Tổng hợp 100 bài toán hidrocacbon môn hóa học lớp 11 bồi dưỡng học sinh giỏi | Lớp 11, Hóa học - Ôn Luyện

Dựa vào số liệu sau, tính tỉ lệ % các sản phẩm thế thu được khi cho propan lần lượt tác dụng với clo và brom (có ánh sáng, tỉ lệ mol 1:1). Cho clo tác dụng với n-butan thu được hai sản [r]

Câu 1 Dựa vào số liệu sau, tính tỉ lệ % các sản phẩm thế thu được khi cho propan lần lượt tác dụng với clo và

LƯU Ý: Sản phẩm chính là sản phẩm thế nguyên tử H của C có bậc cao hơn

Câu 2 Cho clo tác dụng với n-butan thu được hai sản phẩm đồng phân có công thức C4H9Cl

a) Viết sơ đồ phản ứng (có điều kiện kèm theo) dạng công thức cấu tạo

b) Tính tỉ lệ phần trăm mỗi sản phẩm biết rằng nguyên tử H ở cacbon bậc hai có khả năng phản ứng cao hơn ở bậc một 4 lần

c) Thay clo bằng brom thì phản ứng sẽ xảy ra nhanh hơn hay chậm hơn, sự chênh lệch về phần trăm của hai sản phẩm sẽ tăng hay giảm?

Câu 3 (HSG 12 Khánh Hòa bảng B 2009-2010)

a) Tính tỉ lệ các sản phẩm monoclo hóa (tại nhiệt độ phòng) và monobrom hóa (tại 1270C) isobutan Biết tỉ

lệ khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử H trên cacbon bậc nhất, bậc hai và bậc ba trong phản ứng clo hóa là 1,0 : 3,8 : 5,0 và trong phản ứng brom hóa là 1 : 82 : 1600

b) Dựa vào kết quả tính được ở câu (a), cho nhận xét về các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng các sản phẩm của phản ứng halogen hóa ankan

Câu 4 Khi cho isobutan tác dụng với clo ở 250C có chiếu sáng thu được hỗn hợp gồm 1-clo-2-metylpropan chiếm 64% và 2-clo-2-metylpropan chiếm 36% Brom hóa trong điều kiện tương tự hầu như chỉ thu được 2-brom-2-metylpropan mà không có 1-brom-2-metylpropan được tạo ra

a) Tính khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử H bậc I và bậc III trong phản ứng clo hóa nói trên b) Giải thích sự khác nhau về tỉ lệ các sản phẩm đồng phân trong mỗi trường hợp và sự khác nhau trong hai trường hợp nói trên

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

của nguyên tử H bậc I là: 64 : 9 = 7,11; %B = 36% mà isobutan có có 1H bậc III nên khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử H bậc III là: 36: 1 = 36

Khả năng phản ứng tương đối giữa H của C bậc I so với H của C bậc III là: 36 : 7,11 = 5,063

b) Do độ bền của gốc tự do các bậc và khả năng phản ứng khác nhau của clo và brom

Câu 5 (HSG 12 tỉnh Lào Cai 2012-2013) Cho butan qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu được hỗn hợp X gồm C4H10,

C4H8, C4H6, H2 Tỉ khối của X so với butan là 0,4 Xác định số mol brom tối đa phản ứng với 0,6 mol X

Nhận xét: Trong 2,5 mol X có 1,5 mol π nên trong 0,6 mol X có 0,36 mol π

Vậy số mol brom tối đa phản ứng với 0,6 mol X là 0,36 mol

Câu 6 Cho butan tác dụng với clo có chiếu sáng, thu được hỗn hợp các dẫn xuất monoclo

a) Viết phương trình hóa học và gọi tên các dẫn xuất monoclo tạo thành

b) Trình bày cơ chế của phản ứng tạo thành sản phẩm chính

b) Cơ chế phản ứng dây chuyền:

Bước khơi mào: Cl2 →askt 2Cl.

Bước phát triển dây chuyền:

Câu 7 (CASIO Long An 2011-2012) Đốt cháy 5,2 gam hỗn hợp X gồm ba hiđrocacbon cùng dãy đồng đẳng có

số mol bằng nhau bằng lượng oxi vừa đủ thu hỗn hợp Y Dẫn hỗn hợp Y vào 4 lít dung dịch Ca(OH)2 0,05M thu được a (gam) kết tủa và dung dịch Z Cho dung dịch Ba(OH)2 đến dư vào dung dịch Z thì thu thêm b (gam) kết tủa nữa, biết a + b = 49,55 Xác định công thức phân tử của ba hiđrocacbon trên

HƯỚNG DẪN

Gọi mol Ca(OH)2 đã phản ứng với CO2 lần lượt là x, y Các phản ứng xảy ra:

Ca(OH)2 + CO2 →CaCO3 + H2O

Ca(OH)2 + 2CO2 →Ca(HCO3)2

Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 →CaCO3 + BaCO3 + 2H2O

Từ đề có hệ

2 CO

x y 4.0, 05 0, 2 x 0,05

n 0,35(mol)100x 297y 49,55 y 0,15

Câu 8 (HSG 12 Đăklăk vòng 2 2009-2010) Cho 0,736 gam hỗn hợp gồm 2 ankan (tỉ lệ mol 1:1) cùng với 3,36 lít

O2 (dư, ở đktc) vào một ống úp ngược trên chậu nước Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy, đưa nhiệt độ ống về

2

+

O2 → n CO2 + ( n +1)H2O 0,736

14n 2+ → (3n 1)

2

+ 0,73614n 2+ → n 0,736

14n 2+ (mol)

Áp suất khí gây ra bởi (CO2 + O2 dư) = 758,7 – 23,7 –

6,13

⇒ (0,15 -(3n 1)

2

+

0,73614n 2+ ) + n 0,736

• X tác dụng với H2 theo tỉ lệ 1 : 5 ⇒ X có thêm 3 vòng 4 cạnh

• X tác dụng với Cl2 tỉ lệ 1 : 1, thu được sản phẩm monoclo duy nhất ⇒ X chỉ có các nhóm CH

Công thức cấu tạo X là:

Câu 10 (HSG 12 Đăklăk 2009-2010) Anken (A) có công thức phân tử C6H12 có đồng phân hình học, tác dụng với

Br2 cho hợp chất đibrom (B) Cho B tác dụng với KOH trong ancol đun nóng thu được đien (C) và một ankin (C’) Chất (C) bị oxi hóa bởi KMnO4 đậm đặc và nóng cho axit axetic và CO2

Hãy xác định cấu tạo của (A), viết sơ đồ các chuyển hóa trên

HƯỚNG DẪN

C6H12 + Br2 →C6H12Br2 KOH-HBr→C6H10 0 4

KMnO t

→CH3COOH + CO2

(B) (C: đien)

Sự oxi hóa đien có 6C cho ra CH3COOH và CO2 vậy phải có 2 mol CH3COOH và 2 mol CO2 Muốn có

CH3COOH phải có hợp phần CH3-CH=, còn CO2 là do =CH-CH=

Vậy đien (C) có cấu tạo: CH3-CH=CH-CH=CH-CH3 (hexa-2,4-đien)

B phải có 2 brom ở cacbon cạnh nhau, vậy vị trí Br là C3 và C4: CH3CH2CHBr-CHBrCH2CH3, do đó A phải có nối đôi giữa C3 và C4: CH3 -CH2 -CH=CH-CH2--CH3 (cis và trans)

Các phản ứng:

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

CH3 -CH2 -CH=CH-CH2--CH3 +Br2→CH3CH2CHBr-CHBrCH2CH3 0

KOH t

• A tác dụng Br2 theo tỉ lệ mol 1:2 ⇒ A có 2 liên kết π và 1 vòng

• A không tác dụng với AgNO3/NH3 ⇒ A không có liên kết ba đầu mạch

• Ozon phân hoàn toàn A tạo ra 2 sản phẩm hữu cơ: anđehit fomic và 3-axetyl-6-on heptanal ⇒ CTCT A:

CH3

*

Câu 12 (HSG 12 Đăklăk 2011-2012) Đề hiđro hóa 1 mol ankan A thu được 1 mol hiđrocacbon B không no, thực

hiện phản ứng ozon phân B cho ra 1 mol anđehit maleic và 2 mol anđehit fomic Xác định công thức cấu tạo của hiđrocacbon A và B Viết phản ứng xảy ra

HƯỚNG DẪN

CH3-CH2-CH2-CH3

0

2 xt,t 2H

O O

CH

+H2O/ZnHOC CH2 CHO + 2HCHO + 2H2O2

Câu 13 Hiđrocacbon X có công thức phân tử C8H10, không làm mất màu dung dịch brom Khi đun nóng X trong dung dịch KMnO4, thu được hợp chất C8H4K2O4 (Y) Cho Y tác dụng với dung dịch HCl, thu được hợp chất

C8H6O4 Lập luận để xác định công thức cấu tạo có thể có và gọi tên X

CH3-C6H4-CH3 + 4KMnO4 → KOOC-Ct0 6H4-COOK + 2KOH + 4MnO2 + 2H2O

KOOC-C6H4-COOK + 2HCl → HOOC-C6H4-COOH + 2KCl

Các CTCT có thể có của X:

o-xilen m-xilen p-xilen

Câu 14 Viết các phương trình hóa học trong sơ đồ sau đây:

Câu 15 Viết các phương trình hoá học của các phản ứng có thể xảy ra khi cho stiren, toluen, propylbenzen lần

lượt tác dụng với dung dịch KMnO4 (ở nhiệt độ thích hợp)

→3C6H5COOK + 3K2CO3 + KOH + 10MnO2↓+ 4H2O

C6H5-CH3 + 2KMnO4

0 t

→ C6H5COOK + 2MnO2↓ + KOH + H2O 3C6H5CH2CH2CH3 + 10KMnO4

0 t

→3C6H5COOK + 3CH3COOK + 4KOH + 4H2O + 10MnO2↓

Câu 16 (HSG Hóa 12 Hải Dương 2017-2018) Oxi hóa hoàn toàn hiđrocacbon A hoặc B đều thu được CO2 và

H2O có tỉ lệ mol tương ứng là 7 : 4 Hóa hơi hoàn toàn 13,8 gam A hoặc B đều thu được thể tích bằng với thể tích của 4,2 gam khí N2 ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất Cho 11,04 gam A tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 36,72 gam kết tủa; B không phản ứng với dung dịch AgNO3 trong NH3, không làm mất màu dung dịch brom, bị oxi hóa bởi dung dịch KMnO4 khi đun nóng Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo phù hợp của A và B

n = y = 4 (II) Từ (I) và (II) ⇒ x =7; y = 8

Vậy công thức phân tử của A, B là C7H8

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

Biện luận tìm công thức cấu tạo của A:

• A phản ứng với AgNO3/NH3 tạo thành kết tủa ⇒ A có liên kết -C≡CH

nA = 0,12 mol Giả sử A có a liên kết -C≡CH

Biện luận tìm công thức cấu tạo của B

• B không có phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3; không làm mất màu dung dịch brom; bị oxi hóa bởi dung dịch KMnO4 ở khi đun nóng ⇒ B là C6H5-CH3 (toluen)

Phương trình: C6H5-CH3 + 2KMnO4

0 t

→C6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O

Câu 17 (HSG 12 Đăklăk 2009-2010) Hỗn hợp khí A (đktc) gồm 2 hiđrocacbon mạch hở không phân nhánh X,

Y Lấy 268,8 ml hỗn hợp A cho từ từ qua dung dịch brom, thấy có 3,2 gam brom phản ứng và không có khí thoát

ra khỏi bình Còn nếu đốt cháy 268,8 ml hỗn hợp A thì thu được1,408 gam CO2

Xác định công thức phân tử của X, Y và tính thành phần phần trăm về số mol của X, Y trong A

HƯỚNG DẪN

Số mol A = 0,012; số mol Br2 = 0,02; số mol CO2 = 0,032 (mol)

Cho A phản ứng với dung dịch Br2 không thấy khí thoát ra khỏi bình chứng tỏ X, Y không no

Gọi công thức chung X, Y là C Hn 2n 2 2k+ − , k ≥ 1, n ≤ 4, k là số liên kết π trung bình

Bảo toàn nguyên tố C:

2 CO

n = 0,012 n = 0,032 ⇒ n =

3

8 = 2,67 ⇒ chất có ít C hơn là C

2, chất nhiều C hơn là Cn, (3 ≤ n ≤ 4)

Gọi x là số mol của chất Cn có trong 1 mol hỗn hợp ⇒ số mol của chất C2 là (1-x)

Trường hợp C 2 có 1 liên kết ππ (C 2 H 4 ), C n có a liên kết ππ

B, C, D, E, F

HƯỚNG DẪN

• B làm mất màu dung dịch Br2 nhưng không mất màu dung dịch KMnO4 → B là metylxiclopropan

xiclo-C3H5 -CH3+ Br2 → CH3-CHBr-CH2-CH2Br

• F không làm mất màu dung dịch Br2 → F là xiclobutan

• A, D, E phản ứng với H2 chỉ thu được một sản phẩm → A, D, E có cùng mạch cacbon (anken không nhánh)

trans-Suy ra A phải là but-1-en và C phải là 2-metylpropen

Câu 20 Đốt cháy hoàn toàn 10,4 gam một hiđrocacbon X rồi dẫn sản phẩm cháy qua bình 1 chứa H2SO4 đặc và bình 2 chứa 600 ml dung dịch Ba(OH)2 1M Sau phản ứng, khối lượng bình 1 tăng 5,4 gam, bình 2 tăng 37 gam đồng thời xuất hiện 78,8 gam kết tủa

a) Xác định công thức phân tử của X Biết khi làm bay hơi 10,4 gam X thu được thể tích khí bằng thể tích của 3 gam C2H6 ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất

b) X có một đồng phân X1 (có trong chương trình THPT), biết rằng khi cho 3,12 gam X1 phản ứng vừa đủ với 96 gam dung dịch Br2 5% trong bóng tối Nhưng 3,12 gam X tác dụng tối đa với 2,688 lít H2 (đktc) khi đun nóng có xúc tác Ni Viết công thức cấu tạo và gọi tên X1

= = = (loại vì y phải nguyên)

• Trường hợp 2: Dung dịch Ba(OH2 phản ứng với CO2 tạo ra hai muối Ba(HCO3)2 và BaCO3 ta tính được:

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

Câu 21 Ankađien A có công thức phân tử C8H14 tác dụng với dung dịch Br2 theo tỷ lệ mol 1: 1 sinh ra chất B Khi đun A với dung dịch KMnO4 trong môi trường H2SO4 loãng, sinh ra ba sản phẩm hữu cơ là CH3COOH, (CH3)2C=O, HOOC-CH2-COOH Xác định công thức cấu tạo của A, B và viết các phương trình phản ứng xảy ra

HƯỚNG DẪN

Đun A với dung dịch KMnO4 trong H2SO4 sinh ra: CH3COOH, (CH3)2C=O, HOOC-CH2-COOH nên công thức

cấu tạo của A là (CH3)2C=CH-CH2-CH=CH-CH3; B là (CH3)2CBr-CHBr CH2-CH=CH-CH3 hoặc (CH3)2C =

CH-CH2-CHBr-CHBr-CH3

Phương trình: 5(CH3)2C=CH-CH2-CH=CH-CH3 + 14KMnO4 + 21H2SO4 →5(CH3)2CO + 5CH2(COOH)2 + 5CH3COOH + 14MnSO4 + 7K2SO4 + 21H2O

Câu 22 Hỗn hợp X gồm các hiđrocacbon mạch hở: CH4, C2H4, C3H4 và C4H4 Nung nóng 6,72 lít hỗn hợp E chứa

X và H2 có mặt Ni làm xúc tác thu được hỗn hợp F có tỉ khối so với hiđro bằng 19 Dẫn toàn bộ F qua bình đựng dung dịch Br2 dư thấy lượng Br2 phản ứng là a gam; đồng thời khối lượng bình tăng 3,68 gam Khí thoát ra khỏi bình (hỗn hợp khí T) có thể tích là 1,792 lít chỉ chứa các hiđrocacbon Đốt cháy toàn bộ T thu được 4,32 gam nước Thể tích các khí đều đo ở đktc Các phản ứng xảy ra hoàn toàn Tính giá trị của a

HƯỚNG DẪN

T là hiđrocacbon no ⇒

2 CO

Câu 23 Hiđrocacbon C7H12 (A) bị oxi hóa bằng axit cromic tạo ra axit xiclopentancacboxylic, (A) tác dụng với

H2SO4 đặc rồi thủy phân thu được ancol C7H14O, ancol này cho phản ứng iođofom Viết cấu tạo của hiđrocacbon trên và viết các phương trình phản ứng để giải thích

Câu 24 Chất hữu cơ X có công thức phân tử là C9H9Cl Khi oxi hóa X bằng dung dịch KMnO4 trong H2SO4, đun

nóng thì thu được axit benzoic X tác dụng được với dung dịch NaOH cho hai sản phẩm X 1 , X 2 đều có công thức phân tử là C9H10O Xác định công thức cấu tạo của X, X 1 , X 2 và viết các phương trình phản ứng xảy ra

• A2 +NaOH→X2, Y2 có công thức phân tử C9H10O ⇒ A2: C6H5-CH=CH-CH2Cl (có 2 dạng cis và trans)

X2, Y2 lần lượt là: C6H5-CH=CH-CH2OH (có 2 dạng cis và trans) và C6H5-CH(OH)CH=CH2

Phương trình: 5C6H5–CH=CH-CH2Cl + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 5C6H5-COOH + 4K2SO4+ 8MnSO4 + 5ClCH2COOH + 12H2O

-Câu 25 X, Y, Z, T là các đồng phân có công thức chung C4H7Br Đun nóng X hoặc Y với dung dịch NaOH đều thu được anđehit butiric, đun nóng Z hoặc T với dung dịch NaOH đều thu được etylmetylxeton X bền hơn Y, Z bền hơn

T Viết công thức cấu trúc X, Y, Z, T và các phản ứng xảy ra

HƯỚNG DẪN

Công thức cấu trúc X, Y, Z, T:

Các phương trình phản ứng :

CH3-CH2-CH=CHBr + NaOHto→CH3-CH2-CH2-CH=O + NaBr

CH3-CH=CBr-CH3 + NaOH to→ CH3-CH2-CO-CH3+ NaBr

Câu 26 (HSG Thái Nguyên 2010) Hỗn hợp A gồm 3 hiđrocacbon X, Y, Z (Y và Z là đồng đẳng kế tiếp) Đốt

cháy hoàn toàn 672 ml A rồi dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình I chứa 52,91 gam dung dịch H2SO4 98%, bình II chứa 437,5 ml dung dịch Ba(OH)2 0,08M Kết thúc thí nghiệm nồng độ H2SO4 ở bình I còn 96,2% Bình II xuất hiện 4,925 gam kết tủa Mặt khác, khi dẫn 1209,6 ml A đi qua bình chứa dung dịch brom, nhận thấy sau phản ứng dung dịch này bị nhạt màu, khối lượng dung dịch tăng thêm 0,468 gam và có 806,4 ml khí thoát ra khỏi bình Xác định công thức phân tử của X, Y, Z và phần trăm thể tích các khí trong A, biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn

n = 0,08 0,4375 = 0,035 (mol);

3 BaCO

n = 0,045 mol

+ TH2: Ba(OH)2 phản ứng dư: thì số mol CO2 bằng số mol kết tủa:

2 CO

nó trong 672 ml là:

m hiđrocacbon không no = 0, 468.672

1209, 6 = 0,26 gam

Tìm công thức phân tử hiđrocacbon không no:

Đặt CTC hiđrocacbon không no là: CnH2n+ 2-2a (với n≥2 và a ≥ 1)

Ta có: 14n + 2 – 2a = 0, 26

0,01= 26 ⇔ 7n – a = 12 ⇒ chỉ có: n = 2 và a = 2 là thỏa mãn

Vậy CTPT của hiđrocacbon không no là: C 2 H 2 (X)

Tìm công thức phân tử và số mol hiđrocacbon no:

Theo bài ra thì hiđrocacbon no đó là Y và Z, có CTC là: C Hm 2m 2+ (với m> 1)

Số mol CO2 của nó khi đốt cháy là: 0,02m 0, 045 0,01.2

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

Vậy ta tính được phần trăm thể tích mỗi khí như sau: C2H2 (33,33%); CH4 (50,0%); C2H6 (16,67%)

Câu 27 Hợp chất A có công thức C9H8 có khả năng kết tủa với dung dịch AgNO3 trong NH3 và phản ứng với brom trong CCl4 theo tỷ lệ mol 1 : 2 Đun nóng A với dung dịch KMnO4 tới khi hết màu tím, rồi thêm lượng dư dung dịch HCl đặc vào hỗn hợp sau phản ứng thấy có kết tủa trắng là axit benzoic đồng thời giải phóng khí CO2 và

Cl2 Xác định công thức cấu tạo của A và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra

HƯỚNG DẪN

A (C9H10) + Br2 khan (bột Fe, t0) ⇒ A có vòng benzen

A (C9H10) + H2 (Ni, t0 )  → B (C9H12) ⇒ A có một liên kết đôi ở nhánh

B (C9H12) + O2 (H2SO4) → axeton ⇒ B là cumen

H3C CH

Câu 29 Cho hiđrocacbon X tác dụng với dung dịch brom dư được dẫn xuất tetrabrom chứa 75,8% brom (theo

khối lượng) Khi cộng brom (1:1) thu được cặp đồng phân cis-trans

1 Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo và gọi tên của X

2 Viết phương trình của X với:

a) Dung dịch KMnO4 (trong môi trường H2SO4)

b) Dung dịch AgNO3/NH3 c) H2O (xúc tácHg / H2 + +

4.80+

+ y

x = 75,8 ⇒ 12x + y = 102 Giá trị thỏa mãn: x = 8 , y = 6 CTPT của X: C8H6 (∆= 6)

Vì X có khả năng phản ứng với brom thoe tỉ lệ 1 : 1 và 1 : 2 chứng tỏ phân tử X có 2 liên kết π kém bền và 1 nhân thơm Vậy X là phenylaxetilen:

Br

Câu 30 Hiđrocacbon A là một chất rắn có tính dẻo, đàn hồi (11,76% H theo khối lượng) có trong mủ cây cao su Ozon phân A cho C16H16O6, khi cho một mol chất này vào nước nóng thu được 2 mol anđehit levulinic HOC[CH2]2COCH3 Hiđrocacbon B (11,11% H theo khối lượng) là chất tổng hợp đầu tiên có thành phân giống A nhưng không có tính dẻo và tính đàn hồi giống như A B được tạo thành khi đun nóng hiđrocacbon C có mặt natri;

C có thành phần định tính giống B

a) Cho biết CTCT của A, B, C

b) Sự vắng mặt của axetylaxeton trong sản phẩm của chúng chứng tỏ A có đặc trưng gì?

HƯỚNG DẪN

a) Công thức thực nghiệm của A là (C5H8)x, nó là cao su tự nhiên Các công thức thực nghiệm của B và C lần lượt

là (C2H3)y B là cao su tổng hợp polibutađien còn C là buta-1,3-đien

b) Sự vắng mặt của axetylaxeton trong sản phẩm ozon phân chứng tỏ cao su thiên nhiên có cấu trúc “đầu - đầu”

Câu 31 (HSG 12 Đăklăk 2011-2012) Hiđrocacbon A có

2 A

d = 2,5 Xác định công thức cấu tạo của A biết 1 mol

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

C C H

CH CH2

HCH

CH2

C C CH CH2

H

HCH

CH2cis-hexa-1,3,5-trien trans-hexa-1,3,5-trien

Câu 32 (HSG Lý Thái Tổ-Bắc Ninh 2014-2015) Anken A có công thức phân tử là C6H12 có đồng phân hình học, khi tác dụng với dung dịch Brom cho hợp chất đibrom B Cho B tác dụng với KOH trong ancol đun nóng, thu được ankađien C và một ankin D Khi C bị oxi hoá bởi dung dịch KMnO4/H2SO4 và đun nóng thu được axit axetic

Do B tác dụng với KOH/ancol tạo ankin D nên A không thể là (2)

Do C oxi hoá tạo axit axetic và CO2 nên C phải là: CH3-CH=CH-CH=CH-CH3 (hexa-2,4-đien)

H

C CH

C C

H3C

CH3H

H3C

H3C

C CH

Câu 34 Hai hiđrocacbon A, B đều có cùng công thức phân tử C7H14 Xác định công thức cấu tạo của A, B biết:

• Oxi hóa A bằng dung dịch KMnO4/H2SO4 tạo ra hai chất là CH3CH2COCH3 và CH3CH2COOH

• B có cấu tạo mạch thẳng và khi oxi hóa B bằng dung dịch K2Cr2O7/HCl tạo CO2

Xác định cấu tạo và gọi tên A, B Viết các phản ứng xảy ra

+ −

A có CTCT: CH=CH-CH=CH-CH=CH2 (hexa-1,3,5-trien)

A có đồng phân hình học:

HƯỚNG DẪN

A là 3-metylhex-3-en; B là hept-1-en; các phương trình phản ứng:

5CH3-CH2-CH=C(CH3)-CH2-CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 5CH3-CH2-COOH + 5CH3-CH2-CO-CH3 + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 9H2O

3CH2=CH-[CH2]4-CH3 + 5K2Cr2O7 + 40HCl → 3CH3-[CH2]4-COOH + 10CrCl3 + 3CO2 + 10KCl + 23H2O

Câu 35 Hỗn hợp khí A ở điều kiện tiêu chuẩn gồm hai olefin Để đốt cháy hết 7 thể tích A cần 31 thể tích O2 (các thể tích đo ở cùng điều kiện) Biết olefin chứa nhiều cacbon hơn chiếm khoảng 40%-50% thể tích hỗn hợp A Xác định công thức phân tử của hai olefin

Câu 36 (CASIO Vĩnh Phúc 2008-2009) Một hỗn hợp gồm hai hiđrocacbon mạch hở, trong phân tử mỗi chất

chứa không quá một liên kết ba hay hai liên kết đôi, số nguyên tử cacbon mỗi chất tối đa là 7 Đốt cháy 0,05 mol hỗn hợp thu được 0,25 mol CO2 và 0.23 mol H2O Xác định công thức cấu tạo của hai hiđrocacbon

HƯỚNG DẪN

Gọi công thức của hai hiđrôcacbon lần lượt là: CnH2n+2-2a và CmH2m+2-2b với n, m ≤ 7; a, b ≤ 2

Công thức chung của hai hiđrocacbon là: C Hn 2n 2 2a+ − Phương trình phản ứng:

= + − = ⇒ Có một hiđrocacbon có hai liên kết π

Gọi x, y lần lượt là số mol của CnH2n+2-2a và CmH2m+2-2b trong hỗn hợp

⇒ n = 7; m = 2 hoặc n = m = 5 (giống trường hợp 1)

Vậy: Hiđrocacbon là C5H12 và C5H8 hoặcC2H2 và C7H14

Câu 37 (CASIO Bạc Liêu 2009-2010) Đốt cháy một hiđrocacbon A (khí) với oxi trong một bình kín Nếu giữ

nguyên nồng độ của A và tăng nồng độ oxi gấp đôi thì tốc độ phản ứng cháy tăng gấp 32 lần Tìm công thức phân

y x 4

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

Câu 38 (CASIO Tây Ninh 2013-2014) X là hỗn hợp chứa hai hiđrocacbon A, B có cùng số nguyên tử cacbon và

hơn kém nhau 1 liên kết π Đốt cháy 8,96 lít hỗn hợp X cần vừa đủ 38,08 lít O2 và sản phẩm cháy khi dẫn qua bình

P2O5 thì làm khối lượng chất này tăng thêm 18,0 gam

a) Xác định công thức phân tử của A, B và phần trăm theo thể tích của chúng trong hỗn hợp X

b) Thêm hiđrocacbon D vào 8,96 lít hỗn hợp X được hỗn hợp Y Đốt cháy hoàn toàn Y thu được 66 gam

CO2 và 25,2 gam H2O Xác định công thức của D và phần trăm theo thể tích các chất trong hỗn hợp Y

c) Cho V lít H2 vào hỗn hợp Y rồi cho qua bột Ni nung nóng thu được khí Z có tỉ khối so với CO2 bằng 1 Tính V

(Cho biết thể tích các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn)

n =1,7 (mol)Bảo toàn oxi tính được:

2 CO

n =0,6(mol)⇒

2 H

V =13,44(lít)

Câu 39 Hỗn hợp hơi X gồm hiđro, một anken, một ankin có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử, có tỉ khối so với hiđro bằng 7,8 Sau khi dẫn hỗn hợp qua Ni nung nóng để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với hỗn hợp X là 20

9 Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của anken, ankin và phần trăm theo

Vậy đặt trong 1 mol hỗn hợp đầu có

n 2n

n 2n 2 2

2 H

%V =65%

2 Khi đồng trùng hợp buta–1,3–đien với stiren, ngoài cao su Buna–S còn có một số sản phẩm phụ, trong đó có

chất A mà khi hiđro hóa hoàn toàn chất A thu được chất B (đixiclohexyl) Viết phương trình hóa học của các phản ứng tạo thành cao su Buna–S, A và B dưới dạng công thức cấu tạo

16x 28y 26z 8, 6

y 2z n 0,31

HS tự tính phần trăm khối lượng và thể tích

Câu 42 Trong một bình kín dung tích không đổi chứa hỗn hợp X gồm 0,07 mol CH≡CH; 0,05 mol CH≡C–

CH=CH2; 0,1 mol H2 và một ít bột Ni Nung nóng bình để thực hiện phản ứng thu được hỗn hợp Y gồm 7 hiđrocacbon có tỉ khối hơi đối với H2 là 19,25 Bằng phương pháp thích hợp tách lượng hỗn hợp Y thu được m gam hỗn hợp Y1 (gồm CH≡CH và CH≡C–CH=CH2) và 1,568 lít hỗn hợp khí Y2 (đktc) gồm 5 hiđrocacbon Biết toàn bộ lượng hỗn hợp Y2 tách được có khả năng phản ứng với tối đa 600 ml dung dịch Br2 0,1M Tính m

Câu 43 Một bình kín chỉ chứa các chất sau: axetilen (0,5 mol), vinylaxetilen (0,4 mol), hiđro (0,65 mol) và một ít

bột niken Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2 bằng 19,5 Khí X phản ứng vừa đủ với 0,7 mol AgNO3 trong dung dịch NH3, thu được m gam kết tủa và 10,08 lít hỗn hợp khí Y (đktc) Khí Y phản ứng tối đa với 0,55 mol Br2 trong dung dịch Tính m

HƯỚNG DẪN

Bảo toàn khối lượng: mX = 0,5.26 + 0,4.52 + 0,65.2 = 35,1 (gam)

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

HƯỚNG DẪN

Đặt công thức chung của X, Y, Z là C H x y

Vì tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ số mol nên chọn nA = 1,5 (mol) và nB = 3,2 (mol) Xét hỗn hợp B:

Khí thoát ra cuối cùng là CH4 (0,4 lít) nên thể tích hiđrocacbon còn lại là 0,5 lít

Gọi công thức của hiđrocacbon còn lại là CxHy, BTNT cacbon: 0,4.1 + 0,6.2 + 0,5.x = 1,5.26 2,6

16= ⇒ x = 2 Bảo toàn nguyên tố hiđro: 0,4.4 + 0,6.2 + 0,5.y = 0,75.3,2.2 ⇒ y = 4 Vậy hiđrocacbon còn lại là C2H4

Câu 45 Khi tiến hành trùng hợp buta-1,3-đien ngoài các sản phẩm polime người ta còn thu được một sản phẩm A

Xác định công thức cấu tạo của A biết:

• A có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp

• A tác dụng với H2 tạo ra đồng đẳng của xiclohexan

• Khi bị oxi hóa bởi KMnO4/H2SO4 thu được sản phẩm HOOC-CH2-CH(COOH)-[CH2]2-COOH

Viết các phản ứng xảy ra

Câu 46 (HSG 12 Quảng Ninh bảng A 2012-2013) Dẫn hỗn hợp khí A gồm một hiđrocacbon no và một

hiđrocacbon không no vào bình đựng nước brom chứa 10 gam brom Sau phản ứng thấy khối lượng bình tăng lên 1,75 gam và dung dịch X Đồng thời khí bay ra khỏi bình có khối lượng 3,65 gam

a) Đốt cháy hoàn toàn lượng khí bay ra khỏi bình thu được 10,78 gam CO2 Xác định công thức phân tử của các hiđrocacbon trên, và tính tỉ khối của hỗn hợp A so với H2

b) Cho một lượng vừa đủ nước vôi trong vào dung dịch X, đun nóng, sau đó thêm tiếp một lượng dư dung dịch AgNO3 Tính số gam kết tủa tạo thành

14m 30k 2 k 1160

C2H4Br2 + Ca(OH)2 → C2H4(OH)2 + CaBr2

CaBr2 + 2AgNO3 → Ca(NO3)2 + 2AgBr

Vậy: mAgBr = 0,0625.2.188 = 23,5 gam

Câu 47 (CASIO Long An 2012-2013) Hỗn hợp A gồm C2H2, C3H6 và C3H8 Nếu đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp A bằng lượng oxi vừa đủ rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy lần lượt qua bình 1 đựng H2SO4 đặc, dư và bình 2 đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, thấy bình 2 có 15,0 gam kết tủa và khối lượng tăng của bình 2 nhiều hơn so với khối lượng tăng của bình 1 là 4,26 gam Nếu cho 2,016 lít hỗn hợp A phản ứng với 100,0 gam dung dịch brom 24% mới nhạt màu brom, sau đó phải sục thêm 0,896 lít khí SO2 nữa thì mới mất màu hoàn toàn, lượng SO2 dư phản ứng vừa đủ với 40,0 ml dung dịch KMnO4 0,1M Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn; tính phần trăm thể tích mỗi khí trong hỗn hợp A (các thể tích khí đều đo ở đktc)

; bảo toàn nguyên tố C và H ta có: 2x + 3y + 3z = 0,15 (I) và x + 3y + 4z = 0,13 (II)

Cho A tác dụng với dung dịch Br2 thì C3H8 không phản ứng:

C2H2 + 2Br2 → C2H2Br4

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

C3H6 + Br2 → C3H6Br2

SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr

5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4

Từ phương trình kết hợp với dữ kiện đề cho ta có: 0,12.(x + y + z) = 0,09.(2x + y) hay 2x – y – 4z = 0 (III)

Giải hệ (I), (II), (III) tính được: x = 0,03 (mol); y = 0,02 (mol); z = 0,01 (mol)

gồm oxi và ozon có tỉ khối hơi so với H2 bằng 19,2 Để đốt cháy hoàn toàn 1 mol A cần 5 mol hỗn hợp B và thu được số mol CO2 bằng số mol H2O

Cho 22,4 lít hỗn hợp A đi qua bình brom dư thấy có 11,2 lít khí bay ra và khối lượng bình brom tăng thêm 27,0 gam Nếu cho 22,4 lít hỗn hợp A qua dung dịch AgNO3 trong NH3 (dư) thấy tạo thành 32,2 gam kết tủa vàng (các thể tích khí đều đo ở đktc)

a) Tính tỉ khối của A so với H2

b) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của X, Y, Z

c) Tính phần trăm theo thể tích mỗi khí trong A

n =n =1(mol) Bảo toàn nguyên tố oxi:

nO/B = 1.2 + 1 = 3 (mol) ⇒ mB = 48 (gam) ⇒nB 48 1, 25(mol) nA 0,25(mol)

= = ⇒ = ⇒ phải có một chất là C4H8 (giả sử là Y); khi đó Z có thể là C4H2 hoặc C4H4 hoặc cả Y

và Z đều có cùng CTPT C4H6 (Y, Z là đồng phân của nhau)

8x 2y 6.0,5(BTNT H) 1

y6

Tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3:

HC≡C-C≡CH + 2AgNO3 + 2NH3 → AgC≡C-C≡CAg + 2NH4NO3

m ≡ − = =0,25.159 39,75(gam) 32,2(gam)= ≠ ⇒ trường hợp này cũng loại

Vậy Y và Z đều có cùng CTPT C4H6 (giả sử Y là but-1-in: HC≡C-CH2-CH3); Z là CH3-C≡C-CH3 hoặc CH2CH=CH2 hoặc CH3-CH=C=CH2

=CH-Tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3:

Câu 49 Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon A rồi dẫn sản phẩm cháy vào bình đựng nước vôi trong thấy khối

lượng bình tăng thêm 2,624 gam Lọc thu được 2,0 gam kết tủa và dung dịch B, đun sôi dung dịch B lại thu được thêm 1,0 gam kết tủa nữa Cũng lượng A trên tác dụng với clo ở 3000C thu được hỗn hợp C gồm bốn dẫn xuất chứa clo của A là đồng phân của nhau với hiệu suất 100% Tỉ khối hơi của C so với He nhỏ hơn 46,5

a) Xác định công thức cấu tạo của A

b) Tính thành phần phần trăm theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp C? Biết tỉ số tốc độ phản ứng thế hiđro ở cacbon bậc 1, 2, 3 lần lượt là 1 : 3,3 : 4.4

→ CaCO3 + CO2 + H2O (3)

Từ (1), (2), (3) tính được:

2 CO

CH3 C CH2

CH3

CH3Cl

CH2 CH CH2

CH3

CH3Cl

(1)

(2)

(3)

(4)Isopentan có 9H bậc I; 2H bậc II; 1H bậc III Ta có tỉ lệ phần trăm mỗi sản phẩm trong C lần lượt là:

Câu 50 (Chuyên Lê Hồng Phong-TPHCM 2008) Hỗn hợp khí X gồm ankin A và hiđrocacbon B Đốt cháy hoàn

toàn 1,12 lít X thu được 2,912 lít CO2 và 2,52 gam H2O

a) Xác định công thức phân tử của A, B biết thể tích các khí đo ở đktc

b) Khi tam hợp A, ngoài sản phẩm thơm X’ còn có sản phẩm phụ Y Viết công thức cấu tạo của Y thực hiện dãy chuyển hóa sau: Y →+ H / Pd, t 2 0 Z Br 2

1:1 +

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

Vậy công thức hai chất cần tìm là C2H2 (A) và C3H8 (B)

Câu 51 (CASIO Quảng Ngãi 2009-2010) Hỗn hợp X gồm 2 olefin A và B với số mol bằng nhau Biết 14,7 gam

hỗn hợp X làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa 24 gam brom

Nếu trộn A và B với khối lượng bằng nhau thì thu được hỗn hợp Y Biết 25,2 gam hỗn hợp Y khi hợp nước hoàn toàn thì thu được 29,925 gam hỗn hợp ancol

Tìm công thức phân tử của A và B

Từ (I) có m = 14 – n thay vào (II) giải được: n = 8 hoặc n = 6

Vậy hai olefin là C8H16 và C6H12

Câu 52 Đốt cháy hoàn toàn 2,04 gam chất rắn X cần 4,032 lít O2 (đktc); sinh ra CO2 và H2O theo tỉ lệ thể tích là 6 : 7

a) Xác định công thức phân tử của X

b) Khi đun nóng X với H2SO4 đặc ở 1800C thu được hỗn hợp 3 olefin đồng phân A, B, C Ozon hóa hỗn hợp olefin đó rồi thủy phân ozonit thu được hỗn hợp 2 anđehit và 2 xeton Tìm công thức cấu tạo của X, A, B, C; gọi tên chúng và viết các phản ứng xảy ra

n 0,12(mol)22,4

Câu 53 Một hiđrocacbon A mạch hở có tỉ khối so với không khí bằng 2,759

a) Tìm công thức phân tử của A

b) Tìm công thức cấu tạo đúng của A biết khi cho 1 mol A tác ụng với dung dịch KMnO4 trong axit H2SO4

thu được 2 mol CO2 và 2 mol axit oxalic

c) A có đồng phân hình học không? Biểu diễn và gọi tên các đồng phân hình học đó

d) Cho A tác dụng với dung dịch Br2 theo tỉ lệ mol 1 : 1 thu được hỗn hợp 4 sản phẩm B, C, D, E; trong đó

E là sản phẩm có công thức đối xứng, có hàm lượng ít nhất trong hỗn hợp; B là sản phẩm đối xứng có hàm lượng cao nhất trong hỗn hợp Viết phương trình tạo ra 4 sản phẩm và trình bày cơ chế phản ứng

Vậy cấu tạo đúng của A là: CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 (hexa-1,3,5-trien)

c) A có đồng phân hình học (dạng cis và trans) như sau:

Câu 54 Cho 4,48 lít hỗn hợp X (ở 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 khối lượng bình tăng thêm 6,7 gam Xác định công thức phân tử của 2 hiđrocacbon

< < nên trong hỗn hợp chắc chắc có một anken

Khối lượng bình tăng là khối lượng hai hiđrocacbon bị giữ lại.Ta có: