4 dạng bài tập về Hidrocacbon không no trong đề thi Đại học có giải chi tiết - Chuyên đề Hóa 11

Hiđrocacbon không no gồm:

+ Anken: C_nH_2n (n ≥ 2)

+ Ankin: C_nH_2n-2 (n ≥ 2)

+ Ankađien: C_nH_2n-2 (n ≥ 3)

Dạng 1: Phản ứng cộng (H₂, Br₂,... )

Phương pháp

+ Anken chứa 1 liên kết ℼ ⇒ n_anken: n_H2 (n_Br2) = 1: 1

+ Ankin chứa 2 liên kết ℼ ⇒ n_ankin: n_H2(n_Br2) = 1: 2

+ Sử dụng phương pháp bảo toàn liên kết:

n_{liên kết ℼ} = n_H2 (n_Br2)

+ Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng:

m_trước = m_sau ⇒

+ n_{khí giảm} = n_{H2 pư} = n_{anken pư} = n_{ankan sinh ra}

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho hỗn hợp X gồm 2 olefin qua bình đựng dung dịch brom, khi phản ứng xong có 16g brom tham gia phản ứng. Tổng số mol của 2 anken là?

A. 0,01. B. 0,5. C. 0,05. D. 0,1.

Bài giải:

Ta có: n_anken = n_{Br2 phản ứng} = 0,1

⇒ Đáp án đúng là: D.

Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm 1 anken và H₂ tỉ khối hơi so với He =3,33. Cho X qua Ni nung nóng, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối hơi so với He = 4. Tìm công thức phân tử của anken.

A. C₂H₄ B. C₃H₆ C. C₄H₈ D. C₅H₁₀

Bài giải:

Ta có: M_X = 3,33.4 = 13,32; M_Y = 4.4 = 16

M_Y = 16 ⇒ Trong hỗn hợp Y có H₂, anken phản ứng hết H₂ dư

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m_X = m_Y

Giả sử: n_X = 400 mol; n_Y = 333 mol

n_{anken pư} = n_X - n_Y = 400 - 333 = 67 (mol)

n_H2(X) = 400 – 67 = 333 mol

Ta có sơ đồ đường chéo:

Công thức phân tử anken là: C₅H₁₀

⇒ Đáp án đúng là: D

Ví dụ 3: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H₂ và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng. Giá trị của m là?

A. 32,0 B. 8,0 C. 3,2 D. 16,0

Bài giải:

Vinylaxetilen: phân tử có 3 liên kết ℼ

n_ℼ = 3.0,1 = 0,3 mol; n_X = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol.

m_X = 0,3.2 + 0,1.52 = 5,8 gam = m_Y

M_Y = 29 ⇒ n Y = 0,2 mol

n_{H2 phản ứng} = n_{khí giảm} = n_X – n_Y = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol.

Bảo toàn liên kết: n_ℼ = n_{H2 pư} + n_Br2 = 0,3 mol

⇒ n_Br2 = 0,3 – 0,2 = 0,1mol

⇒ Đáp án đúng là: D.

Ví dụ 4: Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,06 mol C₂H₂, 0,05 mol C₃H₆ và 0,07 mol H₂ với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y gồm C₂H₆, C₂H₄, C₃H₈, C₂H₂ dư, C₃H₆ dư và H₂ dư. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y rồi cho sản phẩm hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong dư. Khối lượng bình dung dịch nặng thêm là?

A. 5,04 gam. B. 11,88 gam. C. 16,92 gam. D. 6,84 gam.

Bài giải:

Đốt Y cũng bằng đốt cháy X, ta có:

C₂H₂ → 2CO₂ + H₂O

0,06 → 0,12 0,06 (mol)

C₃H₆ → 3CO₂ + 3H₂O

0,05 → 0,15 0,15 (mol)

H₂ → H₂O

0,07 → 0,07 (mol)

Khối lượng bình tăng bằng khối lượng CO₂ và khối lượng H₂O.

⇒ m_{bình tăng} = (0,12 + 0,15).44 + (0,06 + 0,15 + 0,07).18 = 16,92g

⇒ Đáp án đúng là: C.

Ví dụ 5: Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,06 mol C₂H₂ và 0,04 mol H₂ với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Dẫn toàn bộ hỗn hợp Y từ từ qua bình đựng Br₂ dư thì còn lại 0,448l hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối so với O₂ là 0,5. Khối lượng bình dung dịch Br₂ tăng là?

A. 1,2g B. 1,04g C. 1,64g D. 1,32g

Bài giải:

Ta có: n_Z = 0,02 mol; M_Z = 16

⇒ m_Z = 0,32g

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m_X = m_Y = 0,06.26 + 0,04.2 = 1,64g.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m_X = m_Y + m_{khí bị hấp thụ ở bình Br2}

⇒ m_{bình brom tăng} = m_x – m_z = 1,64 - 0,32 = 1,32 g.

⇒ Đáp án đúng là: D.

Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm H₂ và C₃H₆ có tỉ khối so với He bằng 5,5. Cho X qua xúc tác Ni, nung nóng thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với He bằng 6,875. Hiệu suất phản ứng hiđro hóa anken là?

A. 30%. B. 20%. C. 50%. D. 40%.

Bài giải:

Giả sử có n_X = 1⇒ m_X = 1.5,5.4 = 22g

Sử dụng sơ đồ đường chéo ⇒ n_H2 = n_C3H6 = 0,5 mol.

Bảo toàn khối lượng: m_Y = m_X = 22 (g) ⇒ n_Y = 22: 27,5 = 0,8 mol.

⇒ n_{C3H6 phản ứng} = n_{khí giảm} = n_X – n_Y = 0,2 mol

H% = 0,2/0,5× 100% = 40%

⇒ Đáp án đúng là: D

Dạng 2: Phản ứng đốt cháy

Phương pháp

+ Đốt cháy anken: n_H2O = n_CO2

+ Đốt cháy ankin: n_CO2 – n_H2O = n_ankin

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm etan và etilen, thu được 3,36 lít CO₂ (đktc) và 3,60 gam H₂O. % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X là?

A. C₂H₆: 50%; C₂H₄: 50% B. C₂H₆: 60%; C₂H₄: 40%

C. C₂H₆: 66,7%; C₂H₄: 33,3% D. C₂H₆: 75%; C₂H₄: 25%

Bài giải:

n_CO2 = 0,15 mol; n_H2O = 0,2 mol.

Ta có: n_H2O – n_CO2 = n_ankan = n_C2H6 = 0,05 mol;

Theo định luật bảo toàn C ta có: n_CO2 = 2n_C2H6 + 2n_C2H4 ⇒ n_C2H4 = 0,025 mol

%V_C2H6 = 0,05/ (0,05+0,025).100% = 66,7%

⇒%V_C2H4 = 33,3%

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 2 hiđrocacbon mạch hở liên tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Sản phẩm cháy lần lượt cho qua bình 1 đựng H₂SO₄ đặc và bình 2 đựng KOH đặc, dư thấy khối lượng bình 1 tăng 2,7 gam và bình 2 tăng 11 gam. Hai hiđrocacbon đó là?

A. C₂H₂; C₃H₄. B. C₂H₄; C₃H₆. C. C₂H₆; C₃H₈. D. C₃H₄; C₄H₆.

Bài giải:

Bình 1 tăng 2,7g ⇒ n_H2O = 0,15 mol.

Bình 2 tăng 11 gam ⇒ n_CO2 = 0,25 mol.

Ta thấy: n_H2O < n_CO2 ⇒ 2 C_xH_y thuộc dãy đồng đẳng của ankin hoặc ankađien (C_nH_2n-2).

⇒ n_CnH2n-2= n_CO2 – n_H2O = 0,1 mol

⇒ C_{trung bình} = n_CO2: n_CnH2n-2 = 0,25: 0,1 = 2,5 ⇒ C₂H₂ và C₃H₄

⇒ Đáp án đúng là: A

Ví dụ 3: Dẫn 2,8 lít hỗn hợp khí X gồm hai hiđrocacbon mạch hở vào bình đựng dung dịch brom (dư). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, có 16 gam brom đã phản ứng và còn lại 1,68 lít khí thoát ra. Nếu đốt cháy hoàn toàn 2,8 lít X thì sinh ra 5,04 lít khí CO₂ (các thể tích khí đều đo ở đktc). Công thức phân tử của hai hiđrocacbon trong hỗn hợp X là?

A. CH₄ và C₃H₆. B. C₂H₆ và C₃H₄.

C. CH₄ và C₄H₆. D. CH₄ và C₃H₄.

Bài giải:

Ta có: n_X = 0,125 mol

X đi qua dung dịch brom thu được 1,68 lít khí ⇒ X có ankan

n_CnH2n + 2 = 1,68: 22,4 = 0,075 mol ⇒ n_CxHy= 0,05 mol

n_CO2 = 0,225 mol

Số C trung bình = 0,225: 0,125 ≈ 1,8 ⇒ Ankan là CH₄.

Ta có: n_CO2 = 0,075 + 0,05m = 0,225 ⇒ m = 3

n_Br2 = 16: 160 = 0,1 mol = 2n_CxHy

⇒ C_xH_y còn lại có 2 liên kết ℼ (C_mH_2m–2) ⇒ C₃H₄

⇒ Đáp án đúng là: D

Dạng 3: Phản ứng trùng hợp của anken, ankađien

Phương pháp:

Tất cả các hợp chất có chứa liên kết đôi có thể tham gia phản ứng trùng hợp.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho sơ đồ tổng hợp poli vinylclorua PVC như sau:

Để tổng hợp 1 tấn PVC thì cần bao nhiêu m³ khí thiên nhiên (chứa 95% metan) ở đktc?

A. 5883 B. 5888 C. 5683 D. 5970

Bài giải:

Ta có: H_chung = 15%. 95%. 90% = 12,825%

Sơ đồ điều chế:

V_CH4 = 3,992.1000/16.22,4 = 5889m³

⇒ V_{khí thiên nhiên} = 5889: 95% = 5883m³

⇒ Đáp án đúng là: A

Ví dụ 2: Từ 4 tấn C₂H₄ có chứa 30% tạp chất có thể điều chế bao nhiêu tấn PE? (Biết hiệu suất phản ứng là 90%).

A. 2,55 B. 2,8 C. 2,52 D. 3,6

Bài giải:

nC₂H₄ → (- CH₂ –CH₂)_n

m_etylen = 4.70% = 2,8 tấn

⇒ m_{PE thu được} = 2,8.0,9 = 2,52 tấn

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 3: Người ta sản xuất cao su Buna từ gỗ theo sơ đồ sau: (trong ngoặc là hiệu suất phản ứng của mỗi phương trình).

Tính lượng gỗ cần thiết để sản xuất được 1 tấn cao su, giả sử trong gỗ chứa 50% xenlulozơ?

A. 35,714 tấn. B. 17,857 tấn. C. 8,929 tấn. D. 18,365 tấn.

Bài giải:

H_chung = 35%. 80%. 60%. 100% = 16,8%

m_gỗ = 17,857: 50% = 35,714 tấn

⇒ Đáp án đúng là: A

Dạng 4: Phản ứng thế ankin - 1

Phương pháp:

Nhưng ankin có liên kết 3 đầu mạch (ankin -1) sẽ tham gia phản ứng thế Ag với AgNO₃/NH₃

PTTQ:

Lưu ý: Với axetilen phản ứng thế Ag theo tỉ lệ 1: 2 tạo ra C₂Ag₂

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Nung 896 ml C₂H₂ và 1,12 lít H₂ (đktc) với Ni (với hiệu suất H = 100%) được hỗn hợp X gồm 3 chất. Dẫn X qua dung dịch AgNO₃ trong NH₃ dư, được 2,4 gam kết tủa. Số mol của phân tử khối lớn nhất trong X là?

A. 0,01 mol. B. 0,03 mol. C. 0,02 mol. D. 0,015 mol.

Bài giải:

n_C2H2 = 0,04 mol; n_H2 = 0,05 mol

Hỗn hợp X gồm: C₂H₆, C₂H₄ và C₂H₂.

Với n_{C2H2 dư} = n_C2Ag2 = 2,4/240 = 0,01 mol.

+ Đặt n_C2H6 = a và n_C2H4 = b, ta có:

Bảo toàn số mol H₂ đã phản ứng:

n_H2 = 2n_C2H6 + 2n_C2H4 = 2a + b = 0,05 (1).

Theo định luật bảo toàn cacbon ta có:

2n_C2H2 = 2 (n_C2H6 + n_C2H4 + n_{C2H2 dư})

⇒ a + b = 0,04 – 0,01 = 0,03 (2).

Từ (1)(2) ⇒ n_C2H6 = a = 0,02 mol

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 2: Hỗn hợp khí X gồm etilen và propin. Cho a mol X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃ thu được 22,05 gam kết tủa. Mặt khác a mol X phản ứng tối đa với 0,40 mol H₂. Giá trị của a là?

A. 0,40. B. 0,35. C. 0,55. D. 0,25.

Bài giải:

n_C2H4 = x và n_C3H4 = y.

n_H2 = x +2y = 0,4 (1).

m↓ = 147y = 22,05 (2).

Từ (1) và (2) ⇒ x = 0,1 và y = 0,15

⇒ a = x + y = 0,25

⇒ Đáp án đúng là: D

Ví dụ 3: Cho 7,8 gam axetilen vào nước có xúc tác H₂SO₄ ở 80^oC, hiệu suất phản ứng này là H%. Cho toàn bộ hỗn hợp thu được sau phản ứng vào dung dịch AgNO₃ dư trong NH₃ thì thu được 66,96 gam kết tủa. Giá trị H là?

A. 30%. B. 70%. C. 93%. D. 73%.

Bài giải:

C₂H₂ + H₂O ^80oC→ CH₃CHO.

Đặt n_{C2H2 phản ứng} = x; n_{C2H2 dư} = y.

⇒ n_{C2H2 ban đầu} = x + y = 0,3 mol (1)

Kết tủa gồm x mol C₂Ag₂ và 2y mol Ag.

⇒ m↓ = 240x + 108 × 2y = 66,96 (g) (2)

⇒ Từ (1) và (2) ⇒ x = 0,09 mol; y = 0,21 mol.

H% = 0,21/0,3× 100% = 70%

⇒ Đáp án đúng là: B