Dạng 4: Phản ứng đốt cháy của Anken, Ankađien, Ankin - Chuyên đề Hóa 11

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

a/ Anken

Lý thuyết và Phương pháp giải

• Khi đốt cháy một hoặc nhiều hiđrocacbon thuộc cùng dãy đồng đẳng, ta tính được:

n_CO = n_H2O hoặc n_O = 1,5n_CO = 1,5n_H2O

→ Các hiđrocacbon đó là anken hay xicloankan.

• Đốt cháy hỗn hợp ankan + anken (xicloankan) thì:

n_CO < n_H2O hoặc n_O2 > 1,5n_CO2 và n_ankan = n_H2O - n_CO = 2 (n_O2- 1,5n_CO2)

Ví dụ minh họa

Bài 1: Đem đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm 2 anken là đồng đẳng kế tiếp nhau thu được CO₂ và nước có khối lượng hơn kém nhau 6,76 gam.

a. Tìm công thức phân tử của 2 anken đó?

b. Tính phần trăm khối lượng mỗi anken trong hỗn hợp X.

Bài giải:

Ta có phương trình đốt cháy như sau:

a. Ta có: 44.0,1. n_tb - 18.0,1. n_tb = 6,76 → n_tb = 2,6 mol

Vậy công thức phân tử của 2 anken đó là: C₂H₄ và C₃H₆

b. Áp dụng sơ đồ đường chéo

Số mol của C₂H₄ và C₃H₆ là: n_C2H4 = 0,1.2/5 = 0,4 mol; n_C3H6 = 0,1.3/5 = 0,6 mol

Phần trăm khối lượng của mỗi anken là:

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít đkc 1 hiđrocacbon X mạch hở, sau đó dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua dung dịch H₂SO₄ và dung dịch Ca (OH)₂ dư. Sau thí nghiệm thấy khối lượng bình đựng dung dịch axit tăng 5,4g, bình đựng dung dịch Ca (OH)₂ có 30g kết tủa. Tìm công thức phân tử của X.

Bài giải:

Số mol X là: n_X = 2,24/22,4 = 0,1 mol

Khối lượng bình đựng dung dịch axit tăng là khối lượng của H₂O:

m_H2O = 5,4 gam ⇒ n_H2O = 5,4/18 = 0,3 mol

Số mol CO₂ là: n_CO2 = n_CaCO3 = 30/100 = 0,3 mol

Nhận thấy: n_H2O = n_CO2 ⇒ hidrocacbon X là anken

Phương trình đốt cháy:

C_nH_2n + 3n/2 O₂ → n_CO2 + n_H2O

0,1 0,3

Ta có: 0,1. n = 0,3 ⇒ n = 3.

Vậy công thức phân tử của X là C₃H₆

b/ Akadien và Akin

Lý thuyết và Phương pháp giải

Phản ứng đốt cháy: C_nH_2n-2 + (3n - 1)/2 O₂ → nCO₂ + (n - 1)H₂O

n_CO2 > n_H2O và n_CO2 - n_H2O = n_ankin.

Ví dụ minh họa

Bài 1: Hỗn hợp A gồm một anken và một ankadien có thể tích là 6,72 lít (đktc) được chia thành 2 phần bằng nhau:

- Phần 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp thu được 8,96 lít CO₂ và 6,3 gam nước.

- Phần 2: Dẫn qua dung dịch brom dư, khối lượng bình tăng m gam.

a. Tính thành phần phần trăm thể tích mỗi khí trong A?

b. Tìm khối lượng m?

c. Tìm công thức phân tử của anken và ankađien?

Bài giải:

Số mol của hỗn hợp A là: n_A = 6,72/22,4 = 0,3 mol

Số mol A trong một phần là: n = 0,15 mol

Gọi công thức phân tử của anken và ankadien lần lượt là: C_nH_2n và C_mH_2m-2 (n > 1; m > 2)

Phương trình đốt cháy:

C_nH_2n + 3n/2 O₂ → n_CO2 + n_H2O

C_mH_2m-2 + (3m-1)/2 O₂ → m_CO2 + (m-1) H₂O

Số mol CO₂ và mol H₂O lần lượt là: n_CO2 = 8,96/22,4 = 0,4 mol; n_H2O = 6,3/18 = 0,35 mol

Số mol của ankadien là: n_ankaddien = 0,4 – 0,35 = 0,05 mol

Số mol của anken là: n_anken = 0,15 – 0,05 = 0,1 mol

a. Phần trăm thể tích mỗi khí trong A là:

%V_anken = (0,1.100%)/0,15 = 66,67 %; %V_ankaddien = 100% - 66,67% = 33,33%

b. Dẫn A qua dung dịch Brom dư thì khối lượng bình brom tăng là khối lượng của A

m_A = m↑ = m_C + m_H = 0,4.12 + 0,35.2 = 5,5 gam

c. Theo phương trình đốt cháy ta có: 0,05m + 0,1n = 0,4 ⇒ n = 2 và m = 4

Vậy công thức phân tử của anken và ankadien là: C₂H₄ và C₄H₆

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn hiđrocacbon X, dẫn toàn bộ sản phẩm lần lượt đi qua bình 1 đựng H₂SO₄ dư, bình 2 đựng 400ml dung dịch Ca (OH)₂ 0,5M, không có khí đi ra khỏi bình 2. Kết thúc phản ứng thấy khối lượng bình 1 tăng lên 3,6 gam, bình 2 có 10 gam kết tủa trắng. Xác định công thức phân tử của X?

Bài giải:

Số mol Ca (OH)₂ là: n_{Ca (OH)2} = 0,5.0,4 = 0,2 mol;

Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng của H₂O: m_H2O = 3,6/18 = 0,2 mol

Số mol CaCO₃: n_CaCO3 = 10/100 = 0,1 mol

TH1: Khí CO₂ đi vào bình 2 chỉ sinh ra CaCO₃:

n_CO2 = n_CaCO3 = 0,1 mol

n_H2O > n_CO2 ⇒ hidrocacbon X là ankan.

Số mol ankan là: n_ankan = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol.

Phương trình đốt cháy:

C_nH_{2n+ 2} + (3n+1)/2 O₂ → n_CO2 + (n+1)H₂O

0,1 0,1 mol

Ta có: 0,1n = 0,1 ⇒ n =1. Vậy CTPT của X là CH₄

TH2: Khí CO₂ đi vào bình 2 tạo ra 2 muối là CaCO₃ và Ca (HCO₃)₂

n_{Ca (HCO3)2} = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol

Theo định luật bảo toàn nguyên tố C ta có: n_CO2 = 0,1.2 + 0,1 = 0,3 mol

n_CO2 > n_H2O ⇒ Hidrocacbon là ankin

Phương trình đốt cháy: C_nH_2n-2 + (3n - 1)/2 O₂ → n_CO2 + (n - 1)H₂O

Số mol ankin là: n_ankin = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol

Theo phương trình ta có: 0,1n = 0,3 ⇒ n = 3.

Vậy công thức phân tử của ankin là: C₃H₄

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 14,6 gam hỗn hợp A (gồm 2 ankin X và Y là đồng đẳng liên tiếp, M_X < M_Y) bằng oxi vừa đủ, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca (OH)₂ dư, thấy dung dịch thu được có khối lượng giảm đi 49 gam.

a. Xác định công thức phân tử của X?

b. Tính % số mol của X, Y trong A?

Bài giải:

a. Gọi công thức phân tử của 2 ankin là:

Ta có phương trình đốt cháy như sau:

Khối lượng dung dịch giảm 49 gam ta có: m↓ = m_CaCO3 – (m_H2O + m_CO2)

⇒ 49 = 100. n_CO2 – (18. n_H2O + 44. n_CO2) = 56. n_CO2 – 18. n_H2O (1)

Mặt khác: m_A = m_C + m_H ⇒ 14,6 = 12. n_CO2 + 2. n_H2O (2)

Từ (1) và (2) ta có: n_CO2 = 1,1 và n_H2O = 0,7 mol

Số mol 2 ankin là: n_A = 1,1 – 0,7 = 0,4 mol

Theo phương trình phản ứng: 0,4. n_tb = 1,1 ⇒ n_tb = 2,75

Vậy công thức phân tử của 2 ankin là: C₂H₂ và C₃H₄

b. Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có:

Số mol của C₂H₂ và C₃H₄ là: n_C2H2 = 0,4.1/4 = 0,1 mol; n_C3H4 = 0,4.3/4 = 0,3 mol

Phần trăm khối lượng của mỗi anken là:

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 olefin thu được (m + 4)g H₂O và (m + 30)g CO₂. Giá trị của m là:

A. 14 g B. 21 g C. 28g D. 35 g.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

C_nH_2n + 3n/2 O₂ → nCO₂ + nH₂O

n_H2O = n_CO2 ⇒ m_H2O/18 = m_CO2/44 ⇒ m = 14 g

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp eten, propen, but-2-en cần dùng vừa đủ b lít oxi (ở đktc) thu được 2,4 mol CO₂. Giá trị của b là?

A. 92,4 lít. B. 94,2 lít. C. 80,64 lít. D. 24,9 lít.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

C_nH_2n + 3n/2 O₂ → nCO₂ + nH₂O

n_O2 =3/2 n_O2 = 3/2.2,4 = 3,6 mol

⇒ V_O2 = 3,6.22,4 = 80,64 lít

Bài 3: Chia hỗn hợp 2 anken thành 2 phần bằng nhau. Đốt cháy hoàn toàn phần một trong không khí thu được 6,3 gam H₂O. Phần hai cộng H₂ được hỗn hợp A. Nếu đốt cháy hoàn toàn phần hai thì thể tích CO₂ (đktc) tạo ra là?

A. 3,36 lít B. 7,84 lít C. 6,72 lít D. 8,96 lít

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

C_nH_2n + 3n/2 O₂ → nCO₂ + nH₂O

C_nH_2n + H₂ → C_nH_{2n + 2}

n_CO2 = n_H2O = 6,3/18 = 0,35 mol; V_CO2 = 0,35.22,4 = 7,84 lít

Bài 4: Hỗn hợp X gồm C₃H₈ và C₃H₆ có tỉ khối so với hiđro là 21,8. Đốt cháy hết 5,6 lít X (đktc) thì thu được bao nhiêu gam CO₂ và bao nhiêu gam H₂O?

A. 33g và 17,1g. B. 22g và 9,9g.

C. 13,2g và 7,2g. D. 33g và 21,6g.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

C₃H₆ + 9/2 O₂ → 3CO₂ + 3H₂O

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

n_X = 0,25 mol ⇒ n_CO2 = 0,25.3 = 0,75 mol; m_CO2 = 0,75.44 = 33 gam;

m_X = m_C + m_H ⇔ 21,8.2.0,25 = 0,75.12 + 2. n_H2O

⇒ n_H2O = 0,95mol; m_H2O = 18.0,95 = 17,1 gam

Bài 5: Một hỗn hợp A gồm 2 hiđrocacbon X, Y liên tiếp nhau trong cùng dãy đồng đẳng. Đốt cháy 11,2 lít hỗn hợp X thu được 57,2 gam CO₂ và 23,4 gam H₂O. Công thức phân tử X, Y và khối lượng của X, Y là?

A. 12,6 gam C₃H₆ và 11,2 gam C₄H₈.

B. 8,6 gam C₃H₆và 11,2 gam C₄H₈.

C. 5,6 gam C₂H₄ và 12,6 gam C₃H₆.

D. 2,8 gam C₂H₄ và 16,8 gam C₃H₆.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

n_CO2 = 1,3 mol; n_H2O = 1,3 mol ⇒ Hidrocacbon là anken; Công thức phân tử là:

C_nH_2n + 3n/2 O₂ → nCO₂ + nH₂O

n_X = 0,5 mol ⇒ n_tb = 1,3/0,5 = 2,6

⇒ 2 anken là: C₂H₄, C₃H₆;

n_C2H4: n_C3H6 = 2: 3 ⇒ n_C2H4 = 0,2 mol và n_C3H6 = 0,3 mol

⇒ m_C2H4 = 0,2.28 = 5,6 gam và m_C3H6 = 0,3.42 = 12,6 gam

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hồn hợp X gồm một ankan và một anken, thu được 0,35 mol CO₂ và 0,4 mol H₂O. Thành phần phần trăm số mol của anken có trong X là?

A.40% B. 50% C. 25% D. 75%

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

C_nH_2n + 3n/2 O₂ → nCO₂ + nH₂O

C_nH_2n+2 + (3n+1)/2 O₂ → nCO₂ + (n+1)H₂O

n_ankan = n_H2O - n_CO2 = 0,4 – 0,35 = 0,05 (mol)

n_anken = 0,2 – 0,05 = 0,15 mol

→ %V_anken =. 100% = 75%

Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗm hợp gồm CH₄, C₄H₁₀ và C₂H₄ thu được 0,14 mol CO₂ và 0,23 mol H₂O. Số mol của ankan và anken trong hỗn hợp lần lượt là?

A. 0,09 và 0,01. B. 0,01 và 0,09.

C. 0,08 và 0,02 D. 0,07 và 0,04

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

C_nH_2n + 3n/2 O₂ → nCO₂ + nH₂O

C_nH_2n+2 + (3n+1)/2 O₂ → nCO₂ + (n+1) H₂O → n_ankan = 0,23 – 0,14 = 0,09 mol

⇒ n_anken = 0,1 – 0,09 = 0,01 mol

Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 2,7 gam ankađien liên hợp X, thu được 4,48 lít CO₂ (đktc). Công thức cấu tạo của X là?

A. CH₂ = C = CH₂ B. CH₂ = C – CH = CH₂.

C. CH₂ = C (CH₃) – CH = CH₂ D. CH₂ = CH – CH = CH₂

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Đặt Công thức phân tử X là C_nH_2n-2

Có:

Công thức phân tử của X là: C₄H₆

Công thức cấu tạo là CH₂ = CH – CH = CH₂

Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít khí X (đktc) gồm buta–1,3–đien và etan sau đó dẫn toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ vào dung dịch H₂SO4 đặc thì khối lượng dung dịch axit tăng thêm bao nhiêu gam?

A. 3,6 g. B. 5,4 g. C. 9,0 g. D. 10,8 g.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

n_H2O = 3. n_X = 3.0,1 = 0,3 mol ⇒ m↑ = m_H2O = 0,3.18 = 5,4 gam

Bài 10: 2,24 lít hỗn hợp X gồm buta–1,3–đien và penta–1–3-đien (đktc) có thể tác dụng hết tối đa bao nhiêu lít dung dịch brom 0,10 M?

A. 2 lít. B. 1 lít. C. 1,5 lít. D. 2,5 lít.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

n_Br2 = 2n_X = 0,2 mol ⇒ V_Br2 = 0,2/0,1 = 2 lít

Bài 11: Đốt cháy 8 gam ankin X, rồi hấp thụ hoàn toàn sản phẩm cháy vào dd Ca (OH)₂ dư, thu được 60 gam kết tủa. Công thức phân tử của X là:

A. C₂H₂ B. C₃H₄ C. C₅H₈ D. C₄H₆

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

C_nH_2n-2 + (3n-1)/2 O₂ → nCO₂ + (n-1)H₂O

n_CO2 = n_CaCO3 = 0,6 mol ⇒ M_X = 8n/0,6 = 40n/3 ⇒ n = 3

Bài 12: Đốt cháy hoàn toàn 1 thể tích A gồm C₂H₆ và C₂H₂ thu được CO₂ và H₂O có tỉ lệ mol là 1: 1. Phần trăm thể tích mỗi khí trong hỗn hợp đầu lần lượt là?

A. 50%, 50% B. 30%, 70% C. 25%, 75% D. 70%, 30%

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

giả sử n_A = 1 mol; n_C2H6 = x và n_C2H2 = y; n_H2O = n_CO2 = 2 mol; x + y = 1 và 3x + y = 2 ⇒ x = 0,5 và y = 0,5

⇒ %V là 50%, 50%

Bài 13: 1 mol hiđrocacbon X đốt cháy cho ra 5 mol CO₂, 1mol X phản ứng với 2 mol AgNO3/NH₃. Xác định công thức cấu tạo của X?

A. CH₂=CH-CH₂-C≡ C-H C. CH₂=CH-CH=CH-CH₃

B. HC≡ C-CH₂- C≡ C-H D. CH₂=C=CH-CH-CH₂

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Công thức phân tử của X là C_xH_y; x= 5

⇒ có 5 nguyên tử C; X có 2 liên kết 3 ở đầu mạch.

Bài 14: Đốt cháy hoàn toàn m gam hiđrocacbon ở thể khí, mạch hở, nhẹ hơn không khí thu được 7,04 gam CO₂. Sục m gam hiđrocacbon này vào nước brom dư đến khi phản ứng hoàn toàn, thấy có 25,6 gam brom phản ứng. Giá trị của m là?

A. 2 gam. B. 4 gam. C. 10 gam D. 2,08 gam

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Hidrocacbon là C₂H₂ (vì M < M_kk; n_Br2 = 2n_ankin)

n_Br2 = 0,16 mol; n_CO2 = 0,16 mol; n_ankin = 0,08 mol; m = 0,08.26 = 2,08 gam.

Bài 15: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H₂ là 21 gồm propan, propen và propin. Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X, tổng khối lượng của CO₂ và H₂O thu được là?

A. 18,60 gam. B. 18,96 gam. C. 20,40 gam. D. 16,80 gam.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

n_CO2 = 3n_X = 3.0,1 = 0,3 mol; m_X = 0,1.21.2 = 4,2 gam

⇒ n_H2O = (4,2 – 0,3.12)/2 = 0,3 mol;

m = m_CO2 + m_H2O = 0,3.44 + 0,3.18 = 18,6 gam

Bài trước: Dạng 3: Phản ứng cộng của Anken, Ankađien, Ankin - Chuyên đề Hóa 11 Bài tiếp: Dạng 5: Phản ứng oxi hóa Anken, Ankađien, Ankin - Chuyên đề Hóa 11