AgNO3 (dư) trong NH3, sau phản ứng hồn tồn thấy tách ra

24 gam kết tủa Phần 2 cho qua Ni, đun nĩng thu được hỗn hợp khí Y Thể tích O2 vừa đủ (đktc) cần dùng để đốt cháy hồn tồn Y là:

A. 5,6 lít B. 8,4 lít

C. 8,96 lít D. 16,8 lít

(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

−

−

Gọi a là số mol H2 phản ứng Theo sự bảo

tồn số liên kết π, 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











14243 14243

14243

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

C H O CO CaCO

? 0,5

O

O (đktc)

50

100











14243

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

C V= 4,48a D V= 8,96a

(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







⇒ =

14243

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

A 15,47 B 17,81

C 15,48 D 17,80

(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 X với O2, ta cĩ :

2

2

n 2 n

C H O C H O

0,55 0,5

8

16







Suy ra :

n 2 n

C H O

3,2

n

3

14.3,2

3



=







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



=









14243

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

COOH NaHCO CO

O/axit COOH

0,3

0,3 0,1125

CO C

H O H

−

−













=

=

{ {

BaCO Ba(OH) CO

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 :

O O

N

:

−









Áp dụng bảo toàn khối lượng cho hỗn hợp X,

bảo toàn electron trong phản ứng đốt cháy X và

bảo toàn nguyên tố C, ta có :

3

? 3,83

?

CaCO













Ví dụ 12: Thuỷ phân hoàn toàn 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 nhóm -NH2 và một nhóm -COOH)

Đốt cháy toàn 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

C 8,62 D 7,18

(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT chuyên KHTN

Huế, năm học 2013 – 2014)

Hướng dẫn : Đặt công thức phân tử trung

bình của X1, X2 là C Hn 2n 1+O N.2

Áp dụng bảo toàn nguyên tố C và bảo toàn

electron trong phản ứng đốt cháy X1 và X2, ta có:

{

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)

+ −

14444244443

Theo bảo toàn nguyên tố C, ta có :

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, có một nhóm –COOH và một nhóm –NH2 Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X bằng

O2 vừa đủ, thu được sản phẩm gồm CO2, H2O và

N2, có tổng khối lượng là 40,5 gam Nếu cho 0,15 mol Y tác dụng hoàn toàn với NaOH (lấy

dư 20%), sau phản ứng cô cạn dung dịch thu

được bao nhiêu gam chất rắn ?

A 9,99 gam B 87,3 gam

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 :

n 2n 1 2 2

n 2n 1 2 2

+ +





Theo giả thiết và bảo toàn electron và bảo toàn khối lượng, ta có :

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 toàn khối lượng, ta có :

2 0,15 mol 0,9 mol 0,15 mol

Y NaOH chaát raén H O 0,15.360 (0,9 0,9.20%)40 ? 0,15.18

+









14243

chaát raén