ĐỐT CHÁY HÒAN TÒAN 19,2 G HỖN HỢP 2 ANKAN LIÊN TIẾP THU ĐƯỢC 14,56 L C...

Bài 1:

Đốt cháy hòan tòan 19,2 g hỗn hợp 2 ankan liên tiếp thu được 14,56 l CO2 (ở OoC, 2 atm).

Tìm CTPT 2 ankan.

GIẢI :

Gọi CTPT trung bình của hai ankan :

=> .

Cách 1: phương pháp số C trung bình ()

Số mol hỗn hợp

Số mol CO2 : nCO2 = . = 1,3

Hỗn hợp gồm 2 ankan liên tiếp CnH2n+2

CmH2m+2 ; n<m; 1< n , m = n +1

à n < < m = n +1

Vậy n = 2 vậy 2 ankan là: C2H6

m = 3 C3H8

Cách 2: Dùng phương pháp phân tử khối trung bình :

Gọi 2 ankan A : CnH2n+2 (a mol) ; B : CmH2m+2 (b mol)

a an (mol)

b bm (mol)

nCO2 = an + bm = 1,3 (1)

mhh = (14n + 2)a + (14m +2)b = 19,2

ó 14(bm + an) + 2(a + b) = 19,2 (2)

Từ (1),(2) suy ra : a + b = 0,5 = nhh

=> = mhh / nhh = 19,2/0,5 = 38,4

MA < 38,4 < MB = MA + 14

A

CH4

C2H6

C3H8

C4H10 …

MA

16

30

44

58 …

38,4

38,4 …

MB

58

72 …

Vậy A : C2H6

B : C3H8

7.1.5 - Phương pháp biện luận

1. Dựa vào giới hạn xác định CTPT của một hydrocacbon:

- Khi số phương trình đại số thiết lập được ít hơn số ẩn cần tìm, có thể biện luận dựa vào giới hạn :

A : CxHy thì : y < 2x + 2; y chẵn, nguyên dương ; x ³ 1, nguyên.

- Nếu không biện luận được hay biện luận khó khăn có thể dùng bảng trị số để tìm kết quả.

- Điều kiện biện luận chủ yếu của loại toán này là : hóa trị các nguyên tố. Phương pháp biện luận

trình bày ở trên chỉ có thể áp dụng để xác định CTPT của một chất hoặc nếu nằm trong 1 hỗn hợp thì

phải biết CTPT của chất kia.

2. Biện luận theo phương pháp ghép ẩn số để xác định CTPT của một hydrocacbon :

a) Các bước cơ bản :

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

Bứơc 2 : Ứng với mỗi dữ kiện của bài toán ta lập một phương trình toán học.

Bước 3 : Sau đó ghép các ẩn số lại rút ra hệ phương trình toán học. Chẳng hạn : a + b = P (với a, b

là số mol 2 chất thành phần)

an + bm = Q (với n, m là số C của 2 hydrocacbon thành phần)

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

chất bất đẳng thức :

Giả sử : n < m thì n(x + y) < nx + my < m(x + y)

Hoặc từ mối liên hệ n,m lập bảng trị số biện luận

- Nếu A, B thuộc hai dãy đồng đẳng khác nhau ta phải tìm x, y rồi thế vào phương trình nx + my =

Q để xác định m, n => CTPT.

3. Một số phương pháp biện luận xác định dãy đồng đẳng và CTPT hydrocacbon :

v Cách 1 : Dựa vào phản ứng cháy của hydrocacbon, so sánh số mol CO2 và số mol H2O.

Nếu đốt 1 hydrocacbon (A) mà tìm được :

* nH2O > nCO2 à (A) thuộc dãy đồng đẳng ankan

ptpư :

* nH2O = nCO2 => (A) thuộc dãy đồng đẳng anken hay olefin

hoặc (A) là xicloankan

ptpư :

* nH2O < nCO2 => (A) thuộc dãy đồng đẳng ankadien, ankin hoặc benzen

ptpư : ( đồng đẳng ankin hoặc ankadien)

( đồng đẳng benzen)

v Cách 2 : Dựa vào CTTQ của hydrocacbon A :

* Bước 1 : Đặt CTTQ của hydrocacbon là :

CnH2n+2-2k (ở đây k là số liên kết p hoặc dạng mạch vòng hoặc cả 2 trong CTCT

A)

Điều kiện k ³ 0, nguyên. Nếu xác định được k thì xác định được dãy đồng đẳng của A.

- k = 0 => A thuộc dãy đồng đẳng ankan

- k = 1 => A thuộc dãy đồng đẳng anken

- k = 2 => A thuộc dãy đồng đẳng ankin hay ankadien

- k = 4 => A thuộc dãy đồng đẳng benzen.

Để chứng minh hai ankan A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng, ta đặt A : CnH2n+2-2k ; B :

CmH2m+2-2k’. Nếu tìm được k = k’ thì A,B cùng dãy đồng đẳng.

* Bước 2 : Sau khi biết được A,B thuộc cùng dãy đồng đẳng, ta đặt CTTQ của A là CxHy. Vì B là

đồng đẳng của A, B hơn A n nhóm –CH2- thì CTTQ của B :CxHy (CH2)n hay Cx+nHy+2n.

* Bước 3 : Dựa vào phương trình phản ứng cháy của A, B, dựa vào lượng CO2, H2O, O2 hoặc số

mol hỗn hợp thiết lập hệ phương trình toán học, rồi giải suy ra x, y, n à Xác định được CTPT A, B.

v Cách 3 : dựa vào khái niệm dãy đồng đẳng rút ra nhận xét :

- Các chất đồng đẳng kế tiếp nhau có khối lượng phân tử lập thành một cấp số cộng công sai d

= 14.

- Có một dãy n số hạng M1, M2, …,Mn lập thành một cấp số cộng công sai d thì ta có :

+ Số hạng cuối Mn = M1 + (n-1)d

+ Tổng số hạng S = .n

+ Tìm M1, …, Mn suy ra các chất

Trong một bài toán thường phải kết hợp nhiều phương pháp.

Ví dụ :

Đốt cháy một hỗn hợp gồm 2 hydrocacbon A, B (có M hơn kém nhau 28g) thì thu được

0,3mol CO2 và 0,5 mol H2O. Tìm CTPT & tên A, B

Hydrocacbon A, B có M hơn kém nhau 28g => A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng.

Cách 1 :

A, B + O2 => CO2 + H2O

>1 => A, B thuộc dãy đồng đẳng ankan.

Đặt CTTB A, B : : a mol

a => a => a(+1) (mol)

Ta có => = 1,5

Đặt CTTQ A, B : CnH2n+2 và CmH2m+2

Giả sử n< m => n< 1,5 => n = 1 => CTPT A : CH4 (M = 16)

=> MB = 16 + 28 = 44 => CTPT B : C3H8.

Cách 2 : Đặt CTTQ A, B : CnH2n+2 : a mol và CmH2m+2 : b mol

Các ptpứ cháy :

a an a(n+1-k) (mol)

b bm b(m+1-k) (mol)

Ta có :

=> (a+b)(1-k) = 0,2 => k = 0 vì chỉ có k = 0 thì phương trình mới có nghĩa.

=> a + b = 0,2 và an + bm = 0,3

Giả sử n < m

=> n(a+b) < m (a+b)

=> n << m => n < < m

Biện luận tương tự cách trên suy ra CTPT A : CH4 và B : C3H8.

7.2 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN LẬP CTPT HYDROCACBON