BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HỖN HỢP CÁC HIDROCACBON ĐÃ BIẾT CTPT

BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HỖN HỢP CÁC HIDROCACBON ĐÃ BIẾT CTPT

II.3 – BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HỖN HỢP CÁC HIDROCACBON ĐÃ BIẾT CTPT

 II.3.1 MỘT SỐ LƯU Ý KHI GIẢI BÀI TOÁN HỖN HỢP :

-Khai thác tính chất hóa học khác nhau của từng loại hydrocacbon, viết các phương trình phản ứng.

-Đặt a, b, c,… lần lượt là thể tích (hoặc số mol) khí trong hỗn hợp.

- Lập các phương trình đại số : bao nhiêu dữ kiện là bấy nhiêu phương trình -Các thí nghiệm thường gặp trong toán hỗn hợp :

+ Đốt cháy hỗn hợp trong O2 : thường dùng lượng dư O2 (hoặc đủ) để phản ứng xảy ra hoàn toàn, nếu thiếu oxi bài toán sẽ trở nên phức tạp vì sản phẩm có thể là C, CO, CO2, H2O, hoặc sản phẩm chỉ gồm CO2, H2O đồng thời dư hydrocacbon.

+ Phản ứng cộng với H2 : cho hỗn hợp gồm hydrocacbon chưa no và H2 qua Ni, toC (hoặc

+ Phản ứng với dd brôm và thuốc tím dư, độ tăng khối lượng của dd chính là khối lượng của hydrocacbon chưa no.

CnH2n+2-2k + kBr2→ CnH2n+2-2kBr2k

+ Phản ứng đặc trưng của ankin-1 :

2R(C≡CH)n + nAg2O → 2R(C≡CAg)n↓ + nH2O

Khi làm toán hỗn hợp do số mol các chất luôn thay đổi qua mỗi thí nghiệm do đó khi qua thí nghiệm mới ta nên liệt kê số mol của hỗn hợp sau và trước mỗi thí nghiệm.

Lưu ý : trong công thức tính PV = nRT thì V là Vbình.

Ví dụ :

Một bình kín có dung tích 17,92 lít đựng hỗn hợp gồm khí hidro và axetilen (ở OoC và 1 atm) và một ít bột Ni xúc tác Nung nóng bình một thời gian sau đó làm lạnh đến 0oC a) Nếu cho ½ lượng khí trong bình qua dd AgNO3/NH3 sẽ sinh ra 1,2 gam kết tủa vàng nhạt Tìm số gam axetilen còn lại trong bình.

b) Cho ½ lượng khí còn lại qua dd Brom thấy khối lượng dung dịch tăng lên 0,41 gam Tính số gam etilen tạo thành trong bình.

c) Tính thể tích etan sinh ra và thể tích H2 còn lại sau phản ứng Biết tỉ khối hỗn hợp đầu (H2 + C2H2 trước phản ứng) so với H2 = 4 Bột Ni có thể tích không đáng kể.

Gọi y là số mol etan tạo thành.

Lưu ý lượng hỗn hợp mang phản ứng trong mỗi thí nghiệm có thể khác nhau nhưng tỉ lệ thành phần các chất trong hỗn hợp không đổi.

II.3.2 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HỖN HỢP CÁC HYDROCAC ĐÃ BIẾT CTPT

Bài 1 :

Đốt cháy hoàn toàn 100cm3 hỗn hợp A gồm : C2H6, C2H4, C2H2 và H2 thì thu được 90cm3 CO2 Nung nóng 100cm3 A có sự hiện diện của Pd thì thu được 80cm3 hỗn hợp khí B Nếu cho B tiếp tục qua Ni, to thì thu được chất duy nhất

Cho 11 gam hỗn hợp gồm 6,72 lít hydrocacbon mạch hở A và 2,24 lít một ankin Đốt cháy hỗn hợp này thì tiêu thụ 25,76 lít Oxi Các thể tích đo ở đktc.

a) Xác định loại hydrocacbon.

b) Cho 5,5 gam hỗn hợp trên cùng 1,5 gam hidro vào một bình kín chứa sẵn một ít bột Ni (ở đktc) đun nóng bình để phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi đưa về OoC Tính thành phần % hỗn hợp cuối cùng và áp suất trong bình.

GIẢI :

Dựa vào ptpứ cháy, đặt số mol các chất và giải hệ phương trình để tìm các giá trị x, n a) Xác định loại hydrocacbon :

Sản phẩm thu được gồm : C2H6 : 0,2 mol Sau phản ứng n2 = nC2H6 + nH2dư = 0,7 (mol)

Ở cùng điều kiện Vbình, T = const

Một hỗn hợp khí A gồm C2H2 và H2 có tỉ khối hơi so với không khí bằng 0,4 Đun nóng A với xúc tác Ni một thời gian thu được hỗn hợp khí B, tỉ khối của B so với không khí bằng

7 4

Nếu cho toàn bộ lượng B qua dung dịch KMnO4 dư thì còn lại khí D thoát ra ngoài, tỉ khối của D so với H2 bằng 4,5 Các thể tích đo ở đktc.

a) Tính thành phần % thể tích của hỗn hợp A.

b) Tính tỉ số thể tích của A so với thể tích B Giải thích sự thay đổi thể tích đó c) Tính thành phần % thể tích của hỗn hợp khí D

d) Biết VB = 3,136 lít, hỏi nếu hấp thu hết lượng B này trong dd Brom dư thì khối lượng các sản phẩm thu được là bao nhiêu?

Hỗn hợp B gồm C2H4, C2H6, C2H2 dư và H2 dư khi cho qua dung dịch KMnO4 thì C2H4

và C2H2 dư bị oxi hóa và giữ lại trong dung dịch :

• nH2 ban đầu = 1,5a(mol) ⇒ u + 2x +3x = 1,5 ⇒1,5a = u + 5x (2)

- Nếu trong bình đã có một ít bột Ni làm xúc tác (thể tích không đáng kể) nung bình đến nhiệt độ cao để phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau đó đưa về nhiệt độ ban đầu được hỗn hợp khí A có áp suất P2.

- Cho hỗn hợp A tác dụng với lượng dư dd AgNO3/NH3 thu được 3,6 gam kết tủa Tính P2 Tính số mol mỗi chất trong A

Vì số mol H2 = 0,04 < nC2H2 + nC2H4 = 0,045 (mol) nên phản ứng hết H2

Đặt a, b là số mol H2 tham gia hai phản ứng trên

⇒ a + b = 0,04 (1)(mol)

C2H2 còn dư sau phản ứng trên tác dụng với lượng dư dd AgNO3/NH3 : HC≡CH + Ag2O ddAgNO3/NH3→ C2Ag2↓ + H2O

2) Nếu cho V lít trên vào bình kín có than hoạt tính nung nóng làm xúc tác,to trong bình toC áp suất P1 Sau phản ứng thu được hỗn hợp khí, trong đó sản phẩm phản ứng chiếm 60%V, nhiệt độ không đổi, áp suất P2

Tính hiệu suất của phản ứng.

3) Giả sử dung tích bình không đổi, thể tích chất rắn không đáng kể Hãy a) Lập biểu thức tính áp suất P2 theo P1 và hiệu suất h

b) Tính khoảng giá trị của P2 theo P1

Khi sản xuất đất đèn ta thu được hỗn hợp rắn gồm CaC2, Ca và CaO (hh A) Cho hỗn hợp A tác dụng hết với nước thì thu được 2,5 lít hỗn hợp khí khô X ở 27,0oC và 0,9856atm Tỉ khối của X so với metan bằng 0,725.

a) Tính % khối lượng mỗi chất trong A

b) Đun nóng hỗn hợp khí X với bột Ni xúc tác một thời gian thì thu được hỗn hợp khí Y, chia Y làm hai phần bằng nhau.

- Phần thứ nhất cho lội từ từ qua bình nước Brom dư thấy còn lại 448 ml hỗn hợp khí X (đktc) và tỉ khối so với Hidro là 4,5 Hỏi khối lượng bình nuớc Brom tăng bao nhiêu gam?

- Phần thứ hai đem trộn với 1,68 lít O2 (đktc) trong bình kín dung tích 4 lít Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy, giữ nhiệt độ bình ở 109,2oC Tính áp suất bình ở nhiệt độ đó biết dung tích bình không đổi

b) Độ tăng khối lượng bình Brom :

* Khi nung nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni, có thể xảy ra 2 phản ứng :

Vậy độ tăng khối lượng bình Brom = 0,58 – 0,18 = 0,4 gam  Tính áp suất bình sau phản ứng cháy :

So sánh hỗn hợp X với Y và áp dụng ĐLBT nguyên tố, ta có :

∑nC trong ½ hỗn hợp Y = ∑nCtrong ½ hỗn hợp X = 2.0,02 = 0,04 (mol)

∑nHtrong ½ hỗn hợp Y = ∑nHtrong ½ hỗn hợp X = 2.0,02 + 2.0,03 = 0,1 (mol) * Sản phẩm cháy gồm :

nCO2 = nC = 0,04 (mol); nH2O = ½ nH = 0,05 (mol)

Mặt khác, ∑nOtrong CO2 và trong H2O= 0,04.2 + 0,05 = 0,13 (mol) nO ban đầu là 0,075.2 = 0,15 (mol)