Hợp chất A tạo bởi các nguyên tố C, H, N, O. Cho 0,1 mol chất A vào cốc đựng 42ml dung dịch ROH

Câu hỏi số 420808:

Vận dụng cao

Hợp chất A tạo bởi các nguyên tố C, H, N, O. Cho 0,1 mol chất A vào cốc đựng 42ml dung dịch ROH 40% (D = 1,2 gam/ml, R là một kim loại kiềm), đun nhẹ cho phản ứng hoàn toàn. Sau phản ứng, cô cạn dung dịch thu được 32,96 gam chất rắn khan B và 32,04 gam phần bay hơi chỉ có nước. Nung nóng B trong oxi dư để các phản ứng hoàn toàn, thu được 24,84 gam chất rắn khan D. Dẫn phần khí và hơi sinh ra lần lượt đi qua bình thứ nhất đựng lượng dư dung dịch Ba(OH)₂, bình thứ hai đựng lượng dư photpho đỏ đun nóng. Sau thí nghiệm, khối lượng bình thứ nhất tăng 24,52 gam và có 63,04 gam kết tủa, khí duy nhất thoát ra khỏi bình thứ hai là ni tơ có thể tích 2,24 lít (đktc).

(a) Xác định kim loại R và công thức phân tử của A.

(b) Đun nóng 7,3 gam hợp chất A với dung dịch HCl dư đến phản ứng hoàn toàn, sản phẩm của phản ứng chỉ gồm hai chất hữu cơ là đồng đẳng kế tiếp và đều có số mol bằng số mol của A. Tổng khối lượng của hai sản phẩm trên là 11,85 gam. Xác định công thức cấu tạo của A và phần trăm khối lượng mỗi chất trong B.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:420808

Phương pháp giải

a) – Sử dụng bảo toàn khối lượng tìm được m_A

- Sử dụng BTNT: Bảo toàn C → n_C(A) = n_K2CO3 + n_CO2 = ?

+) Bảo toàn H → n_H(A) + n_KOH + 2n_{H2O(dd KOH)} = 2n_{H2O(đốt B)} + 2n_{H2O(A pư KOH)} ⇔ n_H(A) = ? mol

+) Bảo toàn N → n_N(A) = 2n_N2 = ?mol

+) BTKL: m_O = m_A - (m_C + m_H + m_N) = ?

Từ đó lấy số mol C, H, N, O chia cho số mol A ta được số nguyên tử mỗi nguyên tố có trong A ⟹ CTPT A

b) Gọi 2 sản phẩm là X, Y (giả sử M_X < M_Y) có PTK lần lượt là M, (M+14) (do là đồng đẳng liên tiếp)

→ n_X = n_Y = n_A = ? mol

Có m_X,Y và n_X,Y ⟹ M = ?

Từ đó lập luận để đưa ra được công thức chung.

Giải chi tiết

(a)

m_{dd ROH} = D.V = 1,2.42 = 50,4 gam

m_ROH = 50,4.40% = 20,16 gam

m_{H2O(dd ROH)} = 50,4 - 20,16 = 30,24 gam

\(\mathop A\limits_{0,1\left( {mol} \right)} \left\{ {C,H,O,N} \right\} + \left\{ {\mathop {ROH}\limits_{20,16g} ;\mathop {{H_2}O}\limits_{30,24g} } \right\} \to B\left\{ {\mathop {C,H,O,N,Na}\limits_{32,96g} } \right\} + \mathop {{H_2}O}\limits_{32,04g} \)

BTKL → m_A = 32,96 + 32,04 - 20,16 - 30,24 = 14,6 gam

\(B\left\{ {C,H,O,N,R} \right\}\xrightarrow{{ + {O_2}du}}\left\{ {{R_2}C{O_3},C{O_2},{H_2}O,{N_2}} \right\}\)

Nung B trong O₂ dư thu được chất rắn khan D là R₂CO₃

Bảo toàn nguyên tố R:

2ROH → R₂CO₃

2(R+17)g (2R+60)g

20,16g 24,84g

⟹ 20,16.(2R + 60) = 24,84.2.(R+17)

⟹ R = 39

Vậy R là Kali (Kí hiệu: K)

Nung B thu được chất rắn là K₂CO₃ (0,18 mol); khí và hơi là CO₂, H₂O, N₂, O₂ dư

Khi dẫn sản phẩm cháy qua các bình:

- Bình Ba(OH)₂ dư thì CO₂ và H₂O bị hấp thụ. Khi đó có các phản ứng:

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ ↓ + H₂O

0,32 ← 0,32 mol

Ta có: m_{bình tăng} = m_CO2 + m_H2O

⟹ m_H2O = 24,52 - 0,32.44 = 10,44 gam

⟹ n_H2O = 0,58 mol

- Bình P đỏ nung nóng sẽ phản ứng với O₂, khí bay ra chỉ còn N₂

⟹ n_N2 = 0,1 mol

+) Bảo toàn C → n_C(A) = n_K2CO3 + n_CO2 = 0,18 + 0,32 = 0,5 mol

→ số C = n_C(A) : n_A = 0,5 : 0,1 = 5

+) Bảo toàn H → n_H(A) + n_KOH + 2n_{H2O(dd KOH)} = 2n_{H2O(đốt B)} + 2n_{H2O(A pư KOH)}

⇔ n_H(A) + 0,36 + 2.(30,24/56) = 2.0,58 + 2.(32,04/18)

⇔ n_H(A) = 1 mol

→ số H = n_H(A) : n_A = 1 : 0,1 = 10

+) Bảo toàn N → n_N(A) = 2n_N2 = 0,2 mol

→ số N = n_N(A) : n_A = 0,2 : 0,1 = 2

+) BTKL: m_O = m_A - (m_C + m_H + m_N) = 14,6 - (0,5.12 + 1 + 0,2.14) = 4,8 gam → n_O(A) = 0,3 mol

→ số O = n_O(A) : n_A = 0,3 : 0,1 = 3

Vậy CTPT của A là C₅H₁₀N₂O₃

(b)

n_A = 7,3 : 146 = 0,05 mol

Gọi 2 sản phẩm là X, Y (giả sử M_X < M_Y) có PTK lần lượt là M, (M+14) (do là đồng đẳng liên tiếp)

→ n_X = n_Y = n_A = 0,05 mol

→ m_X,Y = 0,05.M + 0,05.(M + 14) = 11,85

→ M = 111,5

Vì A có 2 nguyên tử N nên X, Y đều có 1 nguyên tử N

A có 5 nguyên tử C nên X có 2C, Y có 3C

Gọi công thức của X là C₂H_nO_mNCl

⟹ M_X = 2.12 + n + 16m + 14 + 35,5 = 111,5

⟹ n + 16m = 38

⟹ n = 6 và m = 2 thỏa mãn

⟹ X là ClH₃N-CH₂-COOH (Gly-HCl)

⟹ Y là ClH₃N-CH(CH₃)-COOH (Ala-HCl)

⟹ X là H₂N-CH₂-CONH-CH(CH₃)-COOH (Gly-Ala) hoặc H₂N-CH(CH₃)-CONH-CH₂-COOH (Ala-Gly)

\(\begin{array}{l}\% {m_{GlyHCl}} = \frac{{0,05.111,5}}{{11,85}}.100\% = 47,05\% \\\% {m_{AlaHCl}} = 100\% - 47,05\% = 52,95\% \end{array}\)

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