Chuyên đề Bài toán về hiđrocacbon

ậy A là C2H4 (1đ)
b, Gọi công thức B là CxHy và đặt VB = V0
 Ta có :C2H4 + (x+ ) O2 xCO2 + H2O 
 VO2 (x + )V0
 =	x + 
 VCxHy V0
x, y phải thoả mãn điều kiện :
x, y là những số nguyên dương
2x-2 Ê y Ê 2x+2
Chỉ có nghiệm x=y=2 thoả mãn . Vậy B là C2H2 
C, Ta có : CnH2n + (n+ )O2 nCO2 + nH2O
-Theo PTHH VCO2= VH2O(hơi )
Nếu lấy VCnH2n =1 thì Vđầu = 1+ n + 
Vcuối =Vđầu -> 1= -> n=2 Vậy C là C2H4 
Bài 3: Hỗn hợp A gồm các khí mêtan, êtylen và axêtylen.
	a. Dẫn 2,8 lít hỗn hợp A ở đktc qua bình đựng dung dịch nước Brôm thấy bình bị nhạt màu đi một phần và có 20g brôm phản ứng.
	b. Mặt khác đốt cháy hoàn toàn 5,6 lit A đktc rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy qua bình đựng 175,2 gam dung dịch NaOH 20% sau thí nghiệm thu được dung dịch chứa 1,57% NaOH.
	Tính % theo thể tích của mỗi khí có trong hỗn hợp A.
Hướng dẫn:
Gọi x, y, z lần lượt là các số mol của CH4 , C2H4 và C2H2 có trong 2,8 lít hỗn hợp:
	 nhh = = 0, 125 mol
 Khi cho 2,8 lít hỗn hợp đi qua bình đựng nướcBrôm chỉ có C2H4 và C2H2 phản ứng
	Phương trình phản ứng: 
	C2H4 + Br2 -> C2H4Br2
	C2H2 + 2 Br2 -> C2H2Br
	Ta có: nBr2 = y + 2z = = 0, 125	
	Đốt cháy 5,6 lít hỗn hợp
	CH4 + 2O2 -> CO2 + 2h2O 
	2x 2x
	C2H4 + 3O2-> 2CO2 + 2H2O 
	2y 4y
	2C2H2 + O2 -> 4 CO2 + 2 H2O
 	2z 4z
	Ta có: n CO2 = 2x + 4y + 4z = 0,375 + y 	
	n NaOH = 0,876 mol
	CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O 
	1mol 2mol
	 n NaOH phản ứng = 2n CO2 = 0,75 + 2y
	 n NaOH dư = 0, 876 - 0,75 - 2y = 0,126 - 2y 
	Ta có hệ phương trình 	
	Giải hệ ta được: y = 0,025 	
	 x = z = 0, 05
	% CH4 = 40% 	
	% C2H4 = 20% 
	% C2H2 = 40% 	
Bài 4: Hỗn hợp A gồm CH4, C2H2 và một hiđrocacbon X có công thức 
CnH2n +2. Cho 0,896 lít hỗn hợp A đi qua dung dịch Brom dư để phản ứng xảy rảy ra hoàn toàn, thấy thoát ra 0,448 lít hỗn hợp hai khí .
	Biết rằng tỷ lệ số mol CH4 và CnH2n+ 2 trong hỗn hợp là 1:1, khi đốt cháy 0,896 lit A thu được 3,08gam CO2 (ở ĐKTC).
a- Xác định công thức phân tử của Hiđrocacbon X 
 b- Tính thành phần % theo thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp A.
Hướng dẫn:
a- Khi cho hỗn hợp A qua dung dịch brom dư, có phản ứng:
	C2H2 + 2Br2 	C2H2Br4	
 Vì phản ứng xảy ra hoàn toàn và có hai khí thoát ra khỏi dung dịch brom, nên hai khí đó là CH4 và CnH2n+ 2 
Theo đề bài, VC2H2 tham gia phản ứng là: 0,896 - 0,448 = 0,448 (lít) 
Vậy số mol C2H2 là: 	0,448 = 0,02 (mol) 	
	22,4
Gọi số mol của CH4 là x. Theo bài => số mol của CnH2n + 2 cũng là x.
Vậy ta có: x + x = 0,448 = 0,02 => x = 0,01.	
	 	22,4
Phương trình hoá học của phản ứng đốt cháy hỗn hợp:
2C2H2 + 5O2 	4CO2 + 2H2O	
0,02 mol 	0,04 mol 
CH4 + 2O2 	CO2 + 2H2O	
0,01 mol	0,01mol
2CnH2n + 2 + (3n + 1) O2 	2nCO2 + 2 (n +1)H2O	
0,01 mol	0,01,n mol
Vậy ta có: nCO2 = 0,04 + 0,01 +0,01n = 3,08 	 => n = 2 
	 44	
	Vậy công thức phân tử của hiđrocacbon X là C2H6 	
b- Tính % thể tích các khí:
	% VC2H2 = 0,448: 0,896 x 100% = 50% 	 	
	% VCH4 = % VC2H6 = (100% - 50%) : 2 = 25% 	 
Bài 5: Người ta đốt cháy một hidrôcacbon no bằng O2 dư rồi dẫn sản phẩm cháy đi lần lượt qua H2SO4 đặc rồi đến 350ml dung dịch NaOH 2M thu được dung dịch A. Khi thêm BaCl2 dư vào dung dịch A thấy tác ra 39,4gam kết tủa BaCO3 còn lượng H2SO4 tăng thêm 10,8gam. Hỏi hiđrô các bon trên là chất nào ?
Hướng dẫn:
- Sản phẩm cháy khi đốt Hiđrô cac bon bằng khí O2 là CO2; H2O; O2 dư. Khi dẫn sản phẩm cháy đi qua H2SO4 đặc thì toàn bộ H2O bị giữ lại (do H2SO4 đặc hút nước mạnh), do vậy lượng H2SO4 tăng 10,8gam, chính bằng lượng nước tạo thành ( = 10,8gam), khí còn lại là CO2, O2 dư tiếp tục qua dung dịch NaOH, xảy ra phản ứng giữa CO2 và NaOH	
CO2 + 2NaOH đ Na2CO3 + H2O 	(1)	
	CO2 + NaOH đ NaHCO3	(2)
	Tuỳ thuộc vào số mol của CO2 và NaOH mà có thể tạo ra muối trung hoà Na2CO3 lẫn muối axit NaHCO3)
* Trường hợp 1: 	 
NaOH dư, sản phẩm của phản ứng giữa CO2 và NaOH chỉ là muối trung hoà. Dung dịch A gồm Na2CO3 + H2O
Khi phản ứng với dung dịch BaCl2, toàn bộ muối gốc cacbonat bị chuyển thành kết tủa BaCO3.
	Na2CO3 + BaCl2 đ BaCO3 + 2NaCl	(3)	
Ta có:	= 
 Vì:	= 
	đ = 0,2 (mol)	
Trong khi: = 
Suy ra: Tỷ số không tồn tại hiđrô các bon no nào như vậy vì tỷ số nhỏ nhất là ở CH4 cháy	
* Trường hợp 2:	
- Như vậy NaOH không dư. Nghĩa là NaOH phản ứng hết. Đồng thời tạo ra cả muối axít và muối trung hoà (cả phản ứng (1) và (2) đều xảy ra, lượng CO2 phản ứng hoàn toàn, lượng CO2 bị giữ lại hoàn toàn)	
- Theo phương trình (1)	n NaOH ban đầu = 0,35 . 2 = 0.7 (mol)
	nNaOH = 2. = 2 . = 2 . 0,2 = 0,4 (mol)
đ ở (1) = 0,2 (mol)	(*)	
Lượng NaOH còn lại: 0,7 - 0,4 = 0,3 (mol). Tham gia phản ứng (2)	
- Theo phương trình (2): = n NaOH = 0,3 (mol) (**)	
- Vậy từ (*), (**) lượng khí CO2 tạo thành trong phản ứng cháy là 
	 = 0,2 + 0,3 = 0,5 (mol)	
Gọi CTHH hiđrô các bon no là CnH2n+2 (n ³ 1)
Phản ứng cháy;
	CnH2n+2 + đ n CO2 + (n + 1)H2O	
Do đó; 	
Vậy hiđrô các bon cần tìm có công thức hoá học C5H12	
Bài 6: Cho biết X chứa 2 hoặc 3 nguyên tố trong số các nguyên tố C; H; O.
1/ Trộn 2,688lít CH4 (đktc) với 5,376lít khí X (đktc) thu được hỗn hợp khí Y có khối lượng 9,12g. Tính khối lượng phân tử X.
2/ Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợpY. Cho sản phẩm cháy hấp thụ hết vào dung dịch chứa 0,48 mol Ba(OH)2 thấy tạo ra 70,92g kết tủa. Xác định CTPT và viết CTCT của X.
Hướng dẫn: 
1/ Số mol các chất = = 0,12 mol
 nx = = 0,24 mol
 mx = 9,12 . 0,12 . 16 = 7,2
 => Mx = = 30
2/ Các PTHH có thể xảy ra gồm:
 CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O (1)
 CxHyOz + (x + - )O2 -> xCO2 + H2O (2) 
 CO2 + Ba(OH)2 -> BaCO3 + H2O (3) 
 CO2dư + H2O + BaCO3 -> Ba(HCO3)2 (4) 
Xảy ra 2 trường hợp:
 a, Trường hợp 1: CO2 thiếu -> không có PTHH(4)
 = = = 0,36 mol
lượng CO2 do CH4 tạo ra theo PT (1) = = 0,12 mol. Do đó lượng CO2 do X tạo ra = 0,36 - 0,12 = 0,24 mol. Như vậy số nguyên tử C trong X = = 1
 12 . 1 + y + 16z = 30 hay y + 16z = 18.
 Cặp nghiệm duy nhất z = 1 và y = 2 O 
 => CTPT là CH2O CTCT là H - C 
 H
 b, Trường hợp 2: CO2 dư có PTHH (4)
 Lúc đó n CO2 = 0,48 + ( 0,48 - 0,36 ) = 0,6 mol
 đủ dư
 do X tạo ra = 0,6 - 0,12 = 0,48 mol
 -> nguyên tử C trong X = = 2
 ta có 12 . 2 + y + 16z = 30
 24 + y + 16z = 30 y + 16z = 6
 Cặp nghiệm duy nhất z = 0 ; y = 6 H H 
 CTPT là C2H6 CTCT là H - C - C - H 
 H H 
Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn 1 hỗn hợp khí gồm 2 hidrocacbon có công thức tổng quát CnH2n và C mH2m + 2. (4 ³ m ³ 1); (4 ³ n ³ 2) cần dùng 35,2g khí O2.
 Sau phản ứng thu được 14,4g H2O và lượng khí CO2 có thể tích bằng thể tích của hỗn hợp khí ban đầu.
a. Tính % thể tích của hỗn hợp khí ban đầu.
b. Xác định CTPT và CTCT cơ thể có của các hidrocacbonat nói trên.
n = =1,1 mol
n = = 0,8 mol
Gọi a, b lần lượt là số mol của 2 hiđrocacbon CnH2n và CmH2m + 2
Ta có PTHH
CnH2n +O2 à n CO2 + n H2O
 a. na na
CmH2m + 2 + à m CO2 + (m +1)H2O
 b (). b mb (m+1)b
n = + b = 1,1 (1)
n = na + (m+1)b = 0,8 (2)
n CO2 = na + mb = (a+b) (3)
Giải hệ PT ta được a = 0,2 
 b = 0,1
à % CnH2n =0,2/0,3 x 100% ằ 66,7% 
a. % CmH2m + 2 = 100% - 66,7% = 33,3 %
b. na + mb = ( a +b)
à 0,2n + 0,1m = x 0,3
2n + m = 7
n
2
3
m
3
1
à Các hiđrocacbon có CT: C2H4 và C3H8
 C3H6 và CH4
Bài 8: Cho hỗn hợp A gồm C2H4 và C2H2. Lấy 2,96g hỗn hợp A đem đốt cháy hoàn toàn thu được m1g CO2 và m2g H2O. Lấy 0,616 lít A(đktc) cho phản ứng với lượng dư nước Brôm thấy có 6,8g Br2 tham gia phản ứng (phản ứng xảy ra hoàn toàn).
	a, Viết PTPƯ.
	b, Tính % theo khối lượng và theo thể tích của mỗi hiđrocacbon trong A.
	c, Tính m1 và m2.
a) (1 điểm) C2H4 + O2 đ 2CO2 + 2H2O (1) 
	C2H2 + O2 đ 2CO2 + H2O (2) 
	C2H4 + Br2 đ C2H4Br2 (3) 
	C2H2 + 2Br2 đ C2H2Br4 (4) 
	b) và 
	Gọi số mol C2H4 là a mol
 C2H2 là b mol
 Theo PT (3) và (4) ta có hệ PT: 	mtrong 0,0275 mol hỗn hợp : 0,0125.28 = 0,35 g.
	mtrong 0,0275 mol hỗn hợp : 0,015.26 = 0,39g.
	Tổng khối lượng = 0,35 + 0,39 = 0,74 g
Tỷ lệ 2,96g : 0,616 lít = 2,96 : 0,74 = 4:1 
đ Số mol C2H4 và C2H2 trong 2,96 g hỗn hợp là:
	 n
	 n
	% C2H4 theo V bằng: 
	% C2H2 theo V bằng 100%- 45,45% = 54,55% 
	% C2H4 theo m bằng 
	% C2H2 theo m bằng 100%- 47,3%= 52,7% 
	c, Tính m1, m2
	Theo PT (1) và (2):
	n= 2n+ 2n = 0,1 + 0,12 = 0,22 (mol)
đ m1 = 0,22.44= 9,68(g) 	
n = 2n+ 2n = 2.0,05 + 0,06 = 0,16 (mol)
	đ m2 = 0,16.18 = 2,88(g) 
Bài 9: Cho 3,36 lít hỗn hợp khí A (ĐKTC) gồm hiđro cacbon X có công thức CnH2n + 2 và hiđro cacbon Y (công thức CmH2m) đi qua bình nước Brom dư thấy có 8 gam brom tham gia phản ứng. Biết 6,72 lít hổn hợp A nặng 13 gam, n và m thoả mản điều kiện: 2 Ê n; m Ê 4.
Tìm công thức phân tử 2 hiđro cacbon X; Y.
Hướng dẫn:
Cho hổn hợp khí qua dd nước brom
 	X: CnH2n + 2 + Br2 đ Không phản ứng
 	Y: CmH2m + Br2 đ CmH2mBr2 
Gọi số mol X, Y trong hỗn hợp lần lượt là a và b ta có:
 a + b = = 0,15 (mol)
 nY = nBrom = b = = 0,05 (mol ị a = 0,1 mol 
Theo khối lượng hỗn hợp:
(14n + 2)0,1 + 14m . 0,05 = 13 . = 6,5
 Rút gọn: 2n + m = 9 
Vì cần thoả mản điều kiện 2 Ê n; m Ê 4. ( m, n nguyên dương)
Chỉ hợp lí khi n = m = 3
Vậy công thức phân thức phân tử X là C3H8; Y là C3H6.
Bài 10: Một hỗn hợp gồm khí Metan, Etilen có thể tích 5 lít được trộn lẫn với 5 lít khí Hiđro rồi nung đến 2500C có bột kền xúc tác cho đến khi phản ứng kết thúc. Sau khi trở lại những điều kiện lúc đầu. Về nhiệt độ và áp suất thể tích tổng cộng chỉ còn lại 8 lít được dẫn qua dung dịch nước Brom. Hỏi 
	1) Dung dịch Brom có bị mất màu không ?
	2) Tính thành phần % theo thể tích của CH4 và C2H4 trong hỗn hợp lúc đầu
	3) Nếu thay C2H4 bằng cùng thể tích của C2H2 thì sau phản ứng thể tích tổng cộng bằng bao nhiêu ? 
Hướng dẫn:
Ni
t0
a) Khi trộn hỗn hợp khí CH4; C2H4 với khí H2 đến khi phản ứng kết thúc có nghĩa phản ứng đã xảy ra hoàn toàn và chỉ có C2H4 phản ứng với H2.
PTHH : C2H4+ H2 C2H6 
Theo phản ứng ta có n C2H4 = nH2 
Mà theo bài ra : nC2H4 < nH2 nên sau phản ứng có H2 (dư) và CH4 ; C2H6 là những chất không phản ứng với dd Brom. Nên Brom không mất màu. 
b) Theo phản ứng trên : Vh hợp giảm = VC2H4 đã phản ứng. 
=> VC2H4 = 5 + 5 - 8 = 2 (lít)
	% C2H4 
Ni
t0
	% CH4 = 100% - 40%