Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hidrocacbon đồng đẳng kế tiếp, thu được khí CO2 và

Câu hỏi số 343181:

Vận dụng cao

Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hidrocacbon đồng đẳng kế tiếp, thu được khí CO₂ và hơi nước có tỉ lệ số mol tương ứng là 11 : 15.

(a) Xác định công thức phân tử và thành phần % số mol của mỗi hidrocacbon có trong hỗn hợp X.

(b) Cho X vào một bình kín có xúc tác thích hợp, đun nóng để xảy ra phản ứng từ mỗi phân tử hidrocacbon tách một phân tử H₂ với hiệu suất bằng nhau. Sau phản ứng, các chất trong bình (hỗn hợp Z) đều có mạch hở và có tỉ khối so với H₂ là 13,5.

i/ Xác định hiệu suất phản ứng tách hidro.

ii/ Cho toàn bộ Z đi chậm qua bình đựng dung dịch H₂SO₄ loãng, dư để phản ứng hidrat xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp D gồm các ancol. Lấy 1/2 D cho tác dụng hết với Na dư, thu được 672 mol khí H₂(đktc). Lấy 1/2 D cho phản ứng hết với CuO dư đun nóng, sản phẩm chỉ gồm Cu, hơi nước và hỗn hợp E gồm andehit và xeton. Toàn bộ E phản ứng hết với lượng dư dung dịch AgNO₃/NH₃ tạo ra 4,212 gam Ag. Xác định thành phần % khối lượng mỗi ancol trong D

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:343181

Phương pháp giải

(a) Giả sử: n_H2O = 15 mol; n_CO2 = 11 mol Ta thấy: n_H2O > n_CO2 nên hidrocacbon là ankan

=> n _ankan= n_H2O - n_CO2 = ? mol

Số nguyên tử C trung bình: \(\overline C = {{{n_{C{O_2}}}} \over {{n_{ankan}}}} = ?\) → CTPT của 2 ankan

Lập phương trình với số mol 2 ankan và tổng mol CO₂ đốt cháy 2 ankan → tìm được số mol từng ankan → Tính được phần trăm

(b)

Đặt công thức chung của 2 ankan (theo cacbon trung bình tìm được phần a)

BTKL: m_X = m_Z => n_X.M_X = n_Z.M_Z => n_Z = ?

Trong phản ứng tách thì số mol tăng chính là số mol H₂ thực tế thu được: n_H2(TT) = ? mol

i/ H% = \({{{n_{{H_2}(TT)}}} \over {{n_{{H_2}(LT)}}}} = ?\)

ii/ Viết phương trình hóa học xảy ra và tính toán theo PTHH

Giải chi tiết

(a)

Giả sử: n_H2O = 15 mol; n_CO2 = 11 mol

Ta thấy: n_H2O > n_CO2 nên hidrocacbon là ankan

=> n _ankan= n_H2O - n_CO2 = 15 - 11 = 4 mol

Số nguyên tử C trung bình:\(\overline C = {{{n_{C{O_2}}}} \over {{n_{ankan}}}} = {{11} \over 4} = 2,75\)

Do các ankan là đồng đẳng kế tiếp nên CTPT của các ankan trong hỗn hợp là C₂H₆ và C₃H₈.

Đặt n_C2H6 = x mol và n_C3H8 = y mol

+ n_ankan = x + y = 4 (1)

+ BTNT "C": n_CO2 = 2x + 3y = 11 (2)

Giải hệ được x = 1 và y = 3

\( \to \left\{ \matrix{
\% {n_{{C_2}{H_6}}} = {1 \over 4}.100\% = 25\% \hfill \cr
\% {n_{{C_3}{H_8}}} = {3 \over 4}.100\% = 75\% \hfill \cr} \right.\)

(b)

Do hiệu suất tách H₂ như nhau nên ta đặt công thức chung của 2 ankan là C_2,75H_7,5

n_Ankan = 4 mol

C_2,75H_7,5→ C_2,75H_5,5 + H₂

BTKL: m_X = m_Z => n_X.M_X = n_Z.M_Z => 4.40,5 = n_Z.13,5.2 => n_Z = 6

Trong phản ứng tách thì số mol tăng chính là số mol H₂ thực tế thu được: n_H2(TT) = 6 - 4 = 2 mol

Số mol H₂ thu được theo lý thuyết: n_H2(LT) = n_ankan = 4 mol

i/ Vậy H% = \({{{n_{{H_2}(TT)}}} \over {{n_{{H_2}(LT)}}}} = {2 \over 4}.100\% \) = 50%

ii/

*Khi cho Z đi chậm qua bình đựng dung dịch H₂SO₄ loãng dư:

CH₂=CH₂ + H₂O → C₂H₅OH

x → x (mol)

CH₂=CH-CH₃ + H₂O → CH₂-CH(OH)-CH₃

y → y (mol)

CH₂=CH-CH₃ + H₂O → CH₂OH-CH₂-CH₃

z → z (mol)

n_C2H4 = x mol; n_C3H6 = y + z (mol)

Mà ta có: n_C2H4 : n_C3H6 = 1 : 3 => \({x \over {y + z}} = {1 \over 3}\) (1)

Hỗn hợp ancol D chứa: C₂H₅OH (x mol); CH₂-CH(OH)-CH₃ (y mol) và CH₂OH-CH₂-CH₃ (z mol)

=> 1/2 D chứa: C₂H₅OH (0,5x mol); CH₂-CH(OH)-CH₃ (0,5y mol) và CH₃-CH₂-CH₂OH (0,5z mol)

*Cho 1/2 D tác dụng với Na dư:

C₂H₅OH + Na → C₂H₅ONa + 0,5H₂

0,5x → 0,25x (mol)

C₃H₇OH + Na → C₃H₈OH + 0,5H₂

0,5(y + z) → 0,25(y+z) (mol)

=> n_H2 = 0,25x + 0,25(y + z) = 0,672/22,4 (2)

*Cho 1/2 D tác dụng với CuO dư:

C₂H₅OH + CuO → CH₃CHO + H₂O + Cu

CH₂-CH(OH)-CH₃ + CuO → CH₂-CO-CH₃ + H₂O + Cu

CH₃-CH₂-CH₂OH + CuO → CH₃-CH₂-CHO + H₂O + Cu

*Khi cho hỗn hợp E tác dụng với AgNO₃:

CH₃CHO \(\buildrel { + AgN{O_3}} \over\longrightarrow \) 2Ag

0,5x → x (mol)

CH₃-CH₂-CHO \(\buildrel { + AgN{O_3}} \over\longrightarrow \) 2Ag

0,5z → z (mol)

n_Ag = x + z = 4,212/108 (3)

Giải (1)(2)(3) được x = 0,03; y = 0,081; z = 0,009

\( \to \left\{ \matrix{
\% {m_{{C_2}{H_5}OH}} = {{0,03.46} \over {0,03.46 + 60(0,081 + 0,009)}}.100\% = 20,354\% \hfill \cr
\% {m_{C{H_3}CH(OH)C{H_2}OH}} = {{0,081.60} \over {0,03.46 + 60(0,081 + 0,009)}}.100\% = 71,681\% \hfill \cr
\% {m_{C{H_3}C{H_2}C{H_2}OH}} = {{0,009.60} \over {0,03.46 + 60(0,081 + 0,009)}}.100\% = 7,965\% \hfill \cr} \right.\)

PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách: Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. PH/HS tham khảo chi tiết khoá học tại: Link