Tài liệu Bí kíp giải bài toán cộng h2 ,br2

Tài liệu luyện thi THPT Quốc Gia 2018 Tài liệu độc quyền BÍ KÍP XỬ LÝ BÀI TOÁN CỘNG H2 ,BR2 Copyright Cộng đồng học sinh lớp 11 TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 KĨ THUẬT XỬ LÍ “ DẠNG TOÁN HÓC BÚA “ CỘNG ĐỒNG HỌC SINH LỚP 11 Sưu tầm và tổng hợp I. ĐỘ BẤT BÃO HÒA Độ bất bão hòa của hợp chất hữu cơ là đại lượng đặc trưng cho độ không no của phân tử hợp chất hữu cơ. Độ bất bão hòa có thể được ký hiệu là k, a,  ,... Thường ký hiệu là k. Giả sử một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là CxHyOzNt thì tổng số liên kết  và vòng của phân tử được gọi là độ bất bão hòa của phân tử đó. Công thức tính độ bất bão hòa : k [soá nguyeân töû.(hoùa trò cuûa nguyeân toá  2)]  2 2 Đối với hợp chất CxHyOzNt, ta có : x(4  2)  y(1  2)  z(2  2)  t(3  2)  2 2 2x  y  t  2  (k  N) 2 k II. PHẢN ỨNG CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ VỚI H2 VÀ Br2 1. Phản ứng với H2 Những chất phản ứng được với H2 (to, Ni) bao gồm : + Hợp chất hữu cơ không no (có liên kết C  C , C  C ). + Hợp chất anđehit và xeton. o t , Ni  C  C  H 2    CH  CH      t o , Ni  C  C   2H 2    CH 2  CH 2  C  O  o t , Ni  H 2    C H  OH  anñehit hoaëc xeton Chú ý : + Trong phản ứng cộng H2, số mol khí giảm bằng số mol H2 đã tham gia phản ứng. + Nếu hợp chất có liên kết C  C  phản ứng với H2 (to, Pd/PbCO3) thì : t o , Pd/ PbCO 3 C  C   H2  CH  CH  Trang 3 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 + Các xicloankan có vòng 3 cạnh hoặc 4 cạnh có khả năng tham gia phản ứng cộng mở vòng với H2 (to, Ni). 2. Phản ứng với dung dịch Br2 Những chất phản ứng được với dung dịch Br2 bao gồm : + Hợp chất hữu cơ không no (có liên kết C  C , C  C ). + Hợp chất anđehit.  C  C  Br2   C Br  C Br      C  C   2Br2  CBr2  CBr2  CH  O  Br2  H 2 O  COOH  2HBr phaûn öùng oxi hoùa  khöû Chú ý : + Anđehit không phản ứng được với dung dịch Br2 trong môi trường trơ, ví dụ Br2/CCl4. + Các xicloankan có vòng 3 cạnh có khả năng tham gia phản ứng cộng mở vòng với dung dịch Br2. 3. Phản ứng tổng quát Xét phản ứng của hiđrocacbon không no, mạch hở CnH2n+2-2k với H2 và dung dịch Br2 để phá vỡ hoàn toàn k liên kết  : o t , Ni Cn H2n  2 2k  kH2   Cn H2n 2 (1) Cn H2n  2 2k  kBr2   Cn H2n 2 2k Br2k (2) Suy ra : + Trong phản ứng cộng H2 vào hiđrocacbon không no, ta có : nH 2 phaûn öùng nC H n  k  k.n C H n  nH 2 n 22 k 2 phaûn öùng 2 n 22 k + Trong phản ứng cộng Br2 vào hiđrocacbon không no, ta có : n Br 2 phaûn öùng nC H n  k  k.n C H n 2 n 22 k  n Br 2 phaûn öùng 2 n 22 k + Trong phản ứng cộng H2 và Br2 vào hiđrocacbon không no, ta có : n (H 2, Br2 ) phaûn öùng nC H n 2 n  2 2 k  k.n C H n k 2 n  2 2 k  nH 2 phaûn öùng  n Br 2 phaûn öùng Trang 4 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 Mở rộng ra, ta thấy : Đối với các hợp chất hữu cơ có k liên kết  có khả năng tham gia phản ứng với H2 và Br2 thì : k.n hôïp chaát höõu cô  n H 2 phaûn öùng  n Br 2 phaûn öùng III. PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ CÁC VÍ DỤ MINH HỌA 1. Tính lượng Br2, H2 tham gia phản ứng Ví dụ 1: Tiến hành đime hóa 1 mol axetilen thu được hỗn hợp X. Trộn X với H2 theo tỉ lệ 1:2 về số mol rồi nung nóng với bột Ni đến phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp Y. Y làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa 0,15 mol Br2. Hiệu suất phản ứng đime hóa là : A. 70%. B. 30%. C. 85%. D. 15%. (Đề thi thử Đại học lần 3 – THPT Quỳnh Lưu 1 – Nghệ An, năm học 2012 – 2013) Hướng dẫn : Phản ứng đime hóa CH  CH (k = 2) thu được CH2  CH  C  CH (k =3). Gọi số mol của C2H2 phản ứng là 2x thì số mol của C4H4 tạo ra là x. Suy ra trong hỗn hợp X có (1 – 2x) mol C2H2 và x mol C4H4. Theo giả thiết thì số mol H2 phản ứng với X là 2(1 – 2x) + 2x = (2 – 2x) mol. Sử dụng công thức k.n hôïp chaát höõu cô  nH 2 phaûn öùng 2 n C H  3n C H  n H 2 2 1 2x 4 4 2 phaûn öùng 2 x  nBr  n Br 2 2  2x  x  0,15  Hñime hoùa  phaûn öùng , ta có : phaûn öùng 0,15 0,15.2 .100%  30% 1 Ví dụ 2: Nung nóng hỗn hợp X gồm 0,2 mol vinylaxetilen và 0,2 mol H2 với xúc tác Ni, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối hơi so với H2 là 21,6. Hỗn hợp Y làm mất màu tối đa m gam brom trong CCl4. Giá trị của m là: A. 80. B. 72. C. 30. D. 45. (Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Vĩnh Bảo – Hải Phòng, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : Theo bảo toàn khối lượng, sự giảm số mol khí trong phản ứng cộng H2 và sử dụng công thức k.n hôïp chaát höõu cô  nH 2 phaûn öùng  nBr 2 phaûn öùng , ta có : Trang 5 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11  m Y m X 0,2.52  0,2.2    0,25 n Y   21,6.2 MY MY  n H2 phaûn öùng  n X  n Y  0,15  0,4 0,25  3n C H  n Br 4 4 2 phaûn öùng 0,2  n Br 2  nH ? phaûn öùng 2 phaûn öùng 0,15  0,45  72 gam Ví dụ 3: Cho 7,56 lít hỗn hợp X (ở đktc) gồm C2H2 và H2 qua Ni đun nóng, thu được hỗn hợp khí Y chỉ gồm 3 hiđrocacbon, tỷ khối của Y so với H2 bằng 14,25. Cho Y phản ứng hoàn toàn với dung dịch Br2 dư. Khối lượng của Br2 đã tham gia phản ứng là : A. 24,0 gam. B. 18,0 gam. C. 20,0 gam. D. 18,4 gam. (Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh Nam Định, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : Theo giả thiết và áp dụng bảo toàn nguyên tố H, bảo toàn số liên kết  , ta có : M Y (C H )  14,25.2  28,5 2 y   7,56  0,675 y.n C2 H  n H  2n (C2 H2 , H2 )  2. y 22,4  y  4,5; n  0,15 2.2  4,5  2  C2 H y (k   0,75) 2  n Br  0,75.n C H  0,1125 mol  18 gam 2 y  2 Ví dụ 4: Cho 1,792 lít hỗn hợp X gồm: propin, H2 (ở đktc, tỉ khối của X so với H2 bằng 65/8) đi qua xúc tác nung nóng trong bình kín, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối của Y so với He bằng a. Y làm mất màu vừa đủ 160 gam nước brom 2%. Giá trị của a là A. 8,125. B. 32,58. C. 10,8. D. 21,6. (Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Đoàn Thượng – Hải Dương, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : Theo giả thiết, sự giảm số mol khí trong phản ứng cộng H2, bảo toàn khối lượng và sử dụng công thức k.n hôïp chaát höõu cô  nH 2 phaûn öùng  nBr 2 phaûn öùng , ta có : Trang 6 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11  40n C H  2n H 2.65 3 4 2 M X    16,25 nC H  nH 8  3 4 2   1,792  0,08  n X  n C3 H 4  n H 2  22,4   n C H  0,03; n H  0,05 2  3 4  m X  0,08.16,25  1,3 2 n C H  n Br phaûn öùng  n H phaûn öùng 3 4 2 2   0,03 0,02 ?  n H2 phaûn öùng  n X  n Y  0,08 ? ?   n H phaûn öùng  0,04  2  n Y  0,04  mY mX 1,3    32,5 M Y  nY n Y 0,04   M Y 32,5 d  Y/ He  M  4  8,125 He  Ví dụ 5: Trong một bình kín chứa 0,35 mol C2H2; 0,65 mol H2 và một ít bột Ni. Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2 bằng 8. Sục X vào lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 đến phản ứng hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y và 24 gam kết tủa. Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với bao nhiêu mol Br2 trong dung dịch? A. 0,10 mol. B. 0,20 mol. C. 0,25 mol. D. 0,15 mol. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2013) Hướng dẫn : Sơ đồ phản ứng : C2 Ag2  C 2 H 6    C2 H 2  H4  C2Ni  o     H 2  C2tH 2  H   2  AgNO3 NH3 Theo bảo toàn khối lượng và giả thiết, ta có : X C 2 H 4  Br    C2 H 24 Br2 C2 H 6     H 2  Y  m X  m (C2 H2 , H2 ) ban ñaàu  10,4  n X  0,65.  M  8.2  16 X   Trang 7 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11  nH 2 phaûn öùng  0,35  0,65  0,65  0,35. n(C 2H2 , H2 ) ban ñaàu nX Suy ra :  24  0,1 n C2 H2 dö  n C2 Ag2  240   n Br  0,15  2 2 n C2 H2 pö vôùi H2 , Br2  n H2 pö  n Br2  0,35 ? 0,35  0,1 0,25 Ví dụ 6: Trộn Cho hỗn hợp X gồm axetilen và etan (có tỉ lệ số mol tương ứng là 1 : 3) qua ống đựng xúc tác thích hợp, nung nóng ở nhiệt độ cao, thu được một hỗn hợp Y gồm etan, etilen, axetilen và H2. Tỷ khối của hỗn hợp Y so với hiđro là 58/7. Nếu cho 0,7 mol hỗn hợp Y qua dung dịch Br2 dư thì số mol Br2 phản ứng tối đa là : A. 0,30. B. 0,5. C. 0,40. D. 0,25. (Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh Nam Định, năm học 2012 – 2013) Hướng dẫn : Chọn nC H  1; nC H  3. 2 2 2 6 Ta có: m Y  m X  m C H  m C H  116 2 2 2 6   m n  Y  116  7 Y  M Y 58.2  7 n H  n Y  n X  3  2 7 4  n lieân keát  trong 7 mol Y  2n C H  n H  5 2 2 2   n Br  n lieân keát  trong 0,7 mol Y  0,5 mol 2 Ví dụ 7: Hỗn hợp X gồm CH  C–CH2OH, CH2=CH–CHO và H2 có d X Ni một thời gian thu được hỗn hợp Y có d Y  10 . Nung X với bột H2  20 . Nếu lấy 0,15 mol Y thì tác dụng vừa đủ với H2 dung dịch nước chứa m gam Br2. Giá trị m là : A. 16. B. 8. C. 4. D. 24. Hướng dẫn : Theo bảo toàn khối lượng, ta có : Trang 8 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 m X  m Y  n X MX  nY MY  n X MY  2 nY MX  n Y  0,15 mol, n X  0,3 mol n  n X  n Y  0,15 mol   H2 phaûn öùng Suy ra :  Ta thấy CH  C–CH2OH, CH2=CH–CHO có cùng công thức phân tử là C3H4O và đều có 2 liên kết  tham gia phản ứng với H2 và dung dịch Br2. Mặt khác, MX  10.2  20 nên ta có : n C H O  n H  0,3 2 n C H O  0,1  3 4  3 4  56n C H O  2n H 3 4 2  20 n H2  0,2  0,3  Suy ra : 2 nC H O  nH 3 4 0,1  n Br 2 phaûn öùng 2 phaûn öùng 0,15  n Br 2 phaûn öùng ?  0,05 mol  8 gam Ví dụ 8: Hỗn hợp X gồm hiđro, propen, axit acrylic, ancol anlylic (C3H5OH). Đốt cháy hoàn toàn 0,75 mol X, thu được 30,24 lít khí CO2 (đktc). Đun nóng X với bột Ni một thời gian, thu được hỗn hợp Y. Tỉ khối hơi của Y so với X bằng 1,25. Cho 0,1 mol Y phản ứng vừa đủ với V lít dung dịch Br2 0,1M. Giá trị của V là A. 0,6. C. 0,3. B. 0,5. D. 0,4. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2013) Hướng dẫn : Nhận thấy các chất propen (CH2=CH–CH3), axit acrylic (CH2=CH–COOH), ancol anlylic (CH2=CH–CH2OH) đều có 3 nguyên tử C và có 1 liên kết  tham gia phản ứng với H2 và dung dịch Br2. Đặt công thức của 3 chất propen, axit acrylic, ancol anlylic là C3HyOz. Trong 0,75 mol X, ta có :  n CO 2 n C H O   0,45  %n C H O  60%. 3  3 y z 3 y z n  0,75  0,45  0,3 H  2 Ta có : n X M X  n Y M Y  nX nY  MY MX  1,25 Suy ra : n C H O  0,125.60%  0,075  n Y  0,1  3 y z  n   0,125  0,1  0,025  n X  0,125  H2 pö nX nY  Vì C3HyOz có 1 liên kết  phản ứng nên : Trang 9 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 nC H O  nH 3 x y 0,075  n Br 2 phaûn öùng phaûn öùng 2  n Br 2 phaûn öùng 0,025 ?  0,05  Vdd Br 2 0,1M  0,5 lít 2. Tìm công thức của hợp chất hữu cơ Ví dụ 1: Cho hiđrocacbon X phản ứng với brom (trong dung dịch) theo tỉ lệ mol 1 : 1, thu được chất hữu cơ Y (chứa 74,08% Br về khối lượng). Khi X phản ứng với HBr thì thu được hai sản phẩm hữu cơ khác nhau. Tên gọi của X là A. but-1-en. B. but-2-en. C. propilen. D. xiclopropan. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2009) Hướng dẫn : Độ bất bão hòa của phân tử X là k  nB 2 nX  1. Suy ra công thức phân tử của X là CnH2n, công thức phân tử của Y là CnH2nBr2. Theo giả thiết, ta có : 2.80 .100%  74,08% 14n  2.80  n  4  X laø C4 H8 %m Br trong Y  Vì X phản ứng với HBr thu được hai sản phẩm hữu cơ khác nhau, chứng tỏ X là anken bất đối xứng. Vậy X là but–1–en. Ví dụ 2: Cho 27,2 gam ankin X tác dụng với 15,68 lít khí H2 (đktc) có xúc tác thích hợp, thu được hỗn hợp Y (không chứa H2). Biết Y phản ứng tối đa với dung dịch chứa 16 gam Br2. Công thức phân tử của X là A. C2H2. B. C3H4. C. C4H6. D. C5H8. (Đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2013) Hướng dẫn : X là ankin nên phân tử có 2 liên kết  . Suy ra X tham gia phản ứng cộng hợp với H2, Br2 theo tỉ lệ là 1 : 2. Ta có : Trang 10 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 2n X  n H  n Br  0,8 2 2  0,7 0,1   M  m X  27,2  X n nX X  27,2  n X  0,4  M X   68, X laø C5 H 8 0,4 Ví dụ 3: Cho 0,125 mol anđehit mạch hở X phản ứng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 27 gam Ag. Mặt khác, hiđro hóa hoàn toàn 0,25 mol X cần vừa đủ 0,5 mol H2. Dãy đồng đẳng của X có công thức chung là A. CnH2n(CHO)2 (n  0). B. CnH2n-3CHO (n  2). C. CnH2n+1CHO (n  0). D. CnH2n-1CHO (n  2). (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2012) Hướng dẫn : Theo giả thiết : n Ag nX  0,25  2  X có 1 nhóm CH=O (1) 0,125 Số liên kết  trong phân tử X là : k nH 2 nX  0,5  2 (2) 0,25 Từ (1) và (2) suy ra : X là anđehit không no (có 1 nối đôi C=C), đơn chức, mạch hở, có công thức là Cn H2n 1CHO . Ví dụ 4: Đun nóng V lít hơi anđehit X với 3V lít khí H2 (xúc tác Ni) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn chỉ thu được một hỗn hợp khí Y có thể tích 2V lít (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Ngưng tụ Y thu được chất Z; cho Z tác dụng với Na sinh ra H2 có số mol bằng một nửa số mol Z đã phản ứng. Chất X là anđehit: A. không no (chứa một nối đôi C=C), hai chức. B. không no (chứa một nối đôi C=C), đơn chức. C. no, đơn chức. D. no, hai chức. Trang 11 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 Hướng dẫn : Trong phản ứng cộng H2, thể tích khí giảm bằng thể tích H2 đã phản ứng. VH 2 phaûn öùng  V  3V  V tröôùc phaûn öùng  k anñehit X  VH 2 phaûn öùng VX 2V V sau phaûn  2V öùng 2 Với k = 2, suy ra X là anđehit no, hai chức hoặc anđehit không no (chứa 1 nối đôi C=C), đơn chức (1). 1 2 Mặt khác, ancol Z sinh ra từ X phản ứng với Na, cho n H  n Z . Chứng tỏ Z là ancol đơn 2 chức, do đó X phải là anđehit đơn chức (2). Từ (1) và (2) suy ra X là anđehit không no (chứa một nối đôi C=C), đơn chức. Ví dụ 5: Trộn hiđrocacbon X với lượng dư khí H2, thu được hỗn hợp khí Y. Đốt cháy hết 4,8 gam Y, thu được 13,2 gam khí CO2. Mặt khác, 4,8 gam hỗn hợp đó làm mất màu dung dịch chứa 32 gam Br2. Công thức phân tử của X là: A. C3H4. B. C2H2. C. C3H6. D. C4H8. (Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Việt Yên 1, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : Sử dụng công thức giải nhanh k.n hôïp chaát höõu cô  nH 2 phaûn öùng  nBr 2 phaûn öùng và bảo toàn  k.n C H  n Br  0,2  x y 2  x.n Cx Hy  n CO2  0,3   k  1; n C H  0,2 x y nguyên tố C, ta có :   (loaïi)  x  1,5    k  2; n Cx Hy  0,1  Cx H y laø C3 H 4  x  3   Trang 12 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 II. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Hỗn hợp khí X chứa H2 và một anken. Tỉ khối của X đối với H2 là 9. Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Y không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 15. Công thức phân tử của anken là A. C2H4 B. C3H6 C. C4H8 D. C4H6 Bài giải: M Y = 15.2 = 30 M X = 9.2 = 18; Vì hỗn hợp Y không làm mất màu nước Br2 nên trong Y không có anken Các yếu tố trong bài toán không phụ thuộc vào số mol cụ thể của mỗi chất vì số mol này sẽ bị triệt tiêu trong quá trình giải. Vì vậy ta tự chọn lượng chất. Để bài toán trở nên đơn giản khi tính toán, ta chọn số mol hỗn hợp X là 1 mol (nX = 1 mol)  mX = 18g Dựa vào [3] và [6] ta có: 18 n Y 18 =  n Y = n H2 (X) = = 0,6mol 30 1 30  nanken = 1- 0,6=0,4 mol Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: 14n ×0,4 + 2×0,6 =18  n = 3 .  CTPT : C3H6. Chọn B Bài 2: Hỗn hợp khí X chứa H2 và hai anken kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Tỉ khối của X đối với H2 là 8,4. Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Y không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 12. Công thức phân tử của hai anken và phần trăm thể tích của H2 trong X là A. C2H4 và C3H6; 70% C. C2H4 và C3H6; 30% B. C3H6 và C4H8; 30% D. C3H6 và C4H8; 70% Bài giải: M X = 8,4.2 = 16,8; M Y = 12.2 = 24 Vì hỗn hợp Y không làm mất màu nước Br2 nên trong Y không có anken Tự chọn lượng chất, chọn số mol hỗn hợp X là 1 mol (nX = 1 mol)  mX = 16,8g Dựa vào [3] và [6] ta có: 16,8 n Y 16,8 =  n Y = n H2 (X) = = 0,7mol 24 1 24  n2 anken = 1- 0,7=0,3 mol Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: Ta có: 14n × 0,3 + 2× 0,7 = 16,8  3  n = CTPT: C3H6 và C4H8; %VH2 (X)  11  3,66  4 3 0,7  100%  70% . Chọn D 1 Bài 3: (Đề TSCĐ năm 2009) Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là 3,75. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5. Hiệu suất của phản ứng Trang 13 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 hiđro hoá là A. 25% B. 20% C. 50% D. 40% Bài giải: M Y = 5.4 = 20 M X = 3,75.4 = 15; Tự chọn lượng chất, xem hỗn hợp X là 1 mol (nX = 1 mol) Dựa vào [3] ta có: 15 n Y 15 =  nY = = 0,75mol ; 20 1 20 Áp dụng sơ đồ đường chéo : 15-2=13 a mol C2H4 (28) M=15 b mol H2 (2) a 13 b 13 a=b=0,5 mol 28-15=13 Dựa vào [9] ta có: nH 2 ph¶n øng H= nanken ph¶n øng = nX - nY=1-0,75=0,25 mol 0,25 ×100% = 50% . Chọn C 0,5 Bài 4: (Đề TSĐH KB năm 2009) Hỗn hợp khí X gồm H2 và một anken có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất. Tỉ khối của X so với H2 bằng 9,1. Đun nóng X có xúc tác Ni, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y không làm mất màu nước brom; tỉ khối của Y so với H2 bằng 13. Công thức cấu tạo của anken là A. CH3-CH=CH-CH3. B. CH2=CH-CH2-CH3. C. CH2=C(CH3)2. D. CH2=CH2. Bài giải: M X = 9,1.2 = 18,2; M Y = 13.2 = 26 Vì hỗn hợp Y không làm mất màu nước Br2 nên trong Y không có anken Tự chọn lượng chất, chọn số mol hỗn hợp X là 1 mol  mX = 18,2gam Dựa vào [3] và [6] ta có: 18,2 n Y 18,2 =  n Y = n H2 (X) = = 0,7mol 26 1 26  nanken = 1- 0,7=0,3 mol Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: 14n ×0,3 + 2×0,7 =18,2  n = 4 . CTPT: C4H8. Vì khi cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất nên chọn A. Bài 5: Hỗn hợp khí X chứa H2 và một ankin. Tỉ khối của X đối với H2 là 4,8. Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Y không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 8. Công thức phân tử của ankin là Trang 14 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 A. C2H2 B. C3H4 C. C4H6 D. C4H8 Bài giải: M Y = 8.2 = 16 M X = 4,8.2 = 9,6; Vì hỗn hợp Y không làm mất màu nước Br2 nên trong Y không có hiđrocacbon không no. Tự chọn lượng chất, chọn số mol hỗn hợp X là 1 mol (nX = 1 mol)  mX = 9,6g 9,6 n Y 9,6 =  nY = = 0,6mol ; 16 1 16 Dựa vào [2]  n H2 phan ung = 1 - 0,6 = 0,4 mol Dựa vào [3] ta có: 1 1 n H2 phan ung  × 0,4 = 0,2 mol 2 2 Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: (14n - 2)× 0,2 + 2× (1- 0,2) = 9,6 . Theo [I] nankin (X) =  n = 3 . CTPT: C3H4. Chọn B Bài 6: Hỗn hợp X gồm 3 khí C3H4, C2H2 và H2 cho vào bình kín dung tích 9,7744 lít ở 250C, áp suất atm, chứa ít bột Ni, nung nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Biết tỉ khối của X so với Y là 0,75. Số mol H2 tham gia phản ứng là A. 0,75 mol B. 0,30 mol C. 0,10 mol D. 0,60 mol Bài giải: nX = 1× 9,7744 = 0,4 mol 0,082(273 + 25) Dựa vào [3] ta có: d X/Y = MX n Y n Y = = = 0,75  n Y = 0,3 mol M Y n X 0,4  n H2phan ung = 0,4 - 0,3 = 0,1mol . Chọn C Bài 7: (Đề TSĐH KA năm 2008) Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,06 mol C2H2 và 0,04 mol H2 với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Dẫn toàn bộ hỗn hợp Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom (dư) thì còn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z (ở đktc) có tỉ khối so với O 2 là 0,5. Khối lượng bình dung dịch brom tăng là: A. 1,04 gam. B. 1,20 gam. C. 1,64 gam. D. 1,32 gam. Bài giải: Có thể tóm tắt bài toán theo sơ đồ sau: X 0,06 mol C2H2 0,04 mol H2 Ni, t0 Y C2H4, C2H2 d-, Br2 (d-) C2H6, H 2 d- Z (C2H6, H2 d-) (0,448 lÝt, dZ/H2 = 0,5) mb×nh = mC H d-+ mC2H4 2 2 Theo định luật bảo toàn khối lượng: mX = mY = Δmtang + m Z Trang 15 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 M Z = 0,5× 32 = 16;n Z = 0,448 = 0,02  m Z = 0,02×16 = 0,32gam 22,4 Ta có: 0,06.26 + 0,04.2= Δm +0,32  Δm =1,64 – 0,32=1,32 gam. Chọn D Bài 8: Hỗn hợp khí X chứa H2 và một hiđrocacbon A mạch hở. Tỉ khối của X đối với H2 là 4,6. Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Y không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 11,5. Công thức phân tử của hiđrocacbon là A. C2H2 B. C3H4 C. C3H6 D. C2H4 Bài giải: M X = 4,6.2 = 9,2; M Y = 11,5.2 = 23 Vì hỗn hợp Y không làm mất màu nước Br2 nên trong Y không có hiđrocacbon không no. Tự chọn lượng chất, chọn số mol hỗn hợp X là 1 mol (nX = 1 mol)  mX = 9,2g 9,2 n Y 9,2 =  nY = = 0,4mol ; 23 1 23 Dựa vào [2]  n H2 phan ung = 1 - 0,4 = 0,6 mol . Vậy A không thể là anken vì nanken = n hiđro pư Dựa vào [3] ta có: =0,6 mol (vô lý)  loại C, D. Ta thấy phương án A, B đều có CTPT có dạng CnH2n-2. Với công thức này thì 1 1 n H2 phan ung  × 0,6 = 0,3 mol  n H2(A) = 1- 0,3 = 0,7 mol 2 2 Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: (14n - 2)× 0,3 + 2× 0,7 = 9,2 . nA (X) =  n = 2 . CTPT: C2H2. Chọn B Bài 9: Cho 8,96 lít hỗn hợp khí X gồm C3H8, C2H2, C3H6, CH4 và H2 đi qua bột Niken xúc tác nung nóng để phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng ta thu được 6,72 lít hỗn hợp khí Y không chứa H2. Thể tích hỗn hợp các hidrocacbon có trong X là: A. 5,6 lít B. 4,48 lít C. 6,72 lít D. 8,96 lít Dựa vào [5]  Vhiđrocacbon (Y) Bài giải: = Vhiđrocacbon (X) = 6,72 lít. Chọn C Bài 10: Cho 4,48 lít hỗn hợp khí X gồm CH4, C2H2, C2H4, C3H6, C3H8 và V lít khí H2 qua xúc tác Niken nung nóng đến phản ứng hoàn toàn. Sau phản ứng ta thu được 5,20 lít hỗn hợp khí Y. Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Thể tích khí H2 trong Y là A. 0,72 lít B. 4,48 lít C. 9,68 lít D. 5,20 lít Dựa vào [5] ta có : Vhiđrocacbon (Y) Bài giải : = Vhiđrocacbon (X) = 4,48 lít  Thể tích H2 trong Y là: 5,2 - 4,48=0,72 lít. Chọn A Bài 11: Cho 22,4 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CH4, C2H4, C2H2 và H2 có tỉ khối đối với H2 là 7,3 Trang 16 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 đi chậm qua ống sứ đựng bột Niken nung nóng ta thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối đối với H2 là 73/6. Số mol H2 đã tham gia phản ứng là A. 0,5 mol B. 0,4 mol C. 0,2 mol D. 0,6 mol Bài giải: 73 73  2  ; nX = 1 mol 6 3 = 1 - 0,6 = 0,4mol . Chọn B M X = 7,3.2 = 14,6; M Y = Dựa vào [2] và [3]  nY = 0,6 mol; n H2phan ung Bài 12: (Đề TSCĐ năm 2009) Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng. Giá trị của m là A. 32,0 B. 8,0 C. 3,2 D. 16,0 Bài giải: Vinylaxetilen: CH2 = CH - C  CH phân tử có 3 liên kết  nX = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol; mX = 0,3.2 + 0,1.52 = 5,8 gam  mY = 5,8 gam M Y =29  n Y = 5,8 = 0,2 mol . Dựa vào [2] n H2phan ung = 0,4 - 0,2 = 0,2mol chỉ bảo hoà 29 hết 0,2 mol liên kết  , còn lại 0,1.3 – 0,2=0,1 mol liên kết  sẽ phản ứng với 0,1 mol Br2.  mBr2 = 0,1×160 = 16 gam . Chọn D Bài 13: Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,06 mol C2H2, 0,05 mol C3H6 và 0,07 mol H2 với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y gồm C2H6, C2H4, C3H8, C2H2 dư, C3H6 dư và H2 dư. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y rồi cho sản phẩm hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong dư. Khối lượng bình dung dịch nặng thêm là A. 5,04 gam. B. 11,88 gam. C. 16,92 gam. D. 6,84 gam. Bài giải: Dựa vào [4] thì khi đốt cháy hỗn hợp Y thì lượng CO2 và H2O tạo thành bằng lượng CO2 và H2O sinh ra khi đốt cháy hỗn hợp X. Khi đốt cháy X ta có các phương trình hoá học của phản ứng: C2H2 + 2,5O2  2CO2 0,06  + 0,12 C3H6 + 4,5O2  3CO2 H2O 0,06 + 3H2O Trang 17 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ TÀI LIỆU BỔ TRỢ KIẾN THỨC LỚP 11 0,05  2H2 + O2 0,07  0,15  0,15 2H2O 0,07 Σn CO2 = 0,12 + 0,15 = 0,27 mol; Σn H2O = 0,06 + 0,15 + 0,07 = 0,28mol Khối lượng bình dung dịch tăng bằng khối lượng CO2 và khối lượng H2O. Δm = 0,27× 44 + 0,28×18 =16,92 gam . Chọn C Trang 18 Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/