GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa-Bù Đốp- Bình Phước) Phone:0986.616.225 Email: vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com PHƯƠNG PHÁP TÍNH NHANH HIỆU SUẤT CỦA PHẢN ỨNG CRACKINH LƯU HUỲNH VẠN LONG Trường THPT Thanh Hòa – Huyện Bù Đốp Tỉnh Bình Phước I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bài toán tính hiệu suất của phản ứng crackinh ankan là một dạng bài tập khó đối với học sinh. Học sinh thường rất lúng túng khi gặp bài toán này và thường giải rất dài dòng không cần thiết. Vậy để làm tốt vấn đề này, chúng ta cần phải tìm hiểu rõ bản chất của phản ứng crackinh ankan và đề ra phương pháp giải nhanh phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay: Dưới tác dụng c ủa nhiệt độ cao và xúc tác thích hợp thì ankan có thể xảy ra nhiều loại phản ứng crackinh sau: Ankan o tC ⎯⎯→ Ankan + anken [1] VD: C n H 2n+2 o tC ⎯⎯→ C m H 2m+2 + C n-m H 2(n-m) Ankan o tC ⎯⎯→ Anken + H 2 [2] VD: C n H 2n+2 o tC ⎯⎯→ C n H 2n + H 2 Ankan o tC ⎯⎯→ Ankin + 2H 2 [3] VD: C n H 2n+2 o tC ⎯⎯→ C n H 2n-2 + 2H 2 Đặc biệt: 2CH 4 o 1500 C lln ⎯⎯⎯→ C 2 H 2 + 3H 2 [4] Giả sử ta có sơ đồ sau: Hỗn hợp ankan X o tC ⎯⎯→ Hỗn hợp khí Y Ta thấy trong các phản ứng crackinh trên thì số mol khí sau phản ứng luôn tăng nên: n X < n Y Mặt khác theo ĐLBTKL : m X = m Y nên suy ra MM XY > Từ đó: d X/Y = X XXYY Y XY X Y m nmnnM . m nm n M n X Y === = (do đó: d X/Y > 1) Viết gọn lại: d X/Y = Y X nM n M X Y == [5] Dựa vào biểu thức ta tính được n Y , từ đó tính Hiệu suất phản ứng. Nhận xét : * Dựa vào hệ số phản ứng của các phản ứng [1], [2], [4] ta rút ra kết quả quan trọng: “Thể tích (hay số mol) khí tăng sau phản ứng bằng thể tích( hay số mol) ankan tham gia phản ứng crackinh” [6] ** Trong tính toán ta thường dùng phương pháp tự chọn lượng chất xem như hỗn hợp ban đầu là 1 mol. *** Từ các kết quả trên ta có thể áp dụng làm một s ố dạng Bài tập liên quan đến phản ứng crackinh. GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa-Bù Đốp- Bình Phước) Phone:0986.616.225 Email: vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com II- BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1 : Nhiệt phân CH 4 thu được hỗn hợp X gồm C 2 H 2 , CH 4 và H 2 . Tỷ khối hơi so với H 2 bằng 5. Hiệu suất quá trình nhiệt phân là: A. 50% B. 60% C. 70% D. 80% Hướng dẫn giải Giả sử ban đầu có 1 mol CH 4 2CH 4 ⎯⎯→ C 2 H 2 + 3H 2 Trước pư: 1mol Pư: x(mol) 0,5x 1,5x Sau pư: 1 – x 0,5x 1,5x mol ∑ = 1 + x Dựa vào [5] ta có: X X n16 n = 1,6 (mol) = 1 + x x = 0,6 2*5 1 =⇒ ⇒ Hiệu suất = 0,6 *100% 60% 1 = . Chọn B * Ta có thể giải nhanh bài toán này dựa vào nhận xét [6]: m X = 16 g → n X = 16 1, 6( ) 5*2 mol= → H = 1, 6 1 *100% 60% 1 − = Bài 2: Nhiệt phân 8,8 gam C 3 H 8 , giả sử xảy ra hai phản ứng sau: C 3 H 8 o tC ⎯⎯→ CH 4 + C 2 H 4 C 3 H 8 o tC ⎯⎯→ C 3 H 6 + H 2 Ta thu được hỗn hợp X, biết M X = 23,16. Hiệu suất của phản ứng nhiệt phân trên là: A. 60% B. 70% C. 80% D. 90% Hướng dẫn giải Dựa vào [5] → Y Y n 44 n0,38() 23,16 0,2 mol =⇒= Dựa vào [6] → H = 0,38 0,2 *100% 90% 0,2 − = Chọn D Bài 3 : Crackinh C 4 H 10 được hỗn hợp chỉ gồm 5 hiđrocacbon có M =36,25vC. Hiệu suất phản ứng crackinh là : A.60% B.20% C.40% D.80% Hướng dẫn giải Xét 1 mol C 4 H 10 Dựa vào [5] → Y Y n58 n1,6() 36,25 1 mol=⇒= Dựa vào [6] → H = 1, 6 1 *100% 60% 1 − = Chọn A Bài 4 : Crackinh V lit C 4 H 10 thu được 35 lit hỗn hợp A gồm H 2 , CH 4 , C 2 H 4 , C 3 H 6 , C 4 H 8 và một phần C 4 H 10 chưa bị crackinh. Cho hỗn hợp A đi qua từ từ qua bình đựng brom dư thấy thể tích còn lại 20 lit. Tính hiệu suất của phản ứng crackinh: A. 25% B. 60% C. 75% D. 85% Hướng dẫn giải Đặt x, y, z, t lần lượt là thể tích C 3 H 6 , C 2 H 4 , C 4 H 8 , C 4 H 10 dư: GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa-Bù Đốp- Bình Phước) Phone:0986.616.225 Email: vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com C 4 H 10 o tC ⎯⎯→ CH 4 + C 3 H 6 x x x C 4 H 10 o tC ⎯⎯→ C 2 H 6 + C 2 H 4 y y y C 4 H 10 o tC ⎯⎯→ C 4 H 8 + H 2 z z z Khi dẫn hỗn hợp đi qua dung dịch brom thì anken bị giữ lại còn H 2 , CH 4 , C 2 H 6 và C 4 H 10 dư thoát ra: Ta có: x + y + z = 35 – 20 = 15 (1) Mặt khác: V (C4H10 ban đầu) = V (C4H10 pư) + V C4H10 còn lại = x + y + z + t = 20 (2) Từ (1) và (2) → t = 5 H = 15 *100% 75% 20 = Chọn C Bài 5 : Crackinh 560 lit C 4 H 10 thu được 1036 lit hỗn hợp khí X khác nhau. Biết các thể tích khí đều đo ở đktc. Hiệu suất phản ứng crackinh là: A. 75% B. 80% C. 85% D. 90% Hướng dẫn giải Theo [6] → H = 1036 560 *100% 85% 560 − = Chọn C Bài 6 : Hỗn hợp khí A gồm etan và propan có tỷ khối so với H 2 là 20,25 được nung trong bình với chất xúc tác để thực hiện phản ứng đề hiđro hóa. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí B có tỷ khối so với H 2 là 16,2 gồm các ankan, anken và hiđro. Tính hiệu suất phản ứng đề hiđro hóa biết rằng tốc độ phản ứng của etan và propan là như nhau ? A. 30% B. 250% C. 50% D. 40% Hướng dẫn giải M 20,25.2 40,5 ; M 16,2.2 32,4 AB == == Xét số mol hỗn hợp A là 1 mol: Dựa vào [5] → B B n40,5 n1,25() 32,4 1 mol=⇒= Dựa vào [6] → H = 1, 25 1 *100% 25% 1 − = Chọn B Bài 7 : Thực hiện phản ứng crackinh 11,2 lit hơi isopentan (đktc) thu được hỗn hợp A chỉ gồm các ankan và anken. Trong hỗn hợp A có chứa 7,2 gam một chất X mà khi đốt cháy thì thu được 11,2 lit CO 2 (đktc) và 10,8 gam H 2 O. Hiệu suất của phản ứng crackinh là: A. 80% B. 85% C. 90% D. 95% Hướng dẫn giải 512 CH n ban đầu = 11,2 0,5( ) 22,4 mol= Đốt cháy X → được 22 HO CO 10,8 11,2 n = 0,6( ) > n = 0,5( ) 18 22,4 mol mol== → X là ankan Do đó: n X = 0,6 – 0,5 = 0,1 (mol) → M X = 7,2 72 0,1 = = 14n + 2 → n = 5 (C 5 H 12 ) GV: LƯU HUỲNH VẠN LONG( Trường THPT Thanh Hòa-Bù Đốp- Bình Phước) Phone:0986.616.225 Email: vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com H = 512 512 CH pö CH ban ñaàu n 0,5 0,1 *100% *100% 80% n 0,5 − == Chọn A . == [5] Dựa vào biểu thức ta tính được n Y , từ đó tính Hiệu suất phản ứng. Nhận xét : * Dựa vào hệ số phản ứng của các phản ứng [1], [2], [4] ta rút ra. Email: vanlongthpt@gmail.com or vanlongthpt@yahoo.com PHƯƠNG PHÁP TÍNH NHANH HIỆU SUẤT CỦA PHẢN ỨNG CRACKINH LƯU HUỲNH VẠN LONG Trường THPT Thanh Hòa – Huyện