+Xác định thành phần % khối lượng hoặc thể tích của hỗn hợp đầuhoặc sau phản ứng.. Chú ý quan trọng: +Trong phản ứng cộngtách Hidro hiệu số mol trước và sau phản ứng|nt-ns| bằng số[r]
Trang 1ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP PHẢN
ỨNG CỘNG VÀ TÁCH CỦA HIDROCACBON
Bài viết đã được đăng trên tạp chí HÓA HỌC & ỨNG DỤNG số 11-năm 2014
Tác giả xin chân thành cảm ơn và mong nhận được những ý kiến phản hồi từ quí thầy cô
và các bạn học sinh đã sử dụng tài liệu này! Mọi ý kiến góp ý, phản hồi về bài viết xin liên hệ với tác giả qua địa chỉ sau:
Email: info@123doc.org Hoặc https://www.facebook.com/congkiet.nguyen.31 Nguyễn Công Kiệt: Xóm Thọ Nhân, Xã Quỳnh Thọ, Quỳnh Lưu, Nghệ An
Điện thoại: 0984895477
I Lý thuyết:
Phát biểu:”tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng”
Bài toán tổng quát:Hỗn hợp X gồm Hidrocacbon chưa no và H2 nung nóng (xúc tác:Ni, Hiệu suất phản ứng:H≤100%) thu được hỗn hợp Y gồm: Hidrocacbon no, Hidrocacbon chưa no(có thể dư), H2 (có thể dư) Cho Y qua bình dựng dung dịch Brom
Các dạng câu hỏi thường gặp:
+ Lượng CO2, H2O thu được khi đốt cháy hỗn hợp sau phản ứng
+Hiệu suất phản ứng cộng Hidrocacbon
+Độ tăng khối lượng dung dịch brom (hoặc khối lượng khí thoát ra khỏi bình dd brom)
+Xác định công thức của Hidrocacbon
+Xác định thành phần % khối lượng (hoặc thể tích) của hỗn hợp đầu(hoặc sau phản ứng)
…
Công thức cần sử dụng:
Áp dụng ĐLBTKL cho hỗn hợp ta có : mt=ms
<=> nt.Mt=Ms.ns (*)
(Mt,Ms là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp trước và sau phản ứng; nt ,ns là tổng số mol của hỗn hợp trước và sau phản ứng)
Từ (*) nếu biết ba đại lượng có thể tìm được đại lượng còn lại
Chú ý quan trọng:
+Trong phản ứng cộng(tách) Hidro hiệu số mol trước và sau phản ứng(|nt-ns|) bằng số mol Hidro tham gia phản ứng(hoặc sinh ra).ΣnП cần làm no=Σn(H2 hoặc Br2 tham gia phản ứng).
+Trong phản ứng cracking số mol ankan tạo thành(không gồm ankan tham gia phản ứng) bằng số mol anken tạo thành bằng |nt-ns|.
+Khi tính hiệu suất cần để ý tỉ lệ mol các chất và tỉ lệ hệ số trong phương trình phản ứng hóa học.
II.Bài Tập:
Trang 2Bài 1 (Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2012) :Hỗn hợp X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với
H2 là 7,5 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 là 12,5 Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là
A 70% B 60% C 50% D 80%
Bài giải:
Mt=7,5.2=15, Ms=12,5.2=25;
Chọn nt=1 mol
Ta có Mt=x.2 + 28.(1-x) = 15 ( ở đây số mol H2 trước phản ứng là x )
Hay nH2=nC2H4=0,5mol
Vì phản ứng cộng H2 của Aken xảy ra theo tỉ lệ 1:1 bằng tỉ lệ số mol tính được nên hiệu suẩt phản ứng tính theo C2H4 hoặc H2
Từ (*) ta có ns=nt.Mt/Ms=0.6 mol
Nếu H=100% thì số mol hỗn hợp giảm(chính bằng số mol H2 phản ứng)=0,5 mol
Thực tế H=? số mol hỗn hợp giảm = nt-ns=1-0,6=0.4 mol
Vậy H=0,4.100%/0.5=80%
=>Chọn đáp án D.
năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất Biết rằng tỷ khối của X so với H2 là 9,1 Đun nóng X với xúc tác Ni, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y không làm mất màu dung dịch Br2 Tỷ khối của Y so với H2 là 13 Tìm CTCT của anken?
A CH2=C(CH3)2 B CH2=CH2
C CH2=CH-C2H5 D.CH3CH=CHCH3
Bài giải:
MY=13.2=26 => trong Y có H2 dư,anken phản ứng hết
Số mol hỗn hợp giảm nt-ns=nCnH2n phản ứng = x mol
Đặt nt=1 mol => nH2=1-x mol=ns
theo (*) ta có ns/nt=(1-x)/1=MX/MY=9,1/13 => x=0.3
MX=18,2=0,3.14n+2.0,7 => n=4
X + HBr tạo thành sản phẩm khử duy nhất => X có cấu tạo đối xứng
=> Chọn đáp án D.
Bài 3(Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2010) : Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,02 mol
C2H2 và 0,03 mol H2 trong một bình kín (xúc tác Ni), thu được hỗn hợp khí Y Cho Y lội từ từ vào bình nước brom (dư), sau khi kết thúc các phản ứng, khối lượng bình tăng m gam và có 280 ml hỗn hợp khí Z (đktc) thoát ra Tỉ khối của Z so với H2 là 10,08 Giá trị của m là
Bài giải:
mt=0,02.26+0,03.2=0,58 gam
ms=m + mZ=m+0.28.2.10,08/22,4 gam
từ (*) ta có mt=ms => m=0,328 gam
Chọn đáp án A.
Trang 3Bài 4(Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2013): Hỗn hợp X gồm H2, C2H4 và C3H6 có tỉ khối
so với H2 là 9,25 Cho 22,4 lít X (đktc) vào bình kín có sẵn một ít bột Ni Đun nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 bằng 10 Tổng số mol H2 đã phản ứng là
A.0,070 mol B 0,050 mol C 0,015 mol D 0,075 mol
Bài giải:
nt=22,4/22,4=1 mol
Từ (*) ta có:
ns=Mt.nt/Ms=1.9,25/10=0,925
Theo chú ý ở phần lí thuyết số mol H2 phản ứng=nt-ns=1-0,925=0,075 mol
=>Chọn đáp án D
Bài 5 (Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2013) : Trong một bình kín chứa 0,35 mol C2H2;
0,65 mol H2 và một ít bột Ni Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2 bằng 8 Sục X vào lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 đến phản ứng hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y và 24 gam kết tủa Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với bao nhiêu mol Br2 trong dung dịch?
A 0,20 mol B 0,10 mol C 0,25 mol D 0,15 mol
Bài giải:
Ta có nt= 1 mol và ns = (26.0,35 + 2.0,65)/16= 0,65 mol
nH2 phản ứng = 1 – 0,65 = 0,35 mol
nH2 phản ứng + nBr2 phản ứng = ΣnП(của C2H2cần bão hòa)=0,35.2-2.24/240
=> nBr2=0.5-0,35=0,15 mol
=>Chọn đáp án D
Bài 6(Đề thi TS ĐH Khối B – Năm 2012): Hỗn hợp X gồm 0,15 mol vinylaxetilen và
0,6 mol H2 Nung nóng hỗn hợp X (xúc tác Ni) một thời gian, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 bằng 10 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là
A 0 gam B 24 gam C 8 gam D 16 gam
Bài giải:
Ta có nt= 0,75 mol và ns = (0,15.52 + 2.0,6)/(2.10) = 0,45 mol
nH2 phản ứng = 0,75– 0,45 = 0,3 mol
nH2 phản ứng + nBr2 phản ứng = ΣnП(của C4H4 cần bão hòa)=0,15.3
nBr2=0,45-0,3=0,15 mol
mBr2=0,15.160=24 gam
=>Chọn đáp án B
Bài 7: (Đề thi TS ĐH Khối B – Năm 2011) Cho butan qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu được
hỗn hợp X gồm C4H10, C4H8, C4H6 và H2.Tỉ khối của X so với butan là 0,4 Nếu cho 0,6 mol X vào dung dịch brom (dư) thì số mol brom tối đa phản ứng là
A 0,24 mol B 0,36 mol C 0,60 mol D 0,48 mol
Bài giải:
Theo (*) Mt/Ms=ns/nt=0,4 => ns=0,4.nt=0,4.0,6=0,24
nH2 bị tách ra=nBr2 cộng vào = nt-ns=0,36 mol
=>Chọn đáp án B
Trang 4Bài 8(Đề thi TS ĐH Khối A – Năm 2011) : Hỗn hợp X gồm C2H2 và H2 có cùng số mol Lấy một lượng hỗn hợp X cho qua chất xúc tác nung nóng, thu được hỗn hợp Y gồm
C2H4, C2H6, C2H2 và H2 Sục Y vào dung dịch brom (dư) thì khối lượng bình brom tăng 10,8 gam và thoát ra 4,48 lít hỗn hợp khí (đktc) có tỉ khối so với H2 là 8 Thể tích O2
(đktc) cần để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y là
Bài giải:
Theo (*) mt=ms hay mX=mY=10,8+4,48.2.8/22,4=14 gam
nC2H2=nH2=x mol
Ta có thể qui đổi X là C:2x mol và H2:2x mol.Ta có 2x(12+2)=14 => x=0,5
Đốt cháy Y như đốt cháy X
X cháy tạo thành CO2:2x mol và H2O:2x mol (bảo toàn nguyên tố C, H )
Bảo toàn nguyên tố oxi: nO2=nCO2 + 1/2nH2O =2x + x=1,5 mol, VO2=1,5.22,4=33,6
=>Chọn đáp án C.
Bài 9 (Đề thi TS Cao Đẳng – Năm 2012): Nung một lượng butan trong bình kín (có xúc
tác thích hợp) thu được hỗn hợp khí X gồm ankan và anken Tỉ khối của X so với khí hiđro là 21,75 Phần trăm thể tích của butan trong X là
A 50,00% B 33,33% C 25,00% D 66,67%
Bài giải:
Mt/Ms=ns/nt=58/(21,75.2)=4/3 Đặt nt=3 mol =>ns=4 mol
ns-nt=1mol=số mol anken=số mol ankan(không gồm butan)
=> nC4H10 trong X=ns-(nanken+nankan(≠C4H10))=4-2=2
%V=%n=2.100%/4=50%
=>Chọn đáp án A.
Nguyễn Công Kiệt
Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng.
Điện Thoại:0984895477
Email: info@123doc.org