85 Hỗn hợp khí D thoát ra gồm C 2 H 6 và H 2 dư. Trong hỗn hợp D gọi C 2 H 6 : x(mol) và H 2 dư : y (mol). Ta có Dhh M = 4,5.2 = 9 Þ yx 2y 30x + + = 9 Þ y = 3x Þ %C 2 H 6 = yx x + .100% = %100. 3x x x + = 25% %H 2 = 100% - 25% = 75% d. Khối lượng các sản phẩm : C 2 H 2 + H 2 ¾¾®¾ CtNi, o C 2 H 4 u u u (mol) C 2 H 2 + 2H 2 ¾¾®¾ CtNi, o C 2 H 6 x 2x x (mol) Gọi u (mol) là số mol C 2 H 4 thu được Þ B gồm : C 2 H 4 : u (mol) C 2 H 6 : x (mol) C 2 H 2 dư : a – (u + x) (mol) H 2 dư : 3x (mol) · n B = = 4,22 136,3 0,14 (mol) Þ u + x + a – (u + x) + 3x = 0,14 Þ a + 3x = 0,14 (1) · n H2 ban đầu = 1,5a(mol) Þ u + 2x +3x = 1,5 Þ1,5a = u + 5x (2) · B A n n = Þ 7 10 7 10 0,14 2,5a = Þ a = 0,8 (mol) Từ (1) Þ x = 0,02 (mol) Từ (2) Þ u = 0,02 (mol) Trong B chỉ có C 2 H 4 : 0,02 (mol) và C 2 H 2 : 0,04 (mol) cho phản ứng cộng với dung dịch Br 2 : C 2 H 4 + Br 2 ® C 2 H 4 Br 2 0,02 ® 0,02 (mol) C 2 H 2 + 2Br 2 ® C 2 H 2 Br 4 0,04 ® 0,04 (mol) Þ mC 2 H 4 Br 2 = 0,02.188 = 3,76 (gam) mC 2 H 2 Br 4 = 0,04.346 = 13,84 (gam) Bài 4 : Một bình kín 2 lít ở 27,3 o C chứa 0,03 mol C 2 H 2 ; 0,015 mol C 2 H 4 và 0,04 mol H 2 có áp suất P 1 . Tính P 1 - 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 P 2 . - Cho hỗn hợp A tác dụng với lượng dư dd AgNO 3 /NH 3 thu được 3,6 gam kết tủa. Tính P 2 . Tính số mol mỗi chất trong A 86 GIẢI : · Tính áp suất P 1 : Tổng số mol các chất trước phản ứng : n 1 = nC 2 H 2 + nC 2 H 4 + nH 2 = 0,03 + 0,015 + 0,04 = 0,085 (mol) Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng : 05,1 2 3,300.082,0.085,0 11 1 ===Þ= V RTn PnRTPV atm · Tính áp suất P 2 và số mol các chất : Các ptpứ : C 2 H 2 + H 2 ¾¾®¾ CtNi, o C 2 H 4 a ® a ® a (mol) C 2 H 4 + H 2 ¾¾®¾ CtNi, o C 2 H 6 b ® b ® b (mol) Vì số mol H 2 = 0,04 < nC 2 H 2 + nC 2 H 4 = 0,045 (mol) nên phản ứng hết H 2 Đặt a, b là số mol H 2 tham gia hai phản ứng trên Þ a + b = 0,04 (1)(mol) C 2 H 2 còn dư sau phản ứng trên tác dụng với lượng dư dd AgNO 3 /NH 3 : HC º CH + Ag 2 O ¾¾¾¾®¾ 33 /NHddAgNO C 2 Ag 2 ¯ + H 2 O 0,015 ¬ 0,015 (mol) nC 2 Ag 2 = 015,0 240 6,3 = (mol) Þ nC 2 H 2 dư = 0,015 mol Þ nC 2 H 2 phản ứng = a = 0,03 – 0,015 = 0,015 (mol) b = 0,04 – a = 0,04 – 0,015 = 0,025 (mol) å nC 2 H 4 = nC 2 H 4 bđ + a = 0,015 + 0,015 = 0,03 (mol) nC 2 H 4 d ư = 0,03 – b = 0,03 – 0,025 = 0,005 (mol) Áp suất P 2 : å n 2 = nC 2 H 2 dư + nC 2 H 4 dư + nC 2 H 6 = 0,015 + 0,005 + 0,025 = 0,045 (mol) 554,0 2 3,300.082,0.045,0 2 2 === V RTn P (atm) Bài 5 : Cho a gam CaC 2 chứa b% tạp chất trơ tác dụng với nước thì thu được V lít C 2 H 2 (đktc) 1) Lập biểu thức tính b theo a và V 2) Nếu cho V lít trên vào bình kín có than hoạt tính nung nóng làm xúc tác,t o trong bình t o C áp suất P 1 . Sau phản ứng thu được hỗn hợp khí, trong đó sản phẩm phản ứng chiếm 60%V, nhiệt độ không đổi, áp suất P 2 Tính hiệu suất của phản ứng. 3) Giả sử dung tích bình không đổi, thể tích chất rắn không đáng kể. Hãy 87 a) Lập biểu thức tính áp suất P 2 theo P 1 và hiệu suất h. b) Tính khoảng giá trị của P 2 theo P 1 GI ẢI : 1) Lập biểu thức tính b theo a và V : · Cách 1 : CaC 2 + 2H 2 O ® Ca(OH) 2 + C 2 H 2 22,4 V 22,4 V (mol) Gọi V là thể tích C 2 H 2 sinh ra. nC 2 H 2 = 22,4 V mCaC 2 = 64. 22,4 V m tạp chất = (a- 22,4 64V ) b% = %100. 7a 20V-a7 %100. a 22,4 64V -a = · Cách 2 : CaC 2 + 2H 2 O ® Ca(OH) 2 + C 2 H 2 64(g) 22,4(lít) a – 0,01b(g) V(lít) b(%) Ta lập được tỉ l ệ : baV 224,04,2264 V 22,4 0,01b-a 64 -=Þ= Þb = 7 207 0,224 64V-22,4a Va - = Þ b%= %100. 7a 20V-a7 2) Tính hiệu suất phản ứng : Xét phản ứng : 3C 2 H 2 ¾¾¾¾¾®¾ C,600hoat tinh C o C 6 H 6 x ® x/3 (lít) Gọi x là thể tích C 2 H 2 đã tham gia phản ứng trên Tổng số mol các chất sau phản ứng : ï î ï í ì - 3 : : 66 22 x HC xVHC (lít) å n = V – x + x/3 = V – 2/3x (l) VC 6 H 6 = 60%V hh 88 Cách 1 : Tính theo chất tham gia : Û VxxV x 11 9 ) 3 2 (6,0 3 =Þ-= Hiệu suất phản ứng h = %81,81%100. 11 9 %100. 11 9 %100. === V V V x Cách 2 : Tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm : xxV x 9 11 V) 3 2 (6,0 3 =Þ-= Theo phản ứng : 3C 2 H 2 ¾¾¾¾¾®¾ C,600hoat tinh C o C 6 H 6 V ® V/3 (theo lý thuyết) h% = %100. 11 9 %100. 3 11x/9 x/3 %100. V/3 3/ %100. t) thuyê'V(lý ) tê'V(thuc === x = 81,81% 3) a) Lập biểu thức tính áp suất P 2 theo P 1 và hiệu suất h : Ta có pt TTKLT : PV bình = nRT Ở V bình , T = const Þ 1 2 1 2 1 2 V V n n P P == V 2 , V 1 : Số mol các chất trong bình. Và V 2 = V – 2/3x V 1 = V Þ 3.100 h2 1 V3 2 1 V 3 2 -V V V P P 1 2 1 2 -=-=== x x Þ 12 1 2 P 300 h2300 P 300 h2300 P P - =Þ - = b) Tính khoảng giá trị của P 2 theo P 1 : Ta có 0 < h £ 100 h = 0 Þ 300 h2300 - = 1 h = 100 Þ 300 h2300 - = 3 1 Þ 3 1 P 1 £ P 2 £ P 1 89 Bài 6 : Khi sản xuất đất đèn ta thu được hỗn hợp rắn gồm CaC 2 , 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 27,0 o C 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 O 2 (đktc) trong bình kín dung tích 4 lít. Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy, giữ nhiệt độ bình ở 109,2 o C. Tính áp suất bình ở nhiệt độ đó biết dung tích bình không đổi. GIẢI : a) Tính % khối lượng mỗi chất trong A : Gọi 5,52g hh A CaC 2 : a Ca : b CaO : c (mol) m hh X = 64a + 40b + 56c = 5,52 (1) Lưu ý : hỗn hợp A tác dụng với nước, cả Ca và CaO cũng có phản ứng. CaC 2 + 2H 2 O ® Ca(OH) 2 + C 2 H 2 a a (mol) Ca + H 2 O ® Ca(OH) 2 + H 2 b b (mol) CaO + H 2 O ® Ca(OH) 2 c (mol) 2,5 lít khí thu được gồm : C 2 H 2 : a H 2 : b X M = 0,725.16 = 11,6 n hhX = a + b = RT PV = 1,0 0,082.300 2,5.0,9856 = (mol) (2) X M = 0,725.16 = 11,6 (gam/mol) Þ m X = X M .n X = 11,6.0,1 = 1,16 (gam) Þ 26a + 2b = 1,16 (3) (2), (3) Þ î í ì = = 0,06b 0,04a (mol) Theo các phản ứng trên : nCaC 2 = nC 2 H 2 = 0,04 mol Þ %CaC 2 = %38,46%100. 52,5 04,0.64 = 90 nCa = nH 2 = 0,06 mol Þ %Ca = %48,43%100. 52,5 06,0.40 = % CaO = 100% - (46,38 + 43,48)% = 10,14% b) Độ tăng khối lượng bình Brom : * Khi nung nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni, có thể xảy ra 2 phản ứng : C 2 H 2 + H 2 ® C 2 H 4 C 2 H 2 + 2H 2 ® C 2 H 6 Þ hỗn hợp khí Y có thể gồm C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 2 H 2 dư, H 2 dư. * Khi cho ½ hỗn hợp Y qua bình đựng dd Br 2 dư thì C 2 H 2 , C 2 H 4 bị hấp thu : C 2 H 2 + 2Br 2 ® C 2 H 2 Br 4 (lỏng) C 2 H 4 + Br 2 ® C 2 H 4 Br 2 (lỏng) Þ hỗn hợp khí Z thoát ra gồm C 2 H 6 và H 2 . n Z = 0,02 mol và z M = 4,5.2 = 9 Þ m Z = 9.0,02 = 0,18 gam * Áp dụng ĐLBT khối lượng, ta có : m 1/2hh Y = m 1/2hh X = 1,16/2 = 0,58gam So sánh hỗn hợp Y và Z, ta thấy độ tăng khối lượng bình đựng dung dịch Br 2 là tổng khối lượng của C 2 H 2 và C 2 H 4 tức là m Y - m Z Vậy độ tăng khối lượng bình Brom = 0,58 – 0,18 = 0,4 gam v Tính áp suất bình sau phản ứng cháy : So sánh hỗn hợp X với Y và áp dụng ĐLBT nguyên tố, ta có : å C n trong ½ hỗn hợp Y = å C n trong ½ hỗn hợp X = 2.0,02 = 0,04 (mol) å H n trong ½ hỗn hợp Y = å H n trong ½ hỗn hợp X = 2.0,02 + 2.0,03 = 0,1 (mol) * Sản phẩm cháy gồm : nCO 2 = nC = 0,04 (mol); nH 2 O = ½ nH = 0,05 (mol) Mặt khác, å O n trong CO 2 và trong H 2 O = 0,04.2 + 0,05 = 0,13 (mol) n O ban đầu là 0,075.2 = 0,15 (mol) Þ n O dư = 0,15 – 0,13 = 0,02 (mol) Þ nO 2 dư = 0,02/2 = 0,01 (mol) å n các khí trong bình sau khi đốt = 0,04 + 0,05 + 0,01 = 0,1 (mol) Vậy áp suất bình là : P 784,0 4 . 273 )2732,109.(4,22.1,0 V nRT = + == atm 91 II.4 – BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀ HYDROCACBON v Một số lưu ý khi giải bài tập tổng hợp về hydrocacbon : Bài tập tổng hợp là một dạng bài tập trong đó có cả phần tính toán kèm theo câu hỏi lý thuyết hoặc câu hỏi thí nghiệm. Bài tập hỗn hợp thường có các dạng sau : Tìm CTPT của một hay nhiều hydrocacbon sau đó yêu cầu : - Xác định CTCT đúng của các chất đó qua thí nghiệm cho chất đó tác dụng với một chất nào đó thu được sản phẩm cụ thể. - Xác định CTCT rồi viết phương trình phản ứng điều chế một chất hydrocacbon khác hoặc điều chế chất đó từ nguyên liệu chính ban đầu là gì. - Đưa ra phương pháp phân biệt các hydrocacbon mới tìm được hoặc nêu cách tách riêng, tinh chế từng chất trong hỗn hợp các chất mới tìm được. Về phương pháp làm bài tập loại này, chúng ta vận dụng các phương pháp đã hướng dẫn trong phần bài tập lý thuyết và bài tập tìm CTPT, bài tập hỗn hợp để giải. Sau đây là một số bài tập ví dụ : Dạng 1 : Đề bài yêu cầu xác định CTPT của sản phẩm thế, từ đó giả thiết đề cho xác định đúng CTCT của hydrocacbon ban đầu. Bài 1 : Khi tiến hành phản ứng thế giữa ankan B với hơi Br 2 có chiếu sáng người ta thu được hỗn hợp X chỉ gồm 2 sản phẩm phản ứng (một chất vô cơ và một chất hữu cơ) ở thể hơi. Tỉ khối hơi của X so với không khí bằng 4. a) Lập CTPT của B và chọn cho M một CTCT thích hợp. b) Nếu tiến hành phản ứng thế 3 nguyên tử hidro trong phân tử B bằng Clo thì có thể thu được mấy đồng phân? GIẢI : Đề bài cho tỉ khối hơi của sản phẩm thế nên ta tìm CTPT sản phẩm rồi suy ra CTCT B a. Lập CTPT của B và chọn CTCT đúng của B. Gọi k là số nguyên tử Brom đã thế vào phân tử B : C n H 2n+2 + kBr 2 ® C n H 2n+2-k Br k + kHBr a ® a ak (mol) Gọi a (mol) là số mol B đã tham gia phản ứng Sản phẩm phản ứng gồm : C n H 2n+2-k Br k : a mol và HBr : ak mol Xhh M = 29.4 = 116 Þ 116 8)80214( = + + - - + ak a akakkn Þ 14n + 44k = 114 92 n = 14 44114 k - k 1 2 3 n 5 1,8 < 0 ị CTPT B : C 5 H 12 v dn xut ca B : C 5 H 11 Br k = 1 : phn ng xy ra theo t l mol 1:1 v thu c duy nht mt sn phm C 5 H 11 Br ị B phi cú cu to i xng. ị CTCT B : CH 3 C CH 3 CH 3 CH 3 Neopentan hay 2,2 dimetylpropan b. Ta thu c 3 ng phõn ca dn xut 3 clo ca B : CH 3 C CH 3 CCl 3 CH 3 CH 3 C CH 2 Cl CHCl 2 CH 3 CH 3 C CH 2 Cl CH 2 Cl CH 2 Cl Dng 2 : Sau khi tỡm c CTPT, CTCT ca cỏc hydrocacbon bi yờu cu vit ptp iu ch cỏc cht Bi 2 : Hn hp khớ X gm 4 hydrocacbon A, B, C, D iiu kin chun. Trn X vi O 2 va t chỏy ht X trong mt bỡnh kớn nhit T 1 > 100 o C v ỏp sut 0,8amt. Bt tia la in t chỏy hon ton hn hp ri a bỡnh v nhit T 1 , o li ỏp sut trong bỡnh vn c tr s 0,8atm. Lm li thớ nghim vi cỏc hn hp X cú thnh phn A, B, C, D khỏc nhau vn thu c kt qu nh c. a) Lp CTPT A, B, C, D bit rng M A < M B < M C < M D . b) Vit ptp iu ch D t A v B t C GII : Nhit sau khi t T 1 > 100 o C ị H 2 O th hi cựng iu kin nhit , th tớch ỏp sut bỡnh trc v sau khi t khụng i ị s mol khớ trong bỡnh trc v sau phn ng bng nhau. Khi thay i thnh phn ca hn hp X m kt qu khụng thay i ị khi t chỏy tng cht thỡ tng s mol trc v sau phn ng cng bng nhau. t cụng thc ca mt cht trong hn hp l : C x H y OH 2 y xCOO 4 y xHC 22 t 2yx 0 +ắđắ ữ ứ ử ỗ ố ổ ++ a đ a(x + y/4) đ ax đ ay/2 (mol) . tham gia : Û VxxV x 11 9 ) 3 2 (6,0 3 =Þ-= Hiệu suất phản ứng h = %81,81%100. 11 9 %100. 11 9 %100. === V V V x Cách 2 : Tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm : xxV x 9 11 V) 3 2 (6,0 3 =Þ-=. bình là : P 784,0 4 . 273 )2732,1 09. (4,22.1,0 V nRT = + == atm 91 II.4 – BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀ HYDROCACBON v Một số lưu ý khi giải bài tập tổng hợp về hydrocacbon : Bài tập tổng hợp là. phương trình phản ứng điều chế một chất hydrocacbon khác hoặc điều chế chất đó từ nguyên liệu chính ban đầu là gì. - Đưa ra phương pháp phân biệt các hydrocacbon mới tìm được hoặc nêu cách tách