Dạng 3: Phản ứng oxi hóa ankan - Chuyên đề Hóa 11

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

Phản ứng đốt cháy có dạng ankan:

=> ankan khi cháy cho n_CO2 < n_H2O

n_ankan = n_H2O – n_CO2; n_O2pu = n_H2O + 1/2n_CO2; m_ankan = m_C + m_H

* Nếu có hỗn hợp gồm gồm hai ankan:

C_nH_{2n + 2}: x mol

C_mH_{2m + 2}: y mol

Gọi công thức trung bình của hai ankan là:

: a mol (với n_tb là số cacbon trung bình và a = x + y) n < n_tb < m. Tìm n, m

- Có thể tính số mol hỗn hợp (x, y) dựa vào n_tb và phương pháp đường chéo.

Ví dụ minh họa

Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít hỗn hợp X (đktc) gồm CH₄, C₂H₆ và C₃H₈ thu được 4,48 lit khí CO₂ (đktc) và m gam H₂O. Tính giá trị của V.

Bài giải:

n_X = 2,24/22,4 = 0,1 mol; n_CO2 = 4,48/22,4 = 0,2 mol

n_X = n_H2O - n_CO2 ⇒ n_H2O = n_CO2 + n_X = 0,2 + 0,1 = 0,3 mol

⇒ m = 0,3.18 = 5,4 (gam)

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 6 gam hỗn hợp X gồm hai ankhan cần hết 15,68 lít O₂ (đktc). Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào nước vôi trong dư, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là

Bài giải:

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 1 hidrocacbon A (là chất khí, đkc) rồi dẫn sản phẩm lần lượt qua bình 1 đựng H₂SO₄ đặc và bình 2 chứa NaOH dư người ta thấy khối lượng bình I tăng 1,8g và khối lượng bình 2 tăng 3,52 gam. Xác định Công thức phân tử của A.

Bài giải:

Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng của H₂O ⇒ n_H2O = 1,8/18 = 0,1 mol

Khối lượng bình 2 tăng là khối lượng của CO₂ ⇒ n_CO2 = 3,52/44 = 0,08 mol

Nhận thấy: n_CO2 < n_H2O ⇒ hidrocacbon là ankan;

Số mol ankan là nankan = 0,1 – 0,08 = 0,02 mol

Phương trình phản ứng:

⇒ n = 0,08/0,02 = 4

Vậy công thức phân tử của A là: C₄H₁₀

Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 6,8g hỗn hợp khí X gồm: ankan A và CH₄, sản phẩm cháy dẫn vào bình 1 đựng P₂O₅ và bình 2 đựng 1000 ml Ba (OH)₂ 0,5M. Sau thí nghiệm khối lượng bình 1 tăng 12,6g.

a. Tìm công thức phân tử của A, biết V_A: V_CH4 = 2: 3.

b. Tính khối lượng các chất trong X.

c. Tính khối lượng muối tạo thành.

Bài giải:

Ta có: V_A: V_CH4 = 2: 3 ⇒ n_A: n_CH4 = 2x: 3x

Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng của H₂O: n_H2O = 12,6/18 = 0,7 mol

a. Gọi công thức phân tử của ankan là: C_nH_2n+2

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

3x 6x

Ta có: (14n + 2).2x + 16.3x = 6,8 (1); (n + 1).2x + 6x = 0,7 (2)

Từ (1), (2) ⇒ x = 0,05 và nx = 0,15 ⇒ n = 3

Vậy Công thức phân tử của A là: C₃H₈

b. Khối lượng của mỗi an kan trong hỗn hợp X là:

m_C3H8 = 2.0,05.44 = 4,4 gam

⇒ m_CH4 = 6,8 – 4,4 = 2,4 gam

c. Số mol CO₂ tạo thành là n_CO2 = 2.0,15 + 3.0,05 = 0,45 mol

Số mol Ba (OH)₂ là: n_{Ba (OH)2} = 1.0,5 = 0,5 mol

⇒ chỉ tạo muối BaCO₃

Khối lượng muối tạo thành: m_BaCO3 = 0,45.197 = 88,65 gam

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hi đrocacbon X. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ba (OH)₂ (dư) tạo ra 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. Công thức phân tử X là?

Bài giải:

n_C = n_CO2 = n_BaCO3 = 29,55/197 = 0,15 mol

m_giảm = m_BaCO3 - (m_CO2 + m_H2O) = 19,35 mol ⇒ m_CO2 + m_H2O = 10,2g

m_H2O = 10,2 – 0,15.44 = 3,6 (gam)

⇒ n_H2O = 3,6/18 = 0,2 mol

⇒ n_H = 0,4 mol

n_C: n_H = 0,15: 0,4 = 3: 8 ⇒ Công thức phân tử là: C₃H₈

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Đốt cháy hiđrocacbon X, rồi hấp thụ hoàn toàn sản phẩm cháy vào dung dịch Ba (OH)₂ dư, thấy có 49,25 gam kết tủa xuất hiện và khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm đi 32,85 gam. Công thức phân tử của X là?

A. C₅H₁₂ B. C₂H₆ C. C₃H₈ D. C₄H₁₀

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

n_CO2 = n_BaCO3 = 49,25/197 = 0,25 mol; m_CO2 + m_H2O = 49,25 – 32,85 = 16,4

m_H2O = 16,4 – 0,25.44 = 5,4; n_H2O = 5,4/18 = 0,3 mol; n_H2O > n_CO2 ⇒ X là ankan;

Công thức phân tử của X là: C_nH_2n+2; n = 0,25/0,05 = 5⇒ X: C₅H₁₂

Bài 2: Khi đốt cháy hoàn toàn 7,84 lít hỗn hợp khí gồm CH₄, C₂H₆, C₃H₈ (đktc) thu được 16,8 lít khí CO₂ (đktc) và x gam H₂O. Giá trị của x là?

A. 6,3. B. 13,5. C. 18,0. D. 19,8.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

n_H2O = n_CO2 + n_hh = 16,8/22,4+ 7,84/22,4 = 1,1 mol ⇒ x = 1,1.18 = 19,8 gam

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít hỗn hợp gồm C₂H₆ và C₃H₈ (đkc) rồi cho sản phẩm cháy đi qua bình 1 đựng H₂SO₄ đặc, bình 2 đựng dung dịch nước vôi trong có dư thì thấy khối lượng bình 1 tăng m gam, bình 2 tăng 2,2 gam. m=?

A. 3,5 B. 4,5 C. 5,4 D. 7,2

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

m = (4,48/22,4+ 2,2/44).18= 4,5 gam

Bài 4: Đốt cháy hết 2,24 lít ankan X (đktc), dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào dd nước vôi trong dư thấy có 40g kết tủa. Công thức phân tử của X là?

A. C₂H₆ B. C₄H₁₀ C. C₃H₆ D. C₃H₈

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Công thức phân tử của X là C_nH_2n+2; n = n_CO2 /n_X = 4

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 0,56 lit butan (đktc) và cho sản phẩm cháy hấp thụ hoàn toàn vào 400ml dd Ba (OH)₂ 0,2M. Số gam kết tủa tạo thành:

A. 9,85g B. 9,98g C. 10,4g D.11,82g

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

n_C4H10 = 0,56/22,4 = 0,025 mol ⇒ n_CO2 = 4.0,025 = 0,1 mol; n_H2O = 5.0,025 = 0,125 mol; T = n_OH-/n_CO2 = 0,16/0,1 = 1,6

⇒ tạo ra 2 muối; n_CO3^2- = 0,06

⇒ m_CaCO3 = 0,06.197 = 11,82 gam

Bài 6: Đốt cháy hết 2,24 lít ankan X (đktc), dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch nước vôi trong dư thấy có 40g kết tủa. Công thức phân tử của X?

A. C₂H₆ B. C₄H₁₀ C. C₃H₆ D. C₃H₈

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Công thức phân tử của X là C_nH_2n+2; n = n_CO2 /n_X = 4

Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn một hi đrocacbon X thu được 0,11 mol CO₂ và 0,132 mol H₂O. Khi X tác dụng với khí Clo (theo tỉ lệ số mol 1: 1) thu được một sản phẩm hữu cơ duy nhất. Tên gọi của X là?

A. 2,2-đimetylprotan B. etan

C. 2-metylpropan D. 2- metylbutan

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

n_H2O > n_CO2 ⇒ X là ankan

X có công thức phân tử là C_nH_2n+2

n_X = n_H2O - n_CO2 = 0,132 – 0,11 = 0,022 (mol)

⇒ 0,022n = 0,11 ⇒ n = 5 ⇒ CTPT: C₅H₁₂

C₅H₁₂ tác dụng với khí Clo thu được sản phẩm hữu cơ duy nhất nên công thức phân tử của X là:

Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO₂ (đktc) và 9,9 gam nước. Thể tích không khí (dktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên niên trên là?

A. 70,0 lít B. 78,4 lít C. 84,0 lít D. 56,0 lít.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

n_CO2 = 7,84/22,4 - 0,35 mol; n_H2O = 9,9/18 = 0,55 mol

Bảo toàn nguyên tố O:

2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O ⇒ n_O2 = 0,625 mol ⇒ V_O2 = 0,625.22,4 = 14 lit

Vì oxi chiếm 1/5 V_kk ⇒ V_kk = 5.14 = 70 (lít)

Bài trước: Dạng 2: Phản ứng halogen hóa Ankan - Chuyên đề Hóa 11 Bài tiếp: Dạng 4: Phản ứng đề hidro hóa và cracking ankan - Chuyên đề Hóa 11