dàn âm thanh hội trường, âm thanh lớp học, âm thanh phòng họp, loa trợ giảng

Phương pháp giải bài tập hóa học hữu cơ 11, 12 theo kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách nguyên tố

Phương pháp giải bài tập hóa học hữu cơ 11, 12 theo kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách nguyên tố

SGK, sách ôn thi, sách tham khảo giá rẻ

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN luận văn luận án O2 Education

ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN Hóa học là bộ môn khoa học quan trọng trong nhà trường phổ thông. Môn hóa học cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản và thiết thực đầu tiên về hóa học. Giáo viên bộ môn hóa học cần hình thành ở các em một số kĩ năng cơ bản, phổ thông và thói quen học tập và làm việc khoa học làm nền tảng cho việc giáo dục, phát triển năng lực nhận thức, năng lực hành động. Qua đó, giáo dục những đức tính cần thiết cho học sinh như cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, chính xác, yêu chân lý khoa học, có ý thức trách nhiệm với bản thân, gia đình xã hội, có thể hòa hợp với môi trường thiên nhiên, chuẩn bị cho học sinh những hành trang đi vào cuộc sống. Trong môn hóa học thì bài tập hóa học có một vai trò cực kì quan trọng. Nó là nguồn cung cấp kiến thức mới, vận dụng kiến thức lý thuyết, giải thích các hiện tượng, các quá trình hóa học, giúp tính toán các đại lượng: khối lượng, thể tích, số mol…Việc giải bài tập sẽ giúp học sinh được củng cố kiến thức lý thuyết đã được học, vận dụng linh hoạt kiến thức vào làm bài. Để giải được bài tập đòi hỏi học sinh không chỉ nắm vững các tính chất hóa học của các đơn chất và hợp chất đã học, nắm vững các công thức tính toán, mà còn biết cách tính theo phương trình hóa học và công thức hóa học. Đối với những bài tập đơn giản thì học sinh thường đi theo mô hình đơn giản: như viết phương trình hóa học, dựa vào các đại lượng bài ra để tính số mol của một chất, sau đó theo phương trình hóa học để tính số mol của các chất còn lại và từ đó tính được các đại lượng theo yêu cầu của bài. Nhưng đối với nhiều dạng bài tập thì nếu học sinh không nắm được bản chất của các phản ứng thì việc giải bài toán của học sinh sẽ gặp rất nhiều khó khan và thường là giải sai như các dạng bài tập hữu cơ ở mức độ vận dụng và vận dụng cao. Bài tập hữu cơ ở dạng vận dụng và vận dụng cao là loại toán khó. Bài toán này thường được dùng để phân loại điểm cao, phân loại học sinh giỏi trong các kì thi, đặc biệt là kì thi tốt nghiệp trung học phổ thông quốc gia. Chính vì vậy, tôi xin mạnh dạn trình bày “Phương pháp giải bài tập hữu cơ hóa học 11 và 12 theo kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách nguyên tố” làm sáng kiến kinh nghiệm cho mình. Với hi vọng đề tài này sẽ là một tài liệu tham khảo phục vụ tốt cho công việc học tập của các em học sinh lớp 11, 12 và cho công tác giảng dạy của các bạn đồng nghiệp. 2 II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP II.1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến II.1.1. Cơ sở lý luận của sáng kiến Kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách nguyên tố là phương pháp tư duy giải toán độc đáo, sáng tạo dựa trên những giả định không có thực để biến đổi tương đương các hợp chất và hỗn hợp cho nhau hoặc các quá trình hóa học cho nhau. Bản chất của nó là sử dụng toán học trong giải bài tập hóa học. Một số bài toán hóa học có thể giải nhanh bằng các phương pháp bảo toàn electron, bảo toàn khối lượng, đặt công thức tổng quát…song kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách nguyên tố cũng tìm ra đáp án rất nhanh, rất phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay của Bộ giáo dục đào tạo hay các kì thi riêng của các trường đại học (đánh giá năng lực của đại học quốc gia Hà Nội và đánh giá tư duy của đại học Bách Khoa Hà Nội). Các chú ý khi áp dụng kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách nguyên tố: 1. Khi áp dụng kĩ thuật đồng đẳng hóa hay tách nguyên tố, ta phải bảo toàn số mol các nguyên tố và bảo toàn khối lượng hỗn hợp. 2. Khi áp dụng kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách nguyên tố, ta nên chọn chất đơn giản hoặc nhóm nguyên tố đơn giản để đơn giản cho việc tính toán. 3. Trong quá trình tính toán theo kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách nguyên tố, đôi khi ta gặp số mol có giá trị âm là do sự bù trừ khối lượng của các chất trong hỗn hợp. Trong trường hợp này, ta vẫn tính toán bình thường và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn. 4. Cần nắm vững tính chất hóa học của các chất, từ đó có những biến đổi hợp lí để tránh dẫn đến kết quả bài toán sai lệch. 5. Cần nắm vững các định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố. Đó là những phương pháp thường xuyên bổ trợ cho kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách nguyên tố. II.1.2. Thực trạng của sáng kiến Khi chưa áp dụng, có bài toán học sinh làm được nhưng rất ít, đa số học sinh không giải quyết được hoặc làm mất quá nhiều thời gian. Hơn nữa, thời gian yêu cầu cho một bài tập trong kì thi quốc gia là rất ngắn. Vì vậy, người giáo viên phải tìm ra phương pháp để giải nhanh bài tập. Đặc biệt, nguồn tài liệu tham khảo viết về kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách chất trong giải bài tập hữu cơ 11, 12 còn ít, chưa có hệ thống, không khái quát hết hoặc việc nhận dạng để phát hiện ra cần sử dụng kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách chất là chưa có. Do đó, việc sưu tầm, phân dạng các bài tập để vận dụng các cách giải nhanh là quan trọng và cần thiết. 3 II.2. Mô tả giải pháp khi có sáng kiến Tôi đã sưu tầm các bài tập trong các đề thi đại học – cao đẳng và nay là đề thi trung học phổ thông quốc gia của bộ giáo dục và đào tạo và đề thi thử của các trường trung học phổ thông, cũng như các bài tập do tôi soạn ra. Sau đó, tôi tiến hành giải các bài tập đó theo kĩ thuật đồng đẳng hóa và tách nguyên tố, rồi phân ra thành từng dạng bài theo các chủ đề. Tôi cũng đã áp dụng vào thực hành giảng dạy cho các học sinh tôi dạy khối lớp 11 và 12 (đặc biệt là dạy ôn thi tốt nghiệp trung học phổ thông quốc gia), nhận thấy các em tiếp thu tốt hơn và giải nhanh được các bài tập tương tự. Trong giới hạn của đề tài này, tôi chỉ đưa ra một số kinh nghiệm đã giảng dạy cho học sinh như sau: II.2.1. Bài toán hidrocacbon 1. Cơ sở lý thuyết a. Ankan Ankan có công thức tổng quát CnH2n+2 (n≥1) gồm: CH4, C2H6, C3H8, C4H10… Với một ankan bất kì có thể quy đổi thành CnH2n+2 =CH4 +mCH2. Kĩ thuật đồng đẳng hóa khi áp dụng cho ankan là (CH4, CH2), trong đó số mol ankan bằng số mol của CH4. Mặt khác, ankan CnH2n+2=nCH2 + H2. Khi đó tách nguyên tố thì ankan là (H2, CH2); trong đó số mol ankan bằng số mol của H2 tách ra. b. Anken Anken có công thức tổng quát CnH2n (n≥2) gồm: C2H4, C3H6, C4H8, C5H10… Với một anken bất kì có thể quy đổi thành CnH2n= C2H4 + mCH2. Kĩ thuật đồng đẳng hóa áp dụng cho anken là (C2H4, CH2), trong đó số mol của anken bằng số mol của C2H4. Mặt khác, anken CnH2n=nCH2 nên có thể coi anken là CH2 trong các bài toán đốt cháy. c. Ankin Ankin có công thức tổng quát CnH2n-2 (n≥2) gồm: C2H2, C3H4, C4H6, C5H8… Với một ankin bất kì có thể quy đổi thành CnH2n-2= C2H2 + mCH2. Kĩ thuật đồng đẳng hóa áp dụng cho anken là (C2H2, CH2), trong đó số mol của ankin bằng số mol của C2H2. Mặt khác, ankin CnH2n-2=nCH2 –H2. Khi đó, ,tách ankin thành (H2, CH2) trong đó tổng số mol ankin và hidro tách ra bằng 0. 4 d. Với ankyl benzen Ankyl benzen có công thức tổng quát CnH2n-6 (n≥6) gồm : C6H6, C7H8, C8H10, C9H12… Với một ankyl benzen bất kì có thể quy đổi thành CnH2n-6=C6H6 +mCH2. Kĩ thuật đồng đẳng hóa áp dụng cho ankyl benzen là (C6H6, CH2), trong đó số mol của ankyl benzen bằng số mol của C6H6. e. Với hidrocacbon mạch hở Công thức tổng quát của hidrocacbon mạch hở là CnH2n+2-2k=CnH2n+2-kH2=CH4 +mCH2-kH2. Kĩ thuật đồng đẳng hóa áp dụng cho hidrocacbon bất kì là (CH4, CH2, H2); trong đó số mol hidrocacbon bằng số mol của CH4 và số mol brom (hoặc hidro) phản ứng với hidrocacbon đó bằng –(số mol H2) quy đổi. Mặt khác, hidocacbon mạch hở bất kì có thể tách thành C và H. 2. Phương pháp giải minh họa Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn hidrocacbon mạch hở X, thu được 0,4 mol CO2 và 0,5 mol H2O. Xác định công thức phân tử của X. Hướng dẫn giải Cách 1 Vì số mol H2O lớn hơn số mol CO2 nên X là ankan. Ankan có công thức tổng quát CnH2n+2= CH4+mCH2. Quy đổi X thành CH4 (a mol) và CH2 (b mol). Bảo toàn cacbon có: a+b=0,4. Bảo toàn hidro có: 4a +2b=0,5.2 Giải hệ có: a=0,1 và b=0,3. Giá trị của m là m=b:a=0,3:0,1=3. Công thức hóa học của X là CH4.3CH2 hay C4H10. Cách 2 Vì số mol H2O lớn hơn số mol CO2 nên X là ankan. Ankan có công thức tổng quát CnH2n+2= nCH2 +H2. Quy đổi X thành CH2 (a mol) và H2 (b mol). Bảo toàn cacbon có: a=0,4. Bảo toàn hidro có: 2a +2b=0,5.2. Giải hệ phương trình có: a=0,4 và b=0,1. Giá trị của n là n=a:b=0,4:0,1=4. X là C4H10. Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn 3,2 gam ankan X, thu được H2O và 4,48 lít khí CO2. Xác định X. Hướng dẫn giải Cách 1 Ankan có công thức tổng quát CnH2n+2=CH4+mCH2. Quy đổi X thành CH4 (a mol) và CH2 (b mol). 5 Khối lượng của X là 16a +14b=3,2. Bảo toàn cacbon có: a+b=0,2. Giải hệ phương trình có: a=0,2 và b=0. Giá trị của m là m=b:a=0. Vậy X là CH4. Cách 2 Ankan có công thức tổng quát CnH2n+2= nCH2+H2. Quy đổi X thành CH2 (a mol) và H2 (b mol). Khối lượng của X là 14a +2b=3,2. Bảo toàn cacbon có: a=0,2. Giải hệ phương trình có: a=0,2 và b=0,2. Giá trị n là n=a:b=0,2:0,2=1. Vậy X là CH4. Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn một hidrocacbon X, thu được 0,11 mol CO2 và 0,132 mol H2O. Khi cho X tác dụng với clo (tỉ lệ mol 1:1) đun nóng, thu được một sản phẩm thế monocle duy nhất. Gọi tên X. Hướng dẫn giải Cách 1 Vì số mol H2O lớn hơn số mol CO2 nên X là ankan. Ankan có công thức tổng quát CnH2n+2= CH4+mCH2. Quy đổi X thành CH4 (a mol) và CH2 (b mol). Bảo toàn cacbon có: a+b=0,11. Bảo toàn hidro có: 4a +2b=0,132.2. Giải hệ có: a=0,022 và b=0,088. Giá trị của m là m=b:a=0,088:0,022=4. Công thức hóa học của X là CH4.4CH2 hay C5H12. Mặt khác, đun nóng X với clo tỉ lệ mol 1:1 cho một sản phẩm thế clo duy nhất nên X là neopantan hay 2,2-đimetylpropan. Cách 2 Vì số mol H2O lớn hơn số mol CO2 nên X là ankan. Ankan có công thức tổng quát CnH2n+2= nCH2 + H2. Quy đổi X thành CH2 (a mol) và H2 (b mol). Bảo toàn cacbon có: a=0,11. Bảo toàn hidro có: 2a +2b=0,132.2. Giải hệ phương trình có: a=0,11 và b=0,022. Giá trị của n là n=a:b=0,11:0,022=5. X là C5H12. Mặt khác, đun nóng X với clo tỉ lệ mol 1:1 cho một sản phẩm thế clo duy nhất nên X là neopantan hay 2,2-đimetylpropan. Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M gồm một ankan và một ankin, thu được số mol nước bằng số mol CO2. Xác định phần trăm về số mol của X và Y trong M. Hướng dẫn giải Ankan có công thức tổng quát là CnH2n+2 =CH4 +mCH2. Ankin có công thức tổng quát là CnH2n-2=C2H2 +mCH2. 6 Quy đổi M thành CH4 (a mol), C2H2 (b mol) và CH2 (c mol). Số mol CO2 thu được khi đốt cháy là a +2b+c. Số mol H2O, thu được khi đốt cháy là 2a +b+c. Vì số mol CO2 bằng số mol H2O nên a+2b+c=2a +b+c, do đó a=b. Vậy phần trăm số mol của ankan và ankin là 50% và 50%. Câu 5: Hỗn hợp khí X gồm anken M và ankin N có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử. Hỗn hợp khí X có khối lượng 12,4 gam và thể tích là 6,72 lít. Xác định số mol và công thức phân tử của M và N. Hướng dẫn giải Ankan có công thức tổng quát là CnH2n=C2H4 +mCH2. Ankin có công thức tổng quát là CnH2n-2=C2H2 + mCH2. Quy đổi X thành C2H4 (a mol), C2H2 (b mol) và H2 (c mol). Khối lượng của X là 28a +26b+14c=12,4. Số mol của X là a +b=0,3. Vì hai hidrocacbon ở thể khí nên c=0, c=(a+b) hoặc c=2(a+b). Nếu c=0 thì a=2,3 và b=-2 (loại). Nếu c=(a+b)=0,3 thì a=0,2 và b=0,1. Khi đó hai hidrocacbon là C3H6 và C3H4. Nếu c=2(a+b)=0,6 thì a=-1,9 và b=2,2 (loại). Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hidrocacbon X, thu được CO2 và H2O. Cho toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)2 dư, thu được 29,55 gam kết tủa, dung dịch sau phản ứng có khối lượng giảm 19,35 gam so với dung dịch Ba(OH)2 ban đầu. Tìm X. Hướng dẫn giải CO2 + Ba(OH)2 dư → BaCO3 + H2O. 0,15 0,15 Khối lượng dung dịch giảm 19,35 gam chính là 29,55- khối lượng(CO2 +H2O)=19,35. Vậy, số mol H2O là 0,2 mol. Cách 1 Vì số mol H2O lớn hơn số mol CO2 nên X là ankan. Ankan có công thức tổng quát CnH2n+2= CH4+mCH2. Quy đổi X thành CH4 (a mol) và CH2 (b mol). Bảo toàn cacbon có: a+b=0,15. Bảo toàn hidro có: 4a +2b=0,2.2 Giải hệ có: a=0,05 và b=0,1. Giá trị của m là m=b:a=0,1:0,05=2. Công thức hóa học của X là CH4.2CH2 hay C3H8. 7 Cách 2 Vì số mol H2O lớn hơn số mol CO2 nên X là ankan. Ankan có công thức tổng quát CnH2n+2= nCH2 + H2. Quy đổi X thành CH2 (a mol) và H2 (b mol). Bảo toàn cacbon có: a=0,15. Bảo toàn hidro có: 2a +2b=0,2.2. Giải hệ phương trình có: a=0,15 và b=0,05. Giá trị của n là n=a:b=0,15:0,05=3. X là C3H8. Câu 7: Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinyl axetilen có tỷ khối so với hidro là 17. Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol X, thu được CO2 và H2O. Cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, thấy khối lượng bình tăng thêm m gam. Tìm m. Hướng dẫn giải X gồm: CH4, C2H4, C3H4 và C4H4 nên quy đổi 0,05 mol X thành C (a mol) và H (0,2 mol). Khối lượng của X là 0,05.17.2=1,7= 12a +0,2.1. Do đó, a= 0,125. C (0,125 mol), H (0,2 mol) + O2 → CO2 (0,125 mol), H2O (0,1 mol). Khối lượng bình tăng lên chính là tổng khối lượng của CO2 và H2O nên m=0,125.44+0,1.18=7,3 gam. Câu 8: Đốt cháy hoàn toàn 4,64 gam một hidrocacbon X (chất khí ở điều kiện thường), thu được CO2 và H2O. Cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2. Sau các phản ứng, thu được 39,4 gam kết tủa và khối lượng phần dung dịch giảm 19,912 gam so với dung dịch ban đầu. Xác định công thức phân tử của X. Hướng dẫn giải Hidrocacbon X có công thức tổng quát là CxHy =xC + yH. Quy đổi X thành C (a mol) và H (b mol). Khối lượng của X là 4,64 gam nên 12.a +b.1=4,64. C (a mol), H (b mol) + O2 → CO2 (a mol), H2O (0,5b mol). Khối lượng dung dịch giảm 19,912 gam nên 39,4- (44.a +18.0,5b)=19,912. Giải hệ phương trình có: a=0,348 và b=0,464. Mặt khác, x:y=a:b=0,348:0,464=3:4. Do X là hidrocacbon ở thể khí nên x≤4. Vậy, X là C3H4. Câu 9: Hỗn hợp khí X gồm C2H6, C3H6 và C4H6. Tỷ khối của X so với hidro là 24. Đốt cháy hoàn toàn 0,96 gam X trong oxi dư, thu được CO2 và H2O. Cho toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)2 dư, thu được m gam kết tủa. Tìm m. Hướng dẫn giải Số mol của X là 0,96:48=0,02 mol. 8 X gồm C2H6, C3H6 và C4H6 nên quy đổi 0,02 mol X thành C (a mol) và H (0,12 mol). Khối lượng của X là 12.a +0,12.1=0,96. Suy ra, a=0,07. Khi đó: C (0,07 mol), H (0,12 mol) + O2 → CO2 (0,07 mol), H2O (0,06 mol). CO2 + Ba(OH)2 dư→ BaCO3 + H2O. 0,07 0,07 Khối lượng kết tủa là m=0,07.197=13,79 gam. Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X gồm một ankan và một anken, thu được 0,35 mol CO2 và 0,4 mol H2O. Xác định phần trăm số mol của anken trong X. Hướng dẫn giải Cách 1 Công thức tổng quát của ankan là CnH2n+2=CH4 +mCH2. Công thức tổng quát của anken là CmH2m=mCH2. Quy đổi X thành CH4 (a mol) và CH2 (b mol). Bảo toàn cacbon có: a +b=0,35. Bảo toàn hidro có: 4a +2b = 0,4.2. Giải hệ phương trình có: a=0,05 và b=0,3. Vậy số mol ankan là 0,05 mol nên số mol anken là 0,2-0,05=0,15 mol. Phần trăm số mol của anken là 75%. Cách 2 Công thức tổng quát của ankan là CnH2n+2=nCH2 +H2. Công thức tổng quát của anken là CmH2m=mCH2. Quy đổi X thành CH2 (a mol) và H2 (b mol). Bảo toàn cacbon và hidro có: a=0,35 và 2a +2b=0,4.2. Giải hệ phương trình có a=0,35 và b=0,05. Vậy số mol ankan là 0,05 mol nên số mol anken là 0,2-0,05=0,15 mol. Phần trăm số mol của anken là 75%. Câu 11: Hỗn hợp X gồm một ankan và một anken có số mol bằng nhau, số nguyên tử cacbon của ankan gấp hai lần số nguyên tử cacbon của anken. Lấy a gam X làm mất màu vừa đủ 100 gam dung dịch Br2 16%. Đốt cháy hoàn toàn a gam X, sau đó cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 60 gam kết tủa. Xác định công thức phân tử của hai hidrocacbon. Hướng dẫn giải Công thức tổng quát của ankan là CnH2n+2=CH4 +mCH2. Công thức tổng quát của anken là CmH2m=C2H4 +kCH2. Quy đổi X thành CH4 (x mol), C2H4 (x mol) và CH2 (y mol). Số mol brom phản ứng với X là 0,1 mol nên x=0,1. CO2 + Ba(OH)2 dư → BaCO3 + H2O. 0,6 0,6. 9 Bảo toàn cacbon có: x.1 +x.2 +y.1=0,6.1. Giải hệ phương trình có: x=0,1 và y=0,3. Khi đó: Anken có dạng C2H4.kCH2 (0,1 mol) và ankan có dạng CH4.nCH2 (0,1 mol). Bảo toàn CH2 có 0,1.k+0,1.n=0,3 và n+1=2(k+2). Giải hệ phương trình có: n=3 và k=0. Hai hidrocacbon đó là: C2H4 và C4H10. Câu 12: Hỗn hợp khí X gồm một ankan và một anken. Tỷ khối hơi của X so với hidro là 11,25. Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít X, thu được 6,72 lít khí CO2. Xác định công thức phân tử của hai hidrocacbon. Hướng dẫn giải Công thức tổng quát của ankan là CnH2n+2=CH4 + mCH2. Công thức tổng quát của anken là CmH2m=C2H4 + kCH2. Quy đổi X thành CH4 (x mol), C2H4 (y mol) và CH2 (z mol). Số mol của X là 0,2 mol nên x+y=0,2. Khối lượng của X là 0,2.11,25.2=16x +28y +14z. Bảo toàn cacbon có: x+2y +z=0,3. Giải hệ phương trình có: x=0,15; y=0,05 và z=0,05. Khi đó: ankan có dạng CH4.mCH2 (0,15 mol) và anken có dạng C2H4.kCH2 (0,05 mol). Bảo toàn CH2 có 0,15.m+0,05.k=0,05. Do đó, m=0 và k=1. Vậy hai hidrocacbon là CH4 và C3H6. Câu 13: Hỗn hợp X gồm metan, propan, etilen và but-1-en có tổng số mol là 0,57 mol, tổng khối lượng là m gam. Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần vừa đủ 54,88 lít khí O2. Mặt khác, cho m gam X qua dung dịch brom dư, thấy có 0,35 mol brom phản ứng. Tìm m. Hướng dẫn giải Có CH4; C3H8=CH4+2CH2; C2H4=CH4 +1CH2-1H2 và C4H8 =CH4 +3CH2- 1H2. Do đó, quy đổi X thành CH4 (0,57 mol), CH2 (a mol) và H2 (b mol). X làm mất màu tối đa 0,35 mol brom nên b=-0,35. CH4 (0,57 mol), CH2 (a mol), H2 (b mol) + O2 (2,45 mol) → CO2 [(0,57+a)mol], H2O [(0,57.2 + a + b)mol]. Bảo toàn nguyên tố oxi có: 2,45.2= 2.(0,57+a) + (0,57.2 +a+b). Giải hệ phương trình có: a=0,99 và b=-0,35. Khối lượng của X là m=0,57.16 +14a + 2b= 22,28 gam. Câu 14: Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít hỗn hợp E gồm ankan X và ankin Y cần dùng vừa đủ 11,2 lít khí O2, thu được CO2 và H2O. Cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2, thu được 19,7 gam kết tủa và khối 10 lượng dung dịch tăng thêm 0,7 gam so với dung dịch Ba(OH)2 ban đầu. Xác định X và Y. Hướng dẫn giải Công thức tổng quát của ankan là CnH2n+2=CH4 +mCH2. Công thức tổng quát của ankin là CmH2m-2=C2H2 +kCH2. Quy đổi E thành CH4 (a mol), C2H2 (b mol) và CH2 (c mol). Số mol hỗn hợp là 0,2 mol nên a+b=0,2. CH4 (a mol), C2H2 (b mol), CH2 (c mol) + O2 (0,5 mol)→ CO2 [(a+2b+c) mol], H2O [(2a+b+c) mol]. Gọi số mol CO2 và H2O lần lượt là u =a+2b+c, v=2a+b+c. Bảo toàn nguyên tố oxi có 0,5.2=2.u +v.1. Khối lượng dung dịch tăng thêm 0,7 gam nên 44.u +18.v- 19,7=0,7. Giải hệ phương trình có: u=0,3 và v=0,4. Giải hệ phương trình của a,b,c có: a=0,15; b=0,05 và c=0,05. Khi đó: ankan có dạng CH4.mCH2 (0,15 mol) và ankin có dạng C2H2.kCH2 (0,05 mol). Bảo toàn CH2 có 0,15.m +0,05.k=0,05. Vậy m=0, k=1. Hai hidrocacbon là CH4 và C3H4. Câu 15: (Đề thi tốt nghiệp THPT quốc gia 2021) Nung nóng một lượng butan trong bình kín (với xúc tác thích hợp), thu được 0,82 mol hỗn hợp X gồm H2 và các hidrocacbon mạch hở (CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và C4H10). Cho toàn bộ X vào bình đựng dung dịch brom dư thì có tối đa a mol brom phản ứng, khối lượng bình tăng 15,54 gam và thoát ra hỗn hợp khí Y. Đốt cháy hoàn toàn Y cần vừa đủ 0,74 mol O2, thu được CO2 và H2O. Tìm a. Hướng dẫn giải C4H10 →CnH2n+2 (CH4, C2H6, H2) +CmH2m(C2H4, C3H6, C4H8). C4H10→C4H10. Gọi CtH2t+2 là công thức chung cho CnH2n+2 và C4H10 (dư). Có: CmH2m=mCH2, vì vậy đốt cháy lượng O2 cần thiết để đốt cháy hết 15,54 gam CmH2m là CH2 +1,5O2 → CO2 + H2O. 1,11 1,665 Lượng oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu bằng lượng O2 dùng để đốt cháy 15,54 gam CmH2m và Y. Do, đó số mol oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu là (1,665+0,74)=2,405 mol. Số mol C4H10 ban đầu là C4H10 +6,5O2 → 4CO2 + 5H2O. 0,37 2,405 Số mol anken sinh ra= số mol X – số mol C4H10 (ban đầu)=0,82-0,37=0,45 mol. 11 Số mol brom phản ứng với X là a=0,45 mol. Câu 16: (Đề thi tốt nghiệp THPT quốc gia 2021) Nung nóng một lượng butan trong bình kín (với xúc tác thích hợp), thu được 0,48 mol hỗn hợp X gồm H2 và các hidrocacbon mạch hở (CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và C4H10). Cho toàn bộ X vào bình đựng dung dịch brom dư thì có tối đa a mol brom phản ứng, khối lượng bình tăng 8,26 gam và thoát ra hỗn hợp khí Y. Đốt cháy hoàn toàn Y cần vừa đủ 0,74 mol O2, thu được CO2 và H2O. Tìm a. Hướng dẫn giải C4H10 → CnH2n+2 (CH4, C2H6, H2) + CmH2m(C2H4, C3H6, C4H8). C4H10→ C4H10. Gọi CtH2t+2 là công thức chung cho CnH2n+2 và C4H10 (dư). Có: CmH2m=mCH2, vì vậy đốt cháy lượng O2 cần thiết để đốt cháy hết 8,26 gam CmH2m là CH2 +1,5O2 → CO2 + H2O. 0,59 0,885 Lượng oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu bằng lượng O2 dùng để đốt cháy 8,26 gam CmH2m và Y. Do, đó số mol oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu là (0,885+0,74)=1,625 mol. Số mol C4H10 ban đầu là C4H10 +6,5O2 → 4CO2 + 5H2O. 0,25 1,625 Số mol anken sinh ra= số mol X – số mol C4H10 (ban đầu)=0,48-0,25=0,23 mol. Số mol brom phản ứng với X là a=0,23 mol. Câu 17: (Đề thi tốt nghiệp THPT quốc gia 2021) Nung nóng một lượng butan trong bình kín (với xúc tác thích hợp), thu được 0,40 mol hỗn hợp X gồm H2 và các hidrocacbon mạch hở (CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và C4H10). Cho toàn bộ X vào bình đựng dung dịch brom dư thì có tối đa a mol brom phản ứng, khối lượng bình tăng 8,12 gam và thoát ra hỗn hợp khí Y. Đốt cháy hoàn toàn Y cần vừa đủ 0,30 mol O2, thu được CO2 và H2O. Tìm a. Hướng dẫn giải C4H10 → CnH2n+2 (CH4, C2H6, H2) + CmH2m(C2H4, C3H6, C4H8). C4H10→ C4H10. Gọi CtH2t+2 là công thức chung cho CnH2n+2 và C4H10 (dư). Có: CmH2m=mCH2, vì vậy đốt cháy lượng O2 cần thiết để đốt cháy hết 8,12 gam CmH2m là CH2 +1,5O2 → CO2 + H2O. 0,58 0,87 12 Lượng oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu bằng lượng O2 dùng để đốt cháy 8,12 gam CmH2m và Y. Do, đó số mol oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu là (0,87+0,30)=1,17 mol. Số mol C4H10 ban đầu là C4H10 +6,5O2 → 4CO2 + 5H2O. 0,18 1,17 Số mol anken sinh ra= số mol X – số mol C4H10 (ban đầu)=0,40-0,18=0,22 mol. Số mol brom phản ứng với X là a=0,22 mol. Câu 18: (Đề thi tốt nghiệp THPT quốc gia 2021) Nung nóng một lượng butan trong bình kín (với xúc tác thích hợp), thu được 0,47 mol hỗn hợp X gồm H2 và các hidrocacbon mạch hở (CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và C4H10). Cho toàn bộ X vào bình đựng dung dịch brom dư thì có tối đa a mol brom phản ứng, khối lượng bình tăng 9,52 gam và thoát ra hỗn hợp khí Y. Đốt cháy hoàn toàn Y cần vừa đủ 0,28 mol O2, thu được CO2 và H2O. Tìm a. Hướng dẫn giải C4H10 → CnH2n+2 (CH4, C2H6, H2) + CmH2m(C2H4, C3H6, C4H8). C4H10→ C4H10. Gọi CtH2t+2 là công thức chung cho CnH2n+2 và C4H10 (dư). Có: CmH2m=mCH2, vì vậy đốt cháy lượng O2 cần thiết để đốt cháy hết 9,52 gam CmH2m là CH2 +1,5O2 → CO2 + H2O. 0,68 1,02 Lượng oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu bằng lượng O2 dùng để đốt cháy 8,12 gam CmH2m và Y. Do, đó số mol oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu là (1,02+0,28)=1,3 mol. Số mol C4H10 ban đầu là C4H10 +6,5O2 → 4CO2 + 5H2O. 0,2 1,3 Số mol anken sinh ra= số mol X – số mol C4H10 (ban đầu)=0,47-0,2=0,27 mol. Số mol brom phản ứng với X là a=0,27 mol. Câu 19: (Đề minh họa thi tốt nghiệp THPT quốc gia năm 2020) Nung nóng a mol hỗn hợp X gồm: axetilen, vinyl axetilen và hidro (với xúc tác Ni, giả thiết chỉ xảy ra phản ứng cộng hidro), thu được hỗn hợp Y có tỷ khối so với hidro là 20,5. Đốt cháy hoàn toàn Y, thu được 0,3 mol CO2 và 0,25 mol H2O. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tìm a. 13 Hướng dẫn giải Đốt cháy Y, thu được số mol CO2 lớn hơn số mol H2O nên khi nung nóng X thì hidro hết. Y có công thức tổng quát là CxHy=CH4 +k.CH2-t.H2. Vì vậy, quy đổi Y thành CH4 (a mol), CH2 (b mol) và H2 (c mol). Khối lượng của Y là 0,3.12 +0,25.2=4,1 gam. Do đó, số mol của Y là a=4,1:41=0,1 mol. Bảo toàn cacbon và hidro có: a+b=0,3 và 4a +2b +2.c=0,25.2. Giải hệ phương trình có: a=0,1, b=0,2 và c=-0,15. Khi đó Y có dạng [CH4+kCH2-tH2] (0,1 mol). Bảo toàn CH2 và H2 có: k=2, t=1,5. Công thức phân tử của Y là C3H5. Phản ứng cộng hidro không làm thay đổi số nguyên tử cacbon nên C2H2 và C4H4 phải có công thức chung là C3H3. Khi đó: C3H3 + H2 → C3H5. 0,1 0,1 0,1 Giá trị của a là a=0,1+0,1=0,2 mol. Câu 20: (Đề thi trung học phổ thông quốc gia 2019) Nung nóng 0,1 mol C4H10 có xúc tác thích hợp, thu được hỗn hợp khí gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và C4H10. Dẫn X qua bình đựng dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thấy khối lượng bình tăng 3,64 gam và có hỗn hợp khí Y thoát ra. Đốt cháy toàn bộ Y cần vừa đủ V lít khí O2. Tìm V. Hướng dẫn giải C4H10 → CnH2n+2 (CH4, C2H6, H2) + CmH2m(C2H4, C3H6, C4H8). C4H10→ C4H10. Gọi CtH2t+2 là công thức chung cho CnH2n+2 và C4H10 (dư). Có: CmH2m=mCH2, vì vậy đốt cháy lượng O2 cần thiết để đốt cháy hết 3,64 gam CmH2m là CH2 +1,5O2 → CO2 + H2O. 0,26 0,39 Lượng oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu bằng lượng O2 dùng để đốt cháy 3,64 gam CmH2m và Y. Lượng oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu là C4H10 +6,5O2 → 4CO2 + 5H2O. 0,1 0,65 Vậy, lượng oxi dùng để đốt cháy Y là 0,65-0,39=0,26 mol. Giá trị của V là V=0,26.22,4=5,824 lít. Câu 21: (Đề thi trung học phổ thông quốc gia 2019) Nung nóng 0,1 mol C4H10 có xúc tác thích hợp, thu được hỗn hợp khí gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và C4H10. Dẫn X qua bình đựng dung dịch brom dư, sau khi phản 14 ứng xảy ra hoàn toàn thấy khối lượng bình tăng a gam và có hỗn hợp khí Y thoát ra. Đốt cháy toàn bộ Y cần vừa đủ 6,832 lít khí O2. Tìm a. Hướng dẫn giải C4H10 → CnH2n+2 (CH4, C2H6, H2) + CmH2m(C2H4, C3H6, C4H8). C4H10→ C4H10. Gọi CtH2t+2 là công thức chung cho CnH2n+2 và C4H10 (dư). Lượng oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu là C4H10 +6,5O2 → 4CO2 + 5H2O. 0,1 0,65 Lượng oxi dùng để đốt cháy C4H10 ban đầu bằng lượng O2 dùng để đốt cháy a gam CmH2m và Y. Vậy lượng oxi dùng để đốt cháy a gam CmH2m là 0,65-0,305=0,345 mol. Mặt khác, đốt cháy CmH2m tương đương với đốt cháy mCH2. CH2 +1,5O2 → CO2 + H2O. 0,23 0,345 Giá trị của a là a=0,23.14=3,22 gam. Câu 22: (Đề thi trung học phổ thông quốc gia 2019) Nung nóng hỗn hợp X gồm: metan, etilen, propin, vinyl axetilen và a mol H2 có Ni xúc tác (giả thiết chỉ xảy ra phản ứng cộng hidro), thu được 0,1 mol hỗn hợp Y (gồm các hidrocacbon), có tỷ khối so với hidro là 14,4. Biết 0,1 mol Y phản ứng tối đa với 0,06 mol brom trong dung dịch. Tìm a. Hướng dẫn giải Y có công thức tổng quát là CxHy=CH4 +k.CH2-t.H2. Vì vậy, quy đổi Y thành CH4 (a mol), CH2 (b mol) và H2 (c mol). Khối lượng của Y là 0,1.14,4.2=2,88 gam. Do đó, 16a +14b +2c=2,88. Số mol của Y là 0,1 nên a=0,1. Mặt khác, Y phản ứng tối đa với 0,06 mol brom nên c=-0,06. Giải hệ phương trình có: a=0,1; b=0,1 và c=-0,06. Khi đó Y có dạng [CH4+kCH2-tH2] (0,1 mol). Bảo toàn CH2 và H2 có: k=1, t=0,6. Công thức phân tử của Y là C2H4,8. Phản ứng cộng hidro không làm thay đổi số nguyên tử cacbon nên hỗn hợp (CH4, C2H4, C3H4 và C4H4) phải có công thức chung là C2H4. Khi đó: C2H4 + 0,4H2 → C2H4,8. 0,1 0,04 0,1 Giá trị của a là a=0,04 mol. Câu 23: (Đề thi trung học phổ thông quốc gia 2019) Nung nóng hỗn hợp X gồm: metan, etilen, propin, vinyl axetilen và a mol H2 có Ni xúc tác (giả thiết chỉ xảy ra phản ứng cộng hidro), thu được 0,2 mol hỗn hợp Y (gồm các 15 hidrocacbon), có tỷ khối so với hidro là 14,5. Biết 0,2 mol Y phản ứng tối đa với 0,1 mol brom trong dung dịch. Tìm a. Hướng dẫn giải Y có công thức tổng quát là CxHy=CH4 +k.CH2-t.H2. Vì vậy, quy đổi Y thành CH4 (a mol), CH2 (b mol) và H2 (c mol). Khối lượng của Y là 0,2.14,5.2=5,8 gam. Do đó, 16a +14b +2c=5,8. Số mol của Y là 0,2 nên a=0,2. Mặt khác, Y phản ứng tối đa với 0,1 mol brom nên c=-0,1. Giải hệ phương trình có: a=0,2; b=0,2 và c=-0,1. Khi đó Y có dạng [CH4+kCH2-tH2] (0,2 mol). Bảo toàn CH2 và H2 có: k=1, t=0,5. Công thức phân tử của Y là C2H5. Phản ứng cộng hidro không làm thay đổi số nguyên tử cacbon nên hỗn hợp (CH4, C2H4, C3H4 và C4H4) phải có công thức chung là C2H4. Khi đó: C2H4 + 0,5H2 → C2H5. 0,2 0,1 0,2 Giá trị của a là a=0,1 mol. Câu 24: (Đề tham khảo THPTQG năm 2019) Đốt cháy hoàn toàn m gam hidrocacbon mạch hở X (28

SGK, sách ôn thi, sách tham khảo giá rẻ

Xem bản đầy đủ trên google drive: TẠI ĐÂY

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại: 

SGK, sách ôn thi, sách tham khảo giá rẻ

Tổng hợp SKKN luận văn luận án O2 Education

Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

SGK, sách ôn thi, sách tham khảo giá rẻ

Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *