Giải toán phản ứng đốt cháy hiđrocacbon môn Hóa học 12 năm 2021

I. Ankan:  C_nH_2n+2 (n ≥ 1)

C_nH_2n+2 + \(\left( {\frac{{3n + 1}}{2}} \right)\)O₂  → nCO₂ + (n+1) H₂O

\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\) < 1 → n_{An kan} = n_H2O - n_CO2

II. Anken (hay xicloankan): C_nH_2n (n ≥ 2 hoặc n ≥ 3)

C_nH_2n + \(\left( {\frac{{3n}}{2}} \right)\)O₂  →  nCO₂ + nH₂O

\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\) = 1

III. Ankin:      C_nH_2n-2 (n ≥ 2) ;           Ankađien (n ≥ 3)

C_nH_2n-2 + O₂ →   nCO₂ + (n-1)H₂O

\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\) > 1 → n_A = n_CO2 – n_H2O

IV. Hỗn hợp hiđrocacbon

*Hai hiđrocacbon mạch hở bất kỳ có số liên kết pi là :  k < 2

Ta có các tỷ lệ sau:

STT	Tỷ lệ	Các trường hợp	Điều kiện
1	\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\)  < 1	- 2 ankan - 1 ankan; 1 anken - 1 ankan; 1 ankin (ankađien)     ( x mol)   (y mol)	- Số mol bất kỳ - Số mol bất kỳ - x > y
2	\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\)  = 1	- 2 anken - 1 ankan; 1 ankin    ( x mol)   (y mol)	- Số mol bất kỳ - x = y
3	\(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\)  > 1	-2 ankin (ankađien) -1 anken; 1 ankin (ankađien) -1 ankan; 1 ankin (ankađien)  ( x mol)   (y mol)	- Số mol bất kỳ - Số mol bất kỳ - x < y

*Lưu ý:

-Bài toán phải sử dụng định loạt bảo toàn khối lượng:

m_A+ m_{O2 PƯ} = m_CO2 + m_H2O

Và m_A = m_C (trong CO₂) + m_H (trong H₂O)

-Đốt 1 hiođrocacbon hoặc hỗn hợp hiđrocacbon bất kỳ ta đều có:

n_O2PƯ = n_CO2 + 1/2 n_H2O

-Đốt cháy các hiđrocacbon, nếu tỉ lệ : a = \(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{{H_2}O}}}}\) 

+Tăng khi số nguyên tử C tăng → dãy đồng đẳng là ankan

+Không đổi khi số nguyên tử C tăng → dãy đồng đẳng là anken (xicloankan)

+Giảm khi số nguyên tử C tăng → hiđrocacbon chưa no có K >= 2 có liên kết pi (hay vòng).

I. Đốt cháy 1 hiđrocacbon ( tìm công thức phân tử và công thức cấu tạo)

*Bước 1: Đặt CTTQ: Nếu biết dãy đồng đẳng đặt CT chung của dãy đồng đẳng.

VD: ankan  C_nH_2n+2

-Nếu chưa biết dãy đồng đẳng có thể đặt CT là : C_xH_y

Hoặc C_nH_2n+2-2k (k ≥ 0 . K là số liên kết pi)

*Bước 2: Viết phương trình phản ứng

C_nH_2n+2 +  \(\left( {\frac{{3n + 1}}{2}} \right)\)O₂  →  nCO₂ + (n+1) H₂O

Hoặc C_xH_y + \(\frac{{4x + y}}{4}\)O₂ →   xCO₂ + yH₂O

Hoặc  C_nH_2n+2-2k +  \(\left( {\frac{{3n + 1 - K}}{2}} \right)\)O₂  →  nCO₂ + (n+1- k) H₂O

*Bước 3:

Lập phương trình đại số thiết lập được  bấy nhiêu ẩn số cần tìm -> Bài toàn giải được bình thường.

- Nếu số PT đại số thiết lập được ít hơn ẩn số cần tìm có thể biện luận bằng cách dựa vào các giới hạn.

Ví dụ:

+ Hiđrocacbon C_xH_y → y < 2x+2; y nguyên, chẵn.

+ Nếu trong điều kiện thường ở thể khí x < 4 nguyên.

+ Nếu biện luận khó khăn có thể dùng bảng trị số để tìm kết quả.

*Lưu ý:

  -Đối với bài tập lập CT hợp chất hữu cơ sản phẩm là CO₂ và H₂O nếu dữ liệu đầu bài cho khối lượng CO₂, H₂O; V_CO2; V_H2O hoặc phần trăm về khối lượng CO₂ và H₂O ta đều chuyển về số tỷ lệ số  mol hoặc m_C và m_H trong hợp chất hiđrocacbon.

VD 1: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lớt (ở đktc) một hidrocacbon. Lấy toàn bộ khớ CO₂ sinh ra cho vào 150 ml dd Ca(OH)₂ 1M thi thu được 10 gam kết tủa. Xác định cụng thức phõn tử cú thể cú của hidrocacbon

Hướng dẫn

\(\mathop n\nolimits_{\mathop {Ca(OH)}\nolimits_2 } \) = 0,15 mol, \(\mathop n\nolimits_{\mathop {CaCO}\nolimits_3 } \) = 0,1 mol

CO₂ + Ca(OH)₂  →  CaCO₃  + H₂O             (1)

CO₂ + CaCO₃  + H₂O →  Ca(HCO₃)₂                        (2)

\(\mathop n\nolimits_{\mathop {Ca(OH)}\nolimits_2 } \) > \(\mathop n\nolimits_{\mathop {CaCO}\nolimits_3 } \)

Trường hợp 1:  \(\mathop n\nolimits_{\mathop {CO}\nolimits_2 } \) < \(\mathop n\nolimits_{\mathop {Ca(OH)}\nolimits_2 } \) 

\(\mathop n\nolimits_{\mathop {CO}\nolimits_2 } \)  = \(\mathop n\nolimits_{\mathop {CaCO}\nolimits_3 } \) = 0,1 mol

Đặt CTPT của hiđrocacbon là: C_xH_y

C_xH_y + (x + )O₂ →  xCO₂ + H₂O

1 mol                                       x mol

0,1 mol                                    0,1 mol

Lập tỉ lệ ta có: \(\frac{1}{{0,1}}\) = \(\frac{x}{{0,1}}\) →  x = 1 → CTPT: CH₄

Trường hợp 2: \(\mathop n\nolimits_{\mathop {CO}\nolimits_2 } \)  >  \(\mathop n\nolimits_{\mathop {Ca(OH)}\nolimits_2 } \)  thiif xẩy ra cả phản ứng (1) và (2)

Ta cú:  = 0,15 + 0,05 = 0,2 mol

C_xH_y + (x + y/4 )O₂ →  xCO₂ + y/2H₂O

0,1 mol                                    0,1x mol

 → 0,1x = 0,2  → x = 2

Vậy CTPT của hiđrocacbon: C₂H₂ hoặc C₂H₄ hoặc C₂H₆

VD 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol một anken A, toàn bộ sản phẩm cháy được hấp thụ vào 295,2 gam dung dịch NaOH 20%. Sau thớ nghiệm nồng độ NaOH dư 8,45%. Biết rằng cỏc phản ứng xẩy ra hoàn toàn.

1. Xác định CTPT của A

2. Hỗn hợp X gồm A và H₂ cú tỉ khối hơi đối với H₂ là 6,2. Đun núng X với Ni xúc tỏc đến khi phản ứng xẩy ra hoàn toàn được hỗn hợp Y

a. CMR Y không làm mất màu nước Brom.

b. Đốt cháy hoàn toàn Y được 25,2 gam H₂O. Tính thể tớch mỗi khớ trong hỗn hợp X ở đktc.

Hướng dẫn

1.CTPT của anken A là: C_nH_2n 

PTPỨ:

C_nH_2n + 3n/2O₂ →  nCO₂ + nH₂O            (1)

0,2 mol                   0,2n       0,2n

2NaOH + CO₂  →  Na₂CO₃ + H₂O                 (2)

Theo bài ra ta có: mNaOH = \(\frac{{20x295,2}}{{100}}\) = 59,04 (g)

→ \(\mathop m\nolimits_{NaOH} \) = \(\frac{{59,04}}{{40}}\) = 1,476 mol

Từ (2)  → Số mol CO₂ tham gia phản ứng với NaOH là 0,2n

\(\mathop n\nolimits_{NaOH} \)   = 0,4n (mol)

\(\mathop m\nolimits_{NaOH} \)  = 0,4n x 40 = 16n (g)

Theo đề ra ta có phương trình:

8,45 = \(\frac{{59,04 - 16n}}{{295,2 + 0,2n.44 + 0,2n.18}}x100\)   → n = \(\frac{{3409,56}}{{1704,78}}\) = 2

Vậy CTPT của A: C₂H₄

2. a, Chứng minh Y không làm mất màu dd Brom

Xột 1 mol hỗn hợp khí X ( C₂H₄ và H₂)

Ta có: M = \(\frac{{28x + 2(1 - x)}}{1}\) = 12,4 → x = 0,4

\(\mathop n\nolimits_{\mathop C\nolimits_2 \mathop H\nolimits_2 } \) = 0,4 mol và nH2 = 0,6 mol

C₂H₄ + H₂  → C₂H₆ (1)

Sau phản ứng (1) H₂ cũn dư  hỗn hợp Y gồm C₂H₆ và H₂ dư nên không làm mất màu dd brom

b. Tính VC2H4 và VH2

Đặt a là số mol của C₂H₄, b là số mol của H₂

C₂H₄ + H₂  →   C₂H₆                                        (1)

a mol               a mol

C₂H₆ + 7/2O₂   →  2CO₂ + 3H₂O (2)

a mol                                                     3a mol

2H₂ + O₂   →  2H₂O                                   (3)

      (b-a) mol          (b-a) mol

Ta cú hệ phương trình:

M_X = \(\frac{{28a + 2b}}{{a + b}}\) = 12,4

3a + b - a =  1,4

→ a = 0,4  và b = 0,6    

---(Nội dung đầy đủ, chi tiết vui lòng xem tại online hoăc đăng nhập để tải về máy)---

II. Đốt cháy hỗn hợp nhiều hiđrocacbon.

1. Cùng dãy đồng đẳng

*Cách 1: Theo phương pháp ghép ẩn số :

- Bước 1: Đặt số mol các chất trong hỗn hợp là ẩn số.

- Bước 2: ứng với mỗi dữ liệu của bài toán lập 1 phương trình hoá học.

Trường hợp có các dữ liệu sau:

+ Số mol hỗn hợp (khối lượng hỗn hợp)

+ Số mol CO₂ (hay khối lượng CO₂) sinh ra khi hỗn hợp cháy.

+ Số mol H₂O (hay khối lượng H₂O) sinh ra khi hỗn hợp cháy

+ Số mil oxi khí (hay hỗn hợp oxi khí).

- Bước 3: Sau đó ghép các ẩn số lại để rút ra hệ phương trình toán học.

- Bước 4: Để xác định n, m rồi suy ra CTPT các chất hữu cơ thành phần, có thể áp dụng tính chất bất đẳng thức.

Giả sử: nx + m_y < m(x+y)

→ n < \(\frac{{{n_x} + {m_y}}}{{x + y}}\) < m

*Cách 2: Phương pháp công thức phân tử trung bình

- Bước 1: Đặt CT của 2 hiđrocacbon cần tìm rồi suy ra CT PTTB của chúng

VD:    A: C_nH_2n+2                               B: C_mH_2m+2     

CT PTTB:

C_nH_2n+2 (nếu số nguyên tử C trung bình, H trung bình)

- Bước 2: Viết PTPƯ dạng tổng quát với CT PTTB (tuỳ theo dữ liệu)

- Bước 3: Từ PTPƯ tổng quát và dữ liệu bài cho thiết lập tỷ lệ để tính giá trị trung bình.

- Bước 4: Dựa vào dữ liệu mà tìm các chỉ số.

*Lưu ý:

  Đầu bài không cho tên dãy đồng đẳng mà cho hơn kém nhau khối lượng mol là 14 hay 28… hoặc xác định tỷ lệ \(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{C_{{H_2}0}}}}\) ta xác định được dãy đồng đẳng.

2. Nếu chưa biết dãy đồng đẳng

Sử dụng phương pháp CT PTTB

C_nH_m: a_mol C_n’H_m’: b_mol

CTTB:  \({C_{\overrightarrow x }}{H_{\overrightarrow y }}\): C_mol               C = a +b

Trong đó :

\(\overrightarrow x \) = \(\frac{{\Sigma {n_{C{O_2}}}}}{{\Sigma {n_y}}}\) = \(\frac{{na + n'b}}{{a + b}}\) 

\(\overrightarrow y \) = \(\frac{{2\Sigma {H_2}O}}{{\Sigma {n_y}}}\) = \(\frac{{{m_a} + m{'_b}}}{{a + b}}\) 

Xác định \(\overrightarrow n \), \(\overrightarrow m \) và S → CTPT và các đại lượng cần thiết.

1. Hai hiđrocacbon thuộc dãy đồng đẳng khác nhau đã biết.

  VD: xét hỗn hợp x gồm 1 an kan C_nH_2n+2 : x_mol

  Và 1 an kan C_mH_2m: y_mol

  -Lập hệ thức liên hệ giữa n và m (đa số trường hợp có thể đi từ biểu thức tính số mol CO₂)

  -Dựa vào điều kiện của n và m biện luận suy ra giá trị n và m.

...

Bài 1: Xác định CTPT và thành phần % theo thể tích của hỗn hợp 2 hiđrocacbon A, B. Biết khi đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít hỗn hợp (đktc) thỡ thu được 8,96 lít CO₂ (đktc) và 9 gam H₂O.

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 2 hiđrocacbon A, B cựng dãy đồng đẳng thu được 4,4 gam CO₂ và 2,52 gam H₂O.

a. Xác định dãy đồng đẳng của A, B.

b. Xác định CTPT biết chúng ở thể khí ở đk thường.

Bài 3: Một số hiđrocacbon mạch hở liên tiếp trong dóy đồng đẳng có tổng khối lượng phân tử là 648. Cho biết tỉ số khối lượng phân tử giữa chất nặng nhất và nhẹ nhất là 8.

a. Xác định dãy đồng đẳng.

b. Tìm CTCT các hiđrocacbon.

Bài 4: Hỗn hợp A gồm C₃H₄ và C₃H₆ cú tỷ khối hơi so với H₂ bằng 21. Đốt cháy hoàn toàn 1,12 lít hh A (đktc) rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình chứa dd Ca(OH)₂ dư. Tính độ tăng khối lượng của bình.

Bài 5: Một hh A gồm 2 hiđrocacbon có công thức là C_nH_x và C_nH_y mạch hở. Tỉ khối hơi của hh so với nitơ là 1,5. Khi đốt cháy hoàn toàn hh A thì thu được 10,8 gam nước.

a. Xác định CTPT và viết CTCT của các hiđrocacbon

b. Tính thành phần % theo khối lượng của các hiđrocacbon trong 8,4 g hỗn hợp A.

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp M gồm 1 ankan X và ankin Y thu dược số mol CO₂ bằng số mol H₂O. Thành phần % về số mol của X và Y trong hỗn hợp là bao nhiêu?

Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X thu được 0,11 mol CO₂ và 0,132 mol H₂O. Khi X tác dụng với khớ Cl₂ (theo tỉ lệ 1:1) thu được một sản phẩm hữu cơ duy nhất. Gọi tên X.

Bài 8: Ba hiđrocacbon X, Y, Z kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, trong đó khối lượng phõn tử Z gấp đôi khối lượng phân tử X. Đốt cháy 0,1 mol chất Y sảp phẩm hấp thụ vào dd Ca(OH)₂ dư. Tính số gam kết tủa.

Bài 9: Hỗn hợp hiđrocacbon X và oxi cú tỉ lệ số mol tương ứng là 1:10. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp trên thu được hỗn hợp khớ Y. Cho Y qua dd H₂SO₄ đặc thu được hỗn hợp Z cú tỉ khối đối với H₂ bằng 19. Xác định CTPT của X.

Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn hiđrocacbon A thì tổng thể tích các chất tham gia phản ứng bằng tổng thể tích các sản phẩm tạo thành. Tìm công thức phân tử của A.

 

Trên đây là phần trích dẫn Giải toán phản ứng đốt cháy hiđrocacbon môn Hóa học 12 năm 2021, để xem toàn bộ nội dung chi tiết, mời các bạn cùng quý thầy cô vui lòng đăng nhập để tải về máy. 

Chúc các em đạt điểm số thật cao trong kì thi sắp đến!