Cho hai hidrocacbon mạch hở U và V (Mu< Mv), đều là chất khí ở điều kiện thường. Trộn u mol khí U với v mol khí V được (u + V) mol hỗn hợp Q (u khác v). Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp Q thu được 8,96 lít khí CO2 (ở đktc) và 5,4 gam nước. Mặt khác, dẫn toàn bộ m gam hỗn hợp Q qua dung dịch brom dư, thấy có 40 gam brom phản ứng và không có khí thoát ra. a, Tính m b,Cho biết hỗn hợp Q nặng hay nhẹ hơn không khí bao nhiêu lần Biết Mkk=29 g/mol. c. Xác định công thức phân tử có thể có của U và V. Tính thành phần phần trăm về khối lượng của các chất trong hỗn hợp Q
Đáp án:
a) 5,4 g
b) nặng hơn không khí 1,24 lần
c) C2H2 và C4H8 hoặc C2H4 và C3H4 hoặc C2H4 và C4H4
Giải thích các bước giải:
a)
$\begin{gathered}
{n_{C{O_2}}} = \dfrac{{8,96}}{{22,4}} = 0,4mol \Rightarrow {n_C} = 0,4mol \hfill \\
{n_{{H_2}O}} = \dfrac{{5,4}}{{18}} = 0,3mol \Rightarrow {n_H} = 0,6mol \hfill \\
\Rightarrow {m_Q} = {m_H} + {m_C} = 0,4.12 + 0,6 = 5,4g \hfill \\
\end{gathered} $
b) ${n_{B{r_2}}} = \dfrac{{40}}{{160}} = 0,25mol \Rightarrow {n_{lk\pi }} = 0,25mol$
Gọi CTTQ của 2 hidrocabon là ${C_n}{H_{2n + 2 – k}}$ (k là số liên kết π)
${C_n}{H_{2n + 2 – k}} + {O_2} \to nC{O_2} + (n + 1 – k){H_2}O$
$\begin{gathered}
\Rightarrow {n_{C{O_2}}} – {n_{{H_2}O}} = (k – 1){n_Q} \hfill \\
\Rightarrow {n_Q} = k{n_Q} – {n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}} = {n_{lk\pi }} – {n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}} \hfill \\
\Rightarrow {n_Q} = 0,25 – 0,4 + 0,3 = 0,15mol \hfill \\
\Rightarrow {M_Q} = \dfrac{{{m_Q}}}{{{n_Q}}} = \dfrac{{5,4}}{{0,15}} = 36 \hfill \\
\Rightarrow {d_{Q/kk}} = \dfrac{{36}}{{29}} = 1,24 \hfill \\
\end{gathered} $
⇒ Q nặng hơn không khí 1,24 lần
c) Ta thấy: $k = \dfrac{{{n_{lk\pi }}}}{{{n_Q}}} = \dfrac{{0,25}}{{0,15}} = \dfrac{5}{3}$
⇒ Một trong 2 chất là anken
Số C tb = $\dfrac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_Q}}} = \dfrac{{0,4}}{{0,15}} = 2,67$
Số H tb = $\dfrac{{2{n_{{H_2}O}}}}{{{n_Q}}} = \dfrac{{0,6}}{{0,15}} = 4$
Mà cả 2 chất đều tác dụng với dung dịch brom nên 1 trong 2 hidrocacbon là ${C_2}{H_2}$ hoặc ${C_2}{H_4}$
+ TH1: U là ${C_2}{H_2}$ ⇒ V là anken ${C_n}{H_{2n}}$ (n ≤ 4)
$\begin{gathered}
\Rightarrow u = {n_{{C_2}{H_2}}} = {n_{C{O_2}}} – {n_{{H_2}O}} = 0,4 – 0,3 = 0,1mol \hfill \\
\Rightarrow v = 0,15 – 0,1 = 0,05mol \hfill \\
\Rightarrow {n_{C{O_2}}} = 2{n_{{C_2}{H_2}}} + n.{n_V} \hfill \\
\Rightarrow n = \dfrac{{0,4 – 2.0,1}}{{0,05}} = 4 \hfill \\
\end{gathered} $
⇒ V là ${C_4}{H_8}$ (thỏa mãn)
$\begin{gathered}
\Rightarrow \% {m_{{C_2}{H_2}}} = \dfrac{{0,1.26}}{{5,4}}.100\% = 48,15\% \hfill \\
\Rightarrow \% {m_{{C_4}{H_8}}} = 51,85\% \hfill \\
\end{gathered} $
+ TH2: U là ${C_2}{H_4}$ ⇒ V có dạng ${C_m}{H_4}$ (m ≤ 4)
– Xét V có 2 liên kết π:
$\begin{gathered}
v = {n_V} = {n_{C{O_2}}} – {n_{{H_2}O}} = 0,1mol \Rightarrow u = 0,05 \hfill \\
\Rightarrow m.0,1 + 0,05.2 = 0,4 \Rightarrow m = 3 \hfill \\
\end{gathered} $
⇒ V là ${C_3}{H_4}$ (thỏa mãn)
$\begin{gathered}
\% {m_{{C_2}{H_4}}} = \dfrac{{0,05.28}}{{5,4}}.100\% = 26\% \hfill \\
\% {m_{{C_3}{H_4}}} = 74\% \hfill \\
\end{gathered} $
– Xét V có 3 liên kết π:
$\begin{gathered}
v = {n_V} = \dfrac{{{n_{C{O_2}}} – {n_{{H_2}O}}}}{2} = 0,05 \Rightarrow u = 0,1 \hfill \\
\Rightarrow 0,05.m + 0,1.2 = 0,4 \Rightarrow m = 4 \hfill \\
\end{gathered} $
⇒ V là ${C_4}{H_4}$ (thỏa mãn)
$\begin{gathered}
\% {m_{{C_2}{H_4}}} = \dfrac{{0,1.28}}{{5,4}}.100\% = 51,85\% \hfill \\
\% {m_{{C_3}{H_4}}} = 48,15\% \hfill \\
\end{gathered} $