VẬN DỤNG TƯ DUY DỒN CHẤT GIẢI BÀI TOÁN HIDROCACBON - HÓA HỌC 11
A. Tư duy giải toán
+ Xét bài toán về hỗn hợp chứa nhiều hidrocacbon và H2 trong đó có một mối liên hệ ngầm nào đó.
+ Bản chất của dồn chất: Là biến một hỗn hợp phức tạp khó xử lý về hỗn hợp đơn giản dễ xử lý. Ở cấp độ bài toán về hidrocacbon các bạn sẽ chưa cảm nhận được nhiều về sức mạnh của tư duy này. Tuy nhiên, sức mạnh của nó thật sự đáng sợ khi chúng ta áp dụng cho các bài toán khó sau này. Với khuôn khổ của các dạng toán hidrocacbon tôi chỉ xin giới thiệu qua để các bạn có sự làm quen nhất định.
+ Hướng giải chung của các bài toàn dạng này là phải nhìn ra được mối liên hệ ngầm giữa các chất để có sự liên hệ giữa các số mol.
+ Tùy thuộc vào mối liên hệ mà chúng ta có những hướng dồn hỗn hợp sao cho có lợi nhất
B. Ví dụ minh họa
Câu 1: Hỗn hợp X gồm C4H4, C4H2, C4H6, C4H8 và C4H10. Tỉ khối của X so với H2 là 27. Đốt cháy hoàn toàn X, cần dùng vừa đủ V lít O2 (đktc), thu được CO2 và 0,03 mol H2O. Giá trị của V là:
A. 3,696. B. 1,232. C. 7,392. D. 2,464.
Định hướng tư duy giải
Các chất trong X đều có 4C
và \({n_x} = a \to \left\{ \begin{array}{l}
C:4{\rm{a}}\\
{H_2}:0,03
\end{array} \right. \to \frac{{4{\rm{a}}.12 + 0,03.2}}{{54}} = a \to a = 0,01\)
\( \to {n_{{O_2}}} = \frac{{0,03 + 0,01.4.2}}{2} = 0,055 \to V = 1,232\)
Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn 7,04 gam hỗn hợp X gồm CH4; C2H4; C3H4; C4H4 cần V lít khí O2 (đktc). Biết tỷ khối của X so với H2 là 17,6. Giá trị của V là:
A. 16,128 B. 19,04 C. 18,592 D. 19,712
Định hướng tư duy giải
Các chất trong X đều có 4H
và \({n_x} = 0,2 \to \left\{ \begin{array}{l}
C:a\\
{H_2}:0,4
\end{array} \right. \to 12a + 0,4.2 = 7,04 \to a = 0,52\)
\(\begin{array}{l}
\to \left\{ \begin{array}{l}
C{{\rm{O}}_2}:0,52\\
{H_2}O:0,4
\end{array} \right.\\
BTNT.O:{n_{{O_2}}} = 0,72 \to V = 16,128
\end{array}\)
Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 14,48 gam hỗn hợp X chứa C3H6, C3H4, C4H8, C4H6 và H2 thu được 20,16 gam H2O. Mặt khác, nếu cho một ít bột Ni vào bình kín chứa hỗn hợp X trên rồi nung nóng một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỷ khối so với H2 là 18,1. Biết các chất trong X đều có mạch hở. Nếu sục toàn bộ Y vào dung dịch nước Br2 dư thì số mol Br2 phản ứng tối đa là:
A. 0,4 B. 0,1 C. 0,3 D. 0,2
Định hướng tư duy giải
Ta có:
\(\begin{array}{l}
\left\{ \begin{array}{l}
{m_X} = 14,48\\
{n_{{H_2}O}} = 1,12
\end{array} \right.\\
BTKL:{n_{C{O_2}}} = \frac{{14,48 - 1,12.2}}{{12}} = 1,02
\end{array}\)
\(BTKL:{n_Y} = \frac{{14,48}}{{2.18,1}} = 0,4 \to \) Bơm lượng H2 vừa đủ vào
Đốt cháy \(Y' \to {n_{{H_2}O}} = 1,02 + 0,4 = 1,42 \to {n_{B{\rm{r}}}} = 1,42 - 1,12 = 0,3\)
Giải thích thêm :
Thứ 1: Do bình kín nên ta luôn có khối lượng của X bằng khối lượng của Y.
Thứ 2: Khi đốt cháy hỗn hợp X hay Y thì số mol CO2 là như nhau (theo BTNT.C). Tuy nhiên, yếu tố tinh tế nhất ở đây là chỗ bơm H2 vào Y để làm cho hỗn hợp no. Việc bơm thêm H2 vào như vậy sẽ không làm thay đổi số mol của Y. Do đó, dùng CTĐC ta sẽ có ngay số mol H2O sau khi bơm thêm H2.
Câu 4: Hỗn hợp X gồm H2, but-2-in, buta-1,3-đien, etilen. Đốt m gam hỗn hợp X thu được 3,175m gam CO2. Cho 5,376 lít hỗn hợp X (đktc) qua dung dịch brom trong CCl4 dư có b gam brom phản ứng. Giá trị của b là
A. 41,24 B. 42,12 C. 43,18 D. 44,74
Định hướng tư duy giải
khi đốt m gam X ta có \( \to \frac{{{m_{C{O_2}}}}}{{{m_X}}} = 3,175\)
với 0,24 mol X \( \to m\left\{ \begin{array}{l}
{H_2}:0,24\\
CH:a
\end{array} \right. \to \frac{{44{\rm{a}}}}{{0,24.2 + 13{\rm{a}}}} = 3,175 \to a = 0,5593\)
\( \to 0,5593 - 0,51965 = {n_{B{{\rm{r}}_2}}} - 0,24 \to {n_{B{{\rm{r}}_2}}} = 0,27965 \to {m_{B{{\rm{r}}_2}}} = 44,74\)
Giải thích thêm: Trong bài toán này các chất có công thức là H2, C4H6, C4H6, C2H4. Mối liên hệ ngầm ở đây là sau khi xén H2 ở mỗi chất đi thì các chất còn lại đều có số nguyên tử C bằng số nguyên tử H. Do đó, ta dồn được hỗn hợp về H2 và CH. Do các chất đều cắt đi 1 phân tử H2 nên số mol H2 chính là số mol hỗn hợp.
Câu 5: Hỗn hợp X gồm metan, propen và isopren. Đốt cháy hoàn toàn 2,688 lít khí X (đktc) cần dùng vừa đủ 0,565 mol O2 thu được CO2 và m gam H2O. Giá trị của m là?
A. 5,04 B. 6,30 C. 6,66 D. 7,20
Định hướng tư duy giải
\(\begin{array}{l}
\to \left\{ \begin{array}{l}
{H_3}:0,12\\
CH:a
\end{array} \right.\\
BTNT.O:\frac{{0,12.3}}{2} + 2,5{\rm{a = 0,565}}{\rm{.2}}
\end{array}\)
\(\to a = 0,38 \to m = 6,66\)
Giải thích thêm: Trong bài toán này các chất có công thức là CH4, C3H6, C5H8. Mối liên hệ ngầm ở đây là sau khi xén H3 ở mỗi chất đi thì các chất còn lại đều có số nguyên tử C bằng số nguyên tử H.
BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1: Hỗn hợp X gồm metan, axetilen và propen có tỉ khối so với H2 là 13,1. Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X sau đó dẫn sản phẩm cháy vào bình chứa dung dịch Ca(OH)2 dư thì thu được 38 gam kết tủa trắng và khối lượng bình tăng thêm m gam. Giá trị của m là
A. 21,72 gam B. 22,84 gam C. 16,72 gam D. 16,88 gam
Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm C4H2; C4H4; C4H6; C4H8; C4H10 thu được 9,18 gam H2O. Biết tỷ khối của X so với He bằng 13,7. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ba(OH)2 dư thì thấy m gam kết tủa xuất hiện. Giá trị của m là:
A. 60 B. 118,2 C. 137,9 D. 70
Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm C4H2; C4H4; C4H6; C4H8 thu được 4,68 gam H2O. Biết tỷ khối của X so với H2 bằng 26,6. Số mol O2 cần để đốt cháy hoàn toàn X là:
A. 0,53 B. 0,56 C. 0,48 D. 0,62
Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn 5,44 gam hỗn hợp X gồm C4H4; C4H6; C4H8 thu được tổng khối lượng của H2O và CO2 là m gam. Biết tỷ khối của X so với H2 bằng 27,2. Giá trị của m là:
A. 24,42 B. 23,63 C. 23,36 D. 24,24
Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn 10,68 gam hỗn hợp X gồm C4H4; C4H6; C4H8 cần V lít khí O2 (đktc). Biết tỷ khối của X so với H2 là 26,7. Giá trị của V là:
A. 25,200 B. 20,9440 C. 29,680 D. 23,968
Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn 6,2 gam hỗn hợp X gồm CH4; C2H4; C3H4; C4H4 bằng kí O2. Toàn bộ sản phẩm cháy thu được hấp thụ hoàn toàn vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy khối lượng bình tăng m gam. Biết tỷ khối của X so với H2 là 15,5. Giá trị của m là:
A. 25 B. 26 C. 27 D. 29
Câu 7: Hỗn hợp X gồm: C4H4, C4H2, C4H6, C4H8, C4H10. Tỷ khối của X so với H2 là 27. Đốt cháy hoàn toàn X, cần dung vừa đủ V lít O2 (đktc), thu được CO2 và 0,03 mol H2O. Giá trị của V là:
A. 1,232. B. 2,464. C. 3,696. D. 7,392.
Câu 8: Hỗn hợp X gồm vinylaxetilen, eten và propin có tỉ khối với hidro bằng 17. Đốt cháy hoàn toàn X thu được CO2 và 3,6 gam H2O. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ca(OH)2 dư thì thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:
A. 25 B. 30 C. 40 D. 60
Câu 9: Hỗn hợp X gồm etan, eten và axetilen có tỉ khối với hidro bằng 14,25. Đốt cháy hoàn toàn 1 mol X thu được CO2 và H2O. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thì thấy khối lượng bình tăng m gam. Giá trị của m là:
A. 125,4 B. 128,5 C. 140,6 D. 160,5
Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn 20,08 gam hỗn hợp X chứa C3H6, C3H4, C4H8, C4H6 và H2 thu được tổng khối lượng H2O và CO2 là 89,84 gam. Mặt khác, nếu cho một ít bột Ni vào bình kín chứa hỗn hợp X trên rồi nung nóng một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỷ khối so với H2 là 20,08. Biết các chất trong X đều có mạch hở. Nếu sục toàn bộ Y vào dung dịch nước Br2 dư thì số mol Br2 phản ứng tối đa là:
A. 0,4 B. 0,1 C. 0,3 D. 0,2
Câu 11: Hỗn hợp X gồm propin, propan và propilen có tỉ khối so với hiđro là 21,2. Đốt cháy hoàn toàn 15,9 gam X, sau đó hấp thụ toàn bộ sản phẩm vào bình đựng 1 lít dung dịch Ba(OH)2 0,8M thấy khối lượng bình tăng m gam và có a gam kết tủa. Giá trị của m và a lần lượt là:
A. 71,1 gam và 93,575 gam B. 71,1 gam và 73,875 gam
C. 42,4 gam và 63,04 gam D. 42,4 gam và 157,6 gam
Câu 12: Hỗn hợp X gồm propan, propilen và propin có tỉ khối với hidro bằng 21. Đốt cháy hoàn toàn 10,4 mol X thu được CO2 và H2O. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thì thấy khối lượng bình tăng m gam. Giá trị của m là:
A. 59,4 B. 74,4 C. 69,6 D. 61,5
Câu 13: Hỗn hợp X gồm: C5H12, C5H10, C5H8. Tỷ khối của X so với He là 17,4. Đốt cháy hoàn toàn X, cần dung vừa đủ V lít O2 (đktc), thu được CO2 và 0,48 mol H2O. Giá trị của V là:
A. 16,576. B. 17,92. C. 19,04. D. 20,608.
Câu 14: Hỗn hợp X gồm etan, butan và propen có tỉ khối so với H2 là 23. Đốt cháy hoàn toàn 0,6 mol hỗn hợp X sau đó dẫn sản phẩm cháy vào bình chứa dung dịch Ca(OH)2 dư thì thu được 190 gam kết tủa trắng và khối lượng bình tăng thêm m gam. Giá trị của m là
A. 119,6 gam B. 126,8 gam C. 128,6 gam D. 131,1 gam
Câu 15: Đốt cháy hoàn toàn 28,8 gam hỗn hợp X gồm C2H6; C3H6; C4H6; C6H6 bằng khí O2. Toàn bộ sản phẩm cháy thu được hấp thụ hoàn toàn vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy khối lượng bình tăng m gam. Biết tỷ khối của X so với He là 12. Giá trị của m là
A. 126,8 B. 123,6 C. 124,8 D. 129
Câu 16: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm C3H6; C3H8; C3H4 thu được 11,7 gam H2O. Biết tỷ khối của X so với H2 bằng 21,25. Số mol O2 cần để đốt cháy hoàn toàn X là:
A. 0,925 B. 0,91 C. 0,82 D. 0,62
Câu 17: Hỗn hợp X mạch hở gồm H2; C4H6; C2H4. Đốt cháy m gam hỗn hợp X thu được 3m gam CO2. Cho 0,2 mol hỗn hợp X đi qua dung dịch Brom trong CCl4 dư có a gam brom tham gia phản ứng. Giá trị của a là
A. 19,2 B. 24,0 C. 35,2 D. 16,0
Câu 18: Hỗn hợp X mạch hở gồm H2, C2H4; C6H8; C4H6. Đốt cháy m gam hỗn hợp X thu được 1,125m gam H2O. Cho 0,5 mol hỗn hợp X đi qua dung dịch Brom trong CCl4 dư có a mol brom tham gia phản ứng. Giá trị của a là:
A. 1,5 B. 1,3 C. 1,6 D. 0,7
Câu 19: Hỗn hợp X gồm metan, propen; isopren. Đốt cháy hoàn toàn 8,96 lít khí X (đktc) cần dùng vừa đủ 1,8 mol O2 thu được nước và m gam CO2. Giá trị của m là:
A. 46,8gam B. 52,8gam C. 56,7gam D. 51,8gam
Câu 20: Hỗn hợp X mạch hở gồm CH4; C5H8; C7H10. Đốt cháy hoàn toàn 8,96 lít hỗn hợp X (đktc) cần dùng vừa đủ 1,8 mol O2. Thu được m gam hỗn hợp CO2 và H2O giá trị của m là:
A. 96,8 gam B. 86,7 gam C. 98,1 gam D. 74,4 gam
Câu 21: Đốt cháy hoàn toàn 12,4 gam hỗn hợp X gồm CH4; C4H4; C3H4, cần V lít O2 (đktc), biết tỉ khối của X so với He là 7,75 giá trị của V là:
A. 26,88 B. 15,6 C. 33,6 D. 29,12
Câu 22: Đốt cháy hoàn toàn 15,2 gam hỗn hợp X gồm CH4; C4H4; C2H4; C3H4, cần V lít O2 ở (đktc), biết tỉ khối của X so với H2 là 15,2. Sau phản ứng thu được m gam hỗn hợp CO2 và H2O giá trị của m là:
A. 78,8 gam B. 89,7 gam C. 66,4 gam D. 68,8 gam
Câu 23: Đốt cháy hoàn toàn 10 gam hỗn hợp X gồm CH4; C2H4; C3H4, cần V lít O2 ở (đktc), biết tỉ khối của X so với H2 là 12,5. Sau phản ứng thu được H2O và m gam CO2 giá trị của m là:
A. 26,4 gam B. 37,4 gam C. 30,8 gam D. 31,6 gam
Câu 24: Hỗn hợp X gồm C4H4; C4H6; C4H8; C4H10. Tỉ khối của X so với H2 bằng 27,4. Đốt cháy hoàn toàn X cần dùng vừa đủ V lít O2 ở (đktc) thu được CO và 1,7 mol H2O. Giá trị của V là:
A. 63,84 B. 67,2 C. 56 D. 71,68
Câu 25: Đốt cháy hoàn toàn 30,4 gam hỗn hợp X chứa CH4, C2H4, C3H4, C4H6 và H2 thu được tổng số mol của H2O và CO2 là 5,4 mol. Mặt khác, nếu cho một ít bột Ni vào bình kín chứa hỗn hợp X trên rồi nung nóng một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỷ khối so với H2 là 7,6. Biết các chất trong X đều có mạch hở. Nếu sục toàn bộ Y vào dung dịch nước Br2 dư thì số mol Br2 phản ứng tối đa là:
A. 0,48 B. 0,58 C. 0,52 D. 0,62
Câu 26: Hỗn hợp X gồm C2H2, C2H4 và C2H6 có tỉ khối so với hiđro là 13. Đốt cháy hoàn toàn 16,9 gam X, sau đó hấp thụ toàn bộ sảm phẩm vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy khối lượng bình tăng m gam. Giá trị của m là
A. 56,1 gam B. 62,2 gam C. 68,9 gam D. 62,9 gam
Câu 27: Hỗn hợp X gồm C4H2, C4H4, C4H6 và C4H10 có tỉ khối so với He là 13,2. Đốt cháy hoàn toàn 26,4 gam X sau đó hấp thụ toàn bộ sản phẩm của bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:
A. 236,4 gam B. 197 gam C. 394 gam D. 295,5 gam
Câu 28: Hỗn hợp X gồm propin, propan và propen có tỉ khối so với hiđro là 21. Đốt cháy hoàn toàn 16,8 gam X, sau đó hấp thụ toàn bộ sản phẩm vào bình đựng 1 lít dung dịch Ca(OH)2 0,8M thấy khối lượng bình tăng m gam và có a gam kết tủa. Giá trị của m và a lần lượt là:
A. 74,4 gam và 40 gam B. 68,2 gam và 40 gam
C. 68,2 gam và 52 gam D. 74,4 gam và 52 gam
Câu 29: Hỗn hợp X gồm C4H2; C4H4; C4H6; C4H8 và C4H10 có tỉ khối với hidro bằng 27,1. Đốt cháy hoàn toàn một lượng X thu được CO2 và H2O với tổng số mol 1,42 mol. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thì thấy khối lượng bình tăng m gam. Giá trị của m là:
A. 45,48 B. 46,36 C. 39,64 D. 42,52
Câu 30: Hỗn hợp X gồm C4H2; C4H4; C4H6; C4H8 và C4H10 có tỉ khối với hidro bằng 27,4. Đốt cháy hoàn toàn một lượng X cần dùng vừa đủ V lí O2 (đktc) thu được CO2 và H2O với tổng số mol 1,11 mol. Giá trị của V là:
A. 20,496 B. 21,168 C. 19,152 D. 19,824
----(Để xem đáp án chi tiết phần bài tập vận dụng vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)----
Trên đây là phần trích đoạn nội dung tài liệu Vận dụng tư duy dồn chất giải bài toán Hidrocacbon - Hóa học 11 để xem nội dung đầy đủ chi tiết vui lòng đăng nhập vào hệ thống Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy!
Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số tài liệu cùng chuyên mục sau đây:
Chúc các em học tốt!
