Bi ging BD i tuyn HSG Huyn - Vựng Bc Nm hc: 2012 2013

Chuyờn
GII TON PHN NG T CHY HIROCACBON
A. KIN THC CN NH V PHN NG T CHY HIROCACBON
I. Ankan: C
n
H
2n+2
(n 1)
C
n
H
2n+2
+






+
2
13n
O
2


0
t
nCO



2
3n
O
2


0
t
nCO
2
+ nH
2
O
OH
CO
n
n
2
2
= 1
III. Ankin: C
n
H
2n-2
(n 2) ; Ankaien (n 3)
C
n
H

= n
CO2
n
H2O
IV. Hn hp hirocacbon
*Hai hirocacbon mch h bt k cú s liờn kt l : k 2
Ta cú cỏc t l sau:
STT T l Cỏc trng hp iu kin
1
OH
CO
n
n
2
2
< 1
- 2 ankan
- 1 ankan; 1 anken
- 1 ankan; 1 ankin (ankaien)
( x mol) (y mol)
- S mol bt k
- S mol bt k
- x > y
2
OH
CO
n
n
2
2

A
+ m
O2

PƯ
= m
CO2
+ m
H2O
Và m
A
= m
C
(trong CO
2
) + m
H
(trong H
2
O)
-Đốt 1 hiođrocacbon hoặc hỗn hợp hiđrocacbon bất kỳ ta đều có:
n
O2PƯ
= n
CO2
+ 1/2 n
H2O
-Đốt cháy các hiđrocacbon, nếu tỉ lệ : a=
OH
CO

+






+
2
13n
O
2


0
t
nCO
2
+ (n+1) H
2
O
Hoc C
x
H
y
+
4
4 yx +
O
2

2
+ (n+1- k) H
2
O
*Bc 3:
Lp phng trỡnh i s thit lp c by nhiờu n s cn tỡm -> Bi ton gii
c bỡnh thng.
-Nu s PT i s thit lp c ớt hn n s cn tỡm cú th bin lun bng cỏch
da vo cỏc gii hn.
Vớ d:
+Hirocacbon C
x
H
y
-> y 2x+2; y nguyờn, chn.
+Nu trong iu kin thng th khớ x 4 nguyờn.
+Nu bin lun khú khn cú th dựng bng tr s tỡm kt qu. Biờn son: Nguyn Thanh Hi THCS Qung ụng
2
Bài giảng BD đội tuyển HSG Huyện - Vùng Bắc Năm học: 2012 – 2013

*Lưu ý:
-Đối với bài tập lập CT hợp chất hữu cơ sản phẩm là CO
2
và H
2
O nếu dữ liệu đầu
bài cho khối lượng CO

3
CaCO
n
= 0,1 mol
Các phương trình phản ứng
CO
2
+ Ca(OH)
2

→
CaCO
3
↓
+ H
2
O (1)
CO
2
+ CaCO
3
↓
+ H
2
O
→
Ca(HCO
3
)
2

y
C
x
H
y
+ (x +
4
y
)O
2

→
0t
xCO
2
+
2
y
H
2
O
1 mol x mol
0,1 mol 0,1 mol
Lập tỉ lệ ta có:
1,0
1
=
1,0
x


→
0t
xCO
2
+
2
y
H
2
O
0,1 mol 0,1x mol
⇒
0,1x = 0,2
⇒
x = 2
Vậy CTPT của hiđrocacbon: C
2
H
2
hoặc C
2
H
4
hoặc C
2
H
6
VD 2: (Tuyển sinh lớp 10 chuyên Lê Hồng Phong năm 2004-2005)
Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol một anken A, toàn bộ sản phẩm cháy được hấp thụ vào
295,2 gam dung dịch NaOH 20%. Sau thí nghiệm nồng độ NaOH dư 8,45%. Biết rằng

H
2n
+
2
3n
O
2

→
0t
nCO
2
+ nH
2
O (1)
0,2 mol 0,2n 0,2n
2NaOH + CO
2

→
Na
2
CO
3
+ H
2
O (2)
Theo bài ra ta có:
m
NaOH

18.2,044.2,02,295
1604,59
x
nn
n
++
−

⇒
n =
78,1704
56,3409
= 2
Vậy CTPT của A: C
2
H
4
2. a, Chứng minh Y không làm mất màu dd Brom
Xét 1 mol hỗn hợp khí X ( C
2
H
4
và H
2
)
Ta có:
M
=
1
)1(228 xx −+

2
còn dư
⇒
hỗn hợp Y gồm C
2
H
6
và H
2
dư nên không làm mất
màu dd brom
b. Tính
4
2
C
H
V
và
2
H
V
Đặt a là số mol của C
2
H
4
, b là số mol của H
2
C
2
H

2
+ O
2

→
0t
2H
2
O (3)
(b-a) mol (b-a) mol
Ta có hệ phương trình:
M
X
=
ba
ba
+
+ 228
= 12,4
3a + b - a =
18
2,25
= 1,4Biên soạn: Nguyễn Thanh Hải – THCS Quảng Đông
4
Bài giảng BD đội tuyển HSG Huyện - Vùng Bắc Năm học: 2012 – 2013

⇒

2
có cùng công thức phân
tử và khác với A.Khối lượng phân tử của A, B
1
và B
2
đều nhỏ hơn 170 gam.
Trong một thí nghiệm khác tất cả clo trong 12,03 gam hỗn hợp sản phẩm hữu cơ Y được
chuyển hoá thành 20,1 gam kết tủa trong dd AgNO
3
dư.
Xác định CTPT của A, B (B1 và B2) và thành phần % về số mol của A, B trong hỗn hợp
3. Xác định CTCT của X, A, B
1
và B
2.
Hướng dẫn
1.Lập công thức phân tử của X:
Gọi CTPT của X là C
x
H
y
n
CO2
=
44
11
= 0,25 mol
⇒
m

10n + 2
⇒
n
≤
1
⇒
n = 1
Vậy CTPT của X: C
5
H
12
2. Xác định CTPT của A, B và % về số mol của A và B
PTPƯ: C
5
H
12
+ mCl
2

 →
ASKT
C
5
H
12 -m
Cl
m
+ mHCl
Theo bài ra ta có:
12

- CH

- CH
2
- CH
3
4 10

CH
3
CH
3
CH
3
- C - CH
3
1 2
CH
3Biên soạn: Nguyễn Thanh Hải – THCS Quảng Đông
5
Bài giảng BD đội tuyển HSG Huyện - Vùng Bắc Năm học: 2012 – 2013

Vì B
1
và B
2
là đồng phân của nhau và khác A

Gọi a, b lần lượt là số mol của A và B
C
5
H
11
Cl + AgNO
3

→
C
5
H
11
NO
3
+ AgCl
↓
(1)
a mol a mol
C
5
H
10
Cl
2
+ 2AgNO
3

→
C

Cl
+
→
B
 →
+ddNaOH
C
2
0
,Ni
H
t
→
D
0
2 4
180
H SO
→
A
→
Cao su
Hướng dẫn:
1. Theo bài ra ta có:
2 2
2 2
44.
76,52 76,52
18. 100 76,52 23,46
CO CO

2
n k+ −
)O
2

0
t
→
nCO
2
+ (n + 1 - k)H
2
O
4
4( 1) 4
1 3
1 1 1 2 2 4
n
n k
n k
k k k n
= ⇒ = − ≤
+ −
⇒ − ≤ ⇒ < ≤ ⇒ = ⇒ =
Vậy CTPT của A: C
4
H
6
2. CTCT của A và hoàn thành các PTPƯ:
CH

- OH + H
2
Biên soạn: Nguyễn Thanh Hải – THCS Quảng Đông
6
Bài giảng BD đội tuyển HSG Huyện - Vùng Bắc Năm học: 2012 – 2013

0
Ni
t
→
HO- CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
2
- OH
HO- CH
2
- CH
2
- CH
2
- CH
2

Bài 1: (Bài 61 - Sách 300 bài tập hoá hữu cơ)
Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A gồm một hiđrocacbon X thể khí ở đk thường và oxi dư,
thu được hỗn hợp khí B có thành phần thể tích 30% CO
2
; 20% H
2
O; 50% O
2
.
1.Xác định CTPT và CTCT của các đồng phân có thể có của X.
2. Tính % thể tích các khí trong A.
Hướng dẫn
1. Đặt CTPT của X là C
x
H
y
(
4, 2 2x y x≤ ≤ +
) và số mol là a
C
x
H
y
+ (
4
y
x +
)O
2


≤
4
Vậy CTPT của X: C
3
H
4
CTCT của X:
CH
3
C
≡
CH Propin
CH
2
= C = CH
2
Propađien
CH
2
Xiclopropen
CH = CH
3. Tính % thể tích trong hỗn hợp A
C
3
H
4
+ 4O
2

0

; % O
2
= 90%
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,72 gam một ankan rồi dẫn toàn bộ khí CO
2
thu được đi qua
bình đựng dd Ba(OH)
2
thì thu được 1,97 gam muối trung hoà và 5,18 gam muối axit.
Xác định CTPT và CTCT của ankan
Hướng dẫnBiên soạn: Nguyễn Thanh Hải – THCS Quảng Đông
7
Bài giảng BD đội tuyển HSG Huyện - Vùng Bắc Năm học: 2012 – 2013

2
3
5,18
0,02
( 3)
259
1,97
0,01
197
mol
Ba HCO
mol
BaCO

∑
C
n
H
2n+2
+ (
3 1
2
n +
)O
2

0
t
→
nCO
2
+ (n+1)H
2
O (3)
0,72 0,05
5
14 2
n
n n
⇒ = ⇒ =
+
CTPT: C
5
H

A
= 4 . 19,5 = 78
⇒
13n = 78
⇒
n = 6
Vậy CTPT của A: C
6
H
6
Bài 4: (Đề thi HSG Phú Thọ năm 2004 - 2005)
Đốt cháy hoàn toàn m gam hợp chất hữu cơ A (là chất khí ở đk thường, mạch hở)
được tạo bởi 2 nguyên tố thu được m gam nước. Xác định CTPT và viết các CTCT
có thể có của A.
Hướng dẫn
Hợp chất hữu cơ A là hiđrocacbon. Đặt CTPT của A: C
x
H
y
và có số mol là a
(x, y nguyên và 1 ≤ x ≤ 4)
Phương trình phản ứng
C
x
H
y
+ (
4
4
x y+

2
=C=CH−CH
3Biên soạn: Nguyễn Thanh Hải – THCS Quảng Đông
8
Bài giảng BD đội tuyển HSG Huyện - Vùng Bắc Năm học: 2012 – 2013

(3) CH
3
−C≡C−CH
3
(4) CH
2
=CH−CH=CH
2
Bài 4: (Đề thi lớp 10 Vĩnh Phúc năm 2006 - 2007)
Hợp chất hữu cơ A chỉ chứa 2 nguyên tố C và H. A có phân tử khối 150 < M
A
< 170.
Đốt cháy hoàn toàn m gam A sinh ra m gam nước. A không làm mất màu nước Brom,
cũng không tác dụng với Brom khi có mặt của bột Fe, nhưng lại phản ứng với Brom khi
chiếu sáng tạo thành một dẫn xuất mono Brom (một nguyên tử brom) duy nhất.
a. Xác định công thức đơn giản nhất và CTPT của A
b. Xác định CTCT của A.
Hướng dẫn
Đặt CTPT của A: C
x
H

12x = 8y
⇒

2
3
x
y
=
Công thức đơn giản nhất: C
2
H
3

⇒
CTPT: (C
2
H
3
)
n

⇒
150 < 27n < 170
⇒
5,5 < n < 6,3
⇒
n = 6
Vậy CTPT của A: C
12
H

O) sinh ra khi hỗn hợp cháy
+Số mil oxi khí (hay hỗn hợp oxi khí).Biên soạn: Nguyễn Thanh Hải – THCS Quảng Đông
9
Bài giảng BD đội tuyển HSG Huyện - Vùng Bắc Năm học: 2012 – 2013

-Bước 3: Sau đó ghép các ẩn số lại để rút ra hệ phương trình toán học.
-Bước 4: Để xác định n, m rồi suy ra CTPT các chất hữu cơ thành phần, có thể áp
dụng tính chất bất đẳng thức.
Giả sử: n<m thì n(x+y) < n
x
+ m
y
< m(x+y)
=> n <
yx
mn
yx
+
+
< m
*Cách 2: Phương pháp công thức phân tử trung bình
-Bước 1: Đặt CT của 2 hiđrocacbon cần tìm rồi suy ra CT PTTB của chúng
VD: A: C
n
H
2n+2
B: C

m
: a
mol
C
n’
H
m’
: b
mol
CTTB:
yx
HC
: C
mol
C = a +b
Trong đó :
x
=
y
CO
n
n
Σ
Σ
2
=
ba
bnna
+
+ '

H
2n+2
: x
mol
Và 1 an kan C
m
H
2m
: y
molBiên soạn: Nguyễn Thanh Hải – THCS Quảng Đông
10
Bài giảng BD đội tuyển HSG Huyện - Vùng Bắc Năm học: 2012 – 2013

-Lập hệ thức liên hệ giữa n và m (đa số trường hợp có thể đi từ biểu thức tính số
mol CO
2
)
-Dựa vào điều kiện của n và m biện luận suy ra giá trị n và m.
4. Hỗn hợp hiđrocacbon bất kỳ không biết đồng đẳng hay không.
-Đặt CTTB:
yx
HC
-Viết PTPƯ
-Tìm giá trị:
x
,
y

H
y
trong đó x, y là số nguyên tử C, H trung
bình của A và B
C
x
H
y
+ (
4
4
x y+
)O
2

0
t
→
xCO
2
+
2
y
H
2
O
Theo bài ra ta có:
2
CO
n

4
2
2
3,2
.100 55,17%
5,8
44,83%
%
%
CH
C
H
m
m
= =
=
4. X có n = 1 (CH
4
)
⇒
Y có m = 4 (C
4
H
4
)
X
’
có n = 2 (C
2
H

2
- →là dồng dẳngcủa nhau.
Bình P
2
O
5
hấp thụ H
2
O
2 2
9
9 0,5
18
gam mol
O O
H H
m n
⇒ = ⇒ = =
Bình CaO:
2 2
13,2
13,2 0,3
44
mol
CO CO
m n
= ⇒ = =
2
CO
n

)O
2

0
t
→
nCO
2
+ (n + 1)H
2
O
x mol nx (n+1)x
C
m
H
2m + 2
+ (
3 1
2
m +
)O
2

0
t
→
mCO
2
+ (m + 1)H
2

4
và C
3
H
8
Ví dụ 3: (Lớp ĐHQG HN năm 2001)
Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp gồm những lượng bằng nhau về số mol của 2
hiđrocacbon có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử thu được 3,52 gam CO
2
và 1,62
gam H
2
O. Xác định CTPT và viết CTCT.
Hướng dẫn
2
2
2
2
3,52
0,08
44
1,62
0,09
18
0,09
1,125 1
0,08
mol
CO
mol

Phản ứng cháy:
C
n
H
2n + 2
+ (
3 1
2
n +
)O
2

0
t
→
nCO
2
+ (n + 1)H
2
O
b mol nb (n+1)b
C
n
H
2a
+ (
2
2
n a+
)O

a
n a
Z
+
= ⇒ = +
+
∈
nghiệm hợp lý
⇒
n = 4
a = 4
Vậy CTPT của ankan: C
4
H
10
( có 2 CTCT)
và C
4
H
4
(có 4 CTCT)
LUYỆN TẬP 2
Bài 1: (Đề thi HSG Phú Thọ năm 2006 - 2007 )
Đốt cháy hoàn toàn 4,8 gam hỗn hợp A gồm H
2
và một hiđrocacbon X mạch hở, trong
phân tử chỉ chứa 1 liên kết 3. Dẫn toàn bộ sản phẩm vào bình đựng
2000 ml dung dịch Ca(OH)
2
0,1M. kết thúc thí nghiệm thấy trong bình có 10 gam kết

x
H
y
+ (
4
4
x y+
)O
2

0
t
→
xCO
2
+
2
y
H
2
O (2)
a ax
2H
2
+ O
2
→ 2H
2
O (3)
CO

Bài giảng BD đội tuyển HSG Huyện - Vùng Bắc Năm học: 2012 – 2013

⇒
ax = 0,1
⇒
x = 1 (loại)
Trường hợp 2: Xảy ra cả 2 phản ứng (4) và (5):
Tính được số mol của CO
2
: 0,3 mol
⇒
x = 3, y = 4
Vậy CTPT của X là: C
3
H
4
CTCT: CH ≡ C - CH
3
Tính tỉ khối của A đối với metan
4 2 2
3
4
4( ) 0,8( ) 0,4
0,6
A
g g mol
C
H H H
CH
m m n

2

0
t
→
nCO
2
+ (n + 1-k)H
2
O
x mol nx (n+1-k)x
Gọi x là số mol của mỗi hiđrocacbon K, L, M thì số mol CO
2
là nx
⇒
nếu x như nhau
nx như nhau thì n cũng như nhau, nghĩa à cả 3 hiđrocacbon K, L, M đều có cùng số
nguyên tử C.
Theo phản ứng ta có tỉ lệ số mol H
2
O:
2
2
1n k
OH
n
CO
n
n
+ −

H
4
1
0,5
n k
n
+ −
=
với n = 2
⇒
k = 2
⇒
M: C
2
H
2
Bài 3: (300 bài tập hoá hữu cơ )
Đốt cháy 8,8 gam một hỗn hợp 2 ankan ở thể khí thấy sinh ra 13,44 lít khí CO
2
(ở đktc).
1. Tính tổng số mol 2 ankan.
2. Tính thể tích của O
2
(ở đktc) cần để đốt cháy
1
2
hỗn hợp trên.
3. Tìm CTPT của 2 ankan, biết thể tích của 2 ankan trong hỗn hợp bằng nhau.

Hướng dẫn:

nCO
2
+ (n + 1)H
2
O
x mol (
3 1
2
n +
)x nx
C
m
H
2m + 2
+ (
3 1
2
m +
)O
2

0
t
→
mCO
2
+ (m + 1)H
2
O
y mol (

2
m +
)y =
3 1
( ) ( )
2 2
nx ny x y+ + +

2
1,5.0,6 0,5.0,2 1mol
O
n
= + =
⇒
2
O
V⇒
đốt cháy
1
2
hỗn hợp 2 ankan trên là: 0,5 mol
2
O
V⇒
= 11,2 lít
3. Từ nx + my = 0,6 và x + y = 0,2
Mà thể tích của 2 ankan bằng nhau nên n
ankan
bằng nhau
⇒

3 1
1
2
n
n
n
t
n n
C O CO O
H H
−
 
−
+ → + +
 ÷
 Biên soạn: Nguyễn Thanh Hải – THCS Quảng Đông
15
Bài giảng BD đội tuyển HSG Huyện - Vùng Bắc Năm học: 2012 – 2013

a mol
( )na mol
Ta có
(14 2) 8
26,4
0,6
4
a n

b + c = 0,2
⇒
b = c = 0,1 mol
26b + 54c = 8
hỗn hợp trên tác dụng với dd AgNO
3
chắc chắn xảy ra phản ứng của C
2
H
2
C
2
H
2
+ 2AgNO
3
+ 2NH
3
→ C
2
Ag
2
↓ + 2NH
4
NO
3
0,1 0,1
⇒

2

( )
( )
% 66,67%
% 33,33%
A
B
CH
C
H
V
V
=
=
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 2 hiđrocacbon A, B cùng dãy đồng đẳng thu được
4,4 gam CO
2
và 2,52 gam H
2
O.
a. Xác định dãy đồng đẳng của A, B.
b. Xác định CTPT biết chúng ở thể khí ở đk thường.
Đáp số: a. A, B thuộc ankan
b. CH
4
và C
3
H
8
hoặc CH
4

b. Tìm CTCT các hiđrocacbon.
Đáp số: a. ankan
b. CH
4
, C
2
H
6
,…C
9
H
20
Bài 4: Hỗn hợp A gồm C
3
H
4
và C
3
H
6
có tỷ khối hơi so với H
2
bằng 21. Đốt
cháy hoàn toàn 1,12 lít hh A (đktc) rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình
chứa dd Ca(OH)
2
dư. Tính độ tăng khối lượng của bình.
Đáp số:
9,3m gam=V
Bài 5: Một hh A gồm 2 hiđrocacbon có công thức là C

= %n
ankin
=50%
Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X thu được 0,11 mol CO
2
và 0,132
mol H
2
O. Khi X tác dụng với khí Cl
2
(theo tỉ lệ 1:1) thu được một sản phẩm hữu
cơ duy nhất. Gọi tên X.
Đáp số: C
5
H
12
Bài 8: Ba hiđrocacbon X, Y, Z kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, trong đó khối
lượng phân tử Z gấp đôi khối lượng phân tử X. Đốt cháy 0,1 mol chất Y sảp
phẩm hấp thụ vào dd Ca(OH)
2
dư. Tính số gam kết tủa.
Đáp số: m = 30 gam
Bài 9: Hỗn hợp hiđrocacbon X và oxi có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:10. Đốt
cháy hoàn toàn hỗn hợp trên thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y qua dd H
2
SO
4
đặc
thu được hỗn hợp Z có tỉ khối đối với H
2