Tài liệu Skkn phân dạng và giải bài tập theo chuyên đề hidrocacbon.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị Trường THPT Bình Sơn Mã số: ................................ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN DẠNG VÀ GIẢI BÀI TẬP THEO CHUYÊN ĐỀ HIDROCACBON Người thực hiện: NGUYỄN NHƯ HOÀNG Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học bộ môn: Hóa học  - Lĩnh vực khác:  Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN  Mô hình  Đĩa CD (DVD)  Phim ảnh  Hiện vật khác Năm học: 2014 - 2015 Trang 1 BM02-LLKHSKKN SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC –––––––––––––––––– I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN 1. Họ và tên: NGUYỄN NHƯ HOÀNG 2. Ngày tháng năm sinh: 23 – 05 – 1980 3. Nam, nữ: Nam 4. Địa chỉ: Ấp 1 – Bình Sơn – Long Thành – Đồng Nai 5. Điện thoại DĐ: 0123 849 3679, Cơ quan: 0613 533 100 6. E-mail: [email protected] 7. Chức vụ: Giáo viên 8. Nhiệm vụ được giao: giảng dạy môn hóa học khối 10 và 11. 9. Đơn vị công tác: Trường THPT Bình Sơn II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị cao nhất: Cử nhân - Năm nhận bằng: 2011 - Chuyên ngành đào tạo: Hóa học III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy môn hóa học - Số năm có kinh nghiệm: 4 năm - Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: + Phân dạng và áp dụng định luật bảo toàn khối lượng - kết hợp một số phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm Hóa học - Năm học 2013-2014: đã được tặng danh hiệu chiến sĩ thi đua cơ sở năm học 2013-2014 theo quyết định số 522/QĐSGDĐT ngày 30/6/2014. Trang 2 BM03-TMSKKN TÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: PHÂN DẠNG VÀ GIẢI BÀI TẬP THEO CHUYÊN ĐỀ HIDROCACBON I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hoá học là bộ môn khoa học tự nhiên có vai trò quan trọng cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức cơ bản và thiết thực, rèn luyện cho học sinh óc tư duy sáng tạo và khả năng trực quan nhanh nhạy. Hình thành cho các em những phẩm chất cần thiết như cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, chính xác, yêu thích khoa học. Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, do đó dạy và học hóa học không chỉ dừng lại ở việc truyền đạt và lĩnh hội kiến thức khoa học mà còn phải nâng cao tính thực tiễn của môn học: rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo thực hành, nâng cao khả năng vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn sản xuất. Trong dạy học hóa học, bài tập hóa học là nguồn quan trọng để các em học sinh thu nhận kiến thức, củng cố khắc sâu những lí thuyết đã học phát triển tư duy sáng tạo của học sinh, nâng cao năng lực nhận thức. Tuy nhiên việc bố trí thời lượng trong làm bài cho phần kiến thức, bài tập hóa học rất ít đặc biệt với các bài tập trắc nghiệm. Hiện nay các bài tập trắc nghiệm hóa học rất đa dạng, đây là kho bài tập phong phú nhưng cũng gây không ít khó khăn cho học sinh, các em không thể tự nhận dạng và phân tích bài toán theo hướng hợp lí. Do vậy đa số học sinh hiện nay gặp rất nhiều khó khăn trong việc phân loại và tìm ra phương pháp giải phù hợp. Theo yêu cầu của ngành giáo dục về “Đổi mới cách dạy học và phương thức kiểm tra đánh giá chất lượng học sinh trong dạy học hóa học ở trường THPT” theo đó các nội dung được chia thành các chuyên đề có liên quan. Mỗi nội dung không quy định số tiết chương trình mà chú trọng vào việc phân tích, tổng hợp kiến thức theo mỗi chuyên đề. Nên học sinh cần nắm được bản chất vấn đề của đề bài để từ đó đưa ra phương pháp giải tối ưu nhất. Trong quá trình dạy học, tôi luôn hướng học sinh tới việc vận dụng và kết hợp các phương pháp để giải nhanh phân dạng và theo chuyên đề, chính xác bài tập trắc nghiệm khách quan và bước đầu học sinh đã biết cách vận dụng vào việc giải các bài tập một cách nhanh chóng và hiệu quả. Trong phạm vi giới hạn của đề tài này tôi xin trình bày một số kĩ năng và phương pháp giải các bài tập trắc nghiệm hóa học theo chuyên để Hidrocacbon, dựa vào định luật bảo toàn khối lượng kết hợp một số phương pháp giải nhanh bài tập hóa học như phương pháp sơ đồ đường chéo, Trang 3 phương pháp bảo toàn số mol liên kết π , phương pháp lập tỉ lệ mol chất phản ứng, phương pháp bảo toàn nguyên tố,... II. CỞ LÝ LUẬN THỰC TIỄN Trong quá trình giảng dạy, tôi nhận thấy rằng các bài tập trắc nghiệm khách quan giúp cho việc kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh một cách nhanh chóng, khách quan. Giúp học sinh rèn luyện và phát triển khả năng tư duy, phân tích, phán đoán, khái quát hóa vấn đề. Rèn luyện khả năng ứng xử nhanh chóng, chính xác trước các tình huống bài toán đặt ra. Đồng thời tạo hứng thú học tập hơn khi những bài toán phức tạp được đơn giản hóa. Để làm tốt bài tập trắc nghiệm khách quan, học sinh cần nắm vững toàn bộ kiến thức Hoá học phổ thông, kiến thức liên môn bổ trợ như Toán học, Vật lí, Sinh học, … Mỗi một câu hỏi là một tình huống có vấn đề. Trước hết cần hướng dẫn học sinh phân tích, nhận dạng đề xem câu hỏi thuộc loại nào, định tính hay định lượng? Mức độ dễ hay khó? Chẳng hạn, ở mức độ học sinh biết các khái niệm, học sinh hiểu và giải thích được tính chất của chất, hiện tượng thí nghiệm…, học sinh vận dụng kiến thức đã biết để nhận biết các chất, tách các chất… Ở các câu hỏi định lượng, cần hướng dẫn học sinh phân tích các dữ kiện, đối chiếu với các phương án lựa chọn để áp dụng phương pháp thích hợp như áp dụng các định luật cơ bản của hóa học: bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố…, hoặc các công thức thực nghiệm có thể vận dụng cho một dạng bài nhất định. Có như vậy các em mới giải nhanh và chính xác bài toán Hóa học để từ đó chọn được phương án đúng. Việc vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng giúp học sinh giải nhanh một số bài tập, đặc biệt là bài tập có xảy ra nhiều phương trình phản ứng, nhiều giai đoạn, nhiều ẩn số, thiếu dữ kiện hay đòi hỏi biện luận… II. 1. Thuận lợi Được sự quan tâm chỉ đạo và giúp đỡ của Ban giám hiệu nhà trường. Trong tổ chuyên môn có nhiều giáo viên có kinh nghiệm nên có điều kiện tham khảo và trao đổi với đồng nghiệp. Do sự phát triển của công nghệ thông tin nên việc trao đổi kiến thức, tìm hiểu thông tin diễn ra rất thuận lợi và nhanh chóng. Đa số học sinh có ý thức học tập, ham học hỏi để trang bị cho mình những kiến thức cần thiết để chuẩn bị cho tương lai. II. 2. Khó khăn Tuy nhiên bên cạnh những thuận lợi cũng không tránh khỏi những khó khăn nhất định: Trang 4 Trường ở vùng nông thôn, chất lượng đầu vào chưa cao nên chất lượng học sinh không đồng đều, còn nhiều em thiếu ý thức học tập và mất căn bản. Phương pháp học tập theo chuyên đề còn khá mới mẻ đối với giáo viên và học sinh. III. TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP Định luật bảo toàn khối lượng và các phương pháp giải bài tập trắc nghiệm Hóa học áp dụng được hầu hết ở mọi bài toán khác nhau. Đặc biệt là các bài toán về đơn chất Hidrocacbon, hỗn hợp nhiều Hidrocacbon tác dụng với Oxi (phản ứng cháy), phản ứng cộng Hidro, Brom, cộng HX (với X là Halogen, -OH,...), KMnO4, phản ứng thế Halogen, bạc, phản ứng cracking. Dạng 1: Giải toán phản ứng đốt cháy hiđrocacbon 1. Nhận xét về phản ứng đốt cháy hiđrocacbon y t CxHy +  x   O2   CO2 + y H2O 2 o 4 3 n 1 – k to  O2   nCO2 + (n + 1 – k)H2O 2 CnH2n + 2 – 2k +(  Bảo toàn khối lượng: mA + mO 2 phản ứng = mCO + m H O 2 2 Và mA = mC (trong CO2) + mH (trong H2O)  Đốt một hiđrocacbon hoặc hỗn hợp hiđrocacbon bất kì, ta đều có: nO 2 = nCO phản ứng + 2 1 n 2 H 2 O  Đốt cháy chất hữu cơ A, thu được sản phẩm cháy là CO2 và H2O, ta nên đặt công thức của A là CxHyOz (với x, y ≠ 0 và z ≥ 0).  Đốt cháy các hiđrocacbon đồng đẳng, nếu tỉ số a = nCO nH O 2 2  Tăng khi số nguyên tử C tăng ⇒ Dãy đồng đẳng metan (ankan)  Không đổi khi số nguyên tử C tăng ⇒ Dãy đồng đẳng anken (hay xicloankan)  Giảm khi số nguyên tử C tăng ⇒ hiđrocacbon chưa no có k ≥ 2 liên kết  (hay vòng)  Từ hiệu số mol của sản phẩm đốt cháy hiđrocacbon A  Nếu n H O > nCO ⇒ A là ankan và n H O – nCO 2 2 2 2 = nA  Nếu n H O = nCO ⇒ A là anken (hay xicloankan) 2 2 Trang 5  Nếu n H O < nCO ⇒ A là ankin, ankađien hoặc aren. Nếu A có mạch C hở ⇒ A là ankin hay ankađien, lúc đó nCO – n H O = nA 2 2 2 2 2. Hỗn hợp nhiều hiđrocacbon a. Cùng dãy đồng đẳng: Chú ý công thức phân tử trung bình  Nếu đã biết dãy đồng đẳng: Xét hỗn hợp X gồm 2 ankan: CnH2n + 2: x mol và CmH2m + 2: y mol (với m > n) Công thức phân tử trung bình: C n H 2 n  2 : z mol, z = x + y.  ∑ nCO nx  my n  ∑ nX x  y Trong đó: 2 với 1 ≤ n ≤  n ≤ m. Xác định giá trị  n và z ⇒ công thức phân tử và các đại lượng cần thiết.  Nếu chưa biết dãy đồng đẳng Xét hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon đồng đẳng: CnHm : x mol và Cn’Hm’ : y mol Công thức phân tử trung bình: C n H m : z mol, z = x + y.  ∑ nCO nx  n y  Trong đó: n  ∑ nX x  y ' 2  2 ∑ n H O mx  m' y m  x y ∑ nX 2 với 1 ≤ n ≤  n ≤ n’ với 2 ≤ m ≤  m ≤ m’  Xác định giá trị  n , m và z ⇒ công thức phân tử và các đại lượng cần thiết. b. Hai hiđrocacbon mạch hở bất kì có số liên kết ⇒ là k ≤ 2 Số mol sản phẩm cháy ∑ nH O 2 > ∑ nCO 2 Các trường hợp  2 ankan  Số mol bất kì  1 ankan + 1 anken  Số mol bất kì  1 ankan + 1 ankin (ankađien)  x>y (x mol) ∑ nH O 2 = ∑ nCO 2 Điều kiện  2 anken (y mol)  Số mol bất kì Trang 6  1 ankan + 1 ankin (ankađien) (x mol) ∑ nH 2 O < ∑ nCO 2 + (y mol)  2 ankin (hoặc ankađien)  Số mol bất kì  1 anken + 1 ankin (ankađien)  Số mol bất kì  1 ankan + 1 ankin (ankađien)  x 1) Phương trình phản ứng cháy: C H n  2 n 2 +   3 n 1 2 n 1 n ta có:   n  2,4 0,17 0,12   O2 →  n CO2 + ( n + 1)H2O n1 < n = 2,4 < n2 = n1 + 1 (n1, n2 là số nguyên tử C của hai ankan cần tìm)  n1 = 2 và n2 = 3 Vậy 2 ankan là C2H6 và C3H8 ⇒Đáp án B. Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp hai hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp ở thể khí thu được CO2 và hơi H2O theo tỉ lệ 1 : 1,6 về thể tích (các thể tích trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Vậy 2 hiđrocacbon là: A. CH4 và C2H6 B. C2H6 và C3H8 C. C2H4 và C3H6 D. C3H8 và C4H8 Hướng dẫn giải: GV: Hướng dẫn HS làm tương tự ví dụ 6 HS: Do CO2 và hơi H2O có tỉ lệ 1 : 1,6 về thể tích nên 2 hiđrocacbon là ankan đồng đẳng. Gọi công thức chung là C n H 2 n 2 Phương trình phản ứng cháy: C n H 2 n 2 +   3 n 1 2  n 1  n = 1,6 1 Ta có:   O2 →  n CO2 + ( n + 1)H2O nên  n = 1,67. Vậy 2 ankan là CH4 và C2H6 ⇒ Đáp án A. Ví dụ 7: Đốt cháy hoàn toàn a mol hỗn hợp X gồm hai ankan là chất khí ở điều kiện thường cần dùng vừa hết 3a mol O2. Công thức phân tử của hai ankan là A. CH4 và C2H6 B. CH4và C3H8 C. CH4 và C4H10 D. CH4 và C2H6 hoặc CH4 và C3H8 hoặc CH4 và C4H10. Hướng dẫn giải: Trang 10 GV: Hướng dẫn HS làm tương tự ví dụ 6, 7 HS: Đặt công thức chung của hai ankan là: C n H2 n + 2 3n  1 C H2 n + 2+( 2 )O2→ n CO2+ ( n +1)H2O n a mol ta có: 3a mol 3n  1 1   n  1, 67 6a a  n  1,67  n1 < n  1,67 < n2 ≤ 4 (n1, n2 là số nguyên tử C của hai ankan cần tìm)  n1 = 1và n2 = 2; 3; 4 Công thức phân tử của hai ankan là: CH4 và C2H6 hoặc CH4 và C3H8 hoặc CH4 và C4H10. ⇒Đáp án D. Ví dụ 8: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hỗn hợp 2 ankan thu được 9,45g H2O. Cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì khối lượng kết tủa thu được là: A. 37,5g B. 52,5g C. 15g D. 42,5g Hướng dẫn giải: GV: Hướng dẫn HS làm tương tự các ví dụ trên HS: Áp dụng làm Đặt công thức chung của hai ankan là: C n H2 n + 2 3n  1 C n H2 n + 2+( 2 )O2→ n CO2+ ( n +1)H2O ta có: n ankan  n H2O  n CO2  n CO2  n H 2O  n ankan n CO2  0,525 - 0,15  0,375 mol CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3  + H2O n CO2  n CaCO3  0,375 mol  m CaCO3  0,375.100  37,5 gam => Đáp án: A Ví dụ 9: (ĐH khối B - 2014) Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X gồm một ankan và một anken, thu được 0,35 mol CO2 và 0,4 mol H2O. Phần trăm số mol của anken trong X là A. 40%. B. 50%. C. 25%. D. 75%. Hướng dẫn giải: Trang 11 GV: Hướng dẫn HS do hỗn hợp gồm một ankan và một anken ⇒ n H O – nCO 2  % nanken  2 = nankan = 0,4 - 0,35 = 0,05 mol ⇒ nanken = 0,2 - 0,05 = 0,15 mol 0.15 .100  75% 0.2 => Đáp án D Ví dụ 10: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M gồm một ankan X và một ankin Y, thu được số mol CO2 bằng số mol H2O. Thành phần trăm số mol của X , Y trong hỗn hợp lần lượt là A. 75% và 25%. B. 50%và 50%. C. 25% và 75%. D. 36% và 65%. Hướng dẫn giải: GV: Hướng dẫn HS. Do hỗn hợp gồm một ankan và một ankin và thu được mol CO2 bằng số mol H2O nên yêu cầu HS viết phương trình tổng quát áp dụng làm bài. HS: Áp dụng làm bài CnH2n + 2 + ( 3 n 1 to  O2   nCO2 + (n +1 )H2O 2 a mol na CmH2m - 2 + ( a(n+1) 3 n−1 to  O2   mCO2 + (m -1 )H2O 2 b mol bm b(m-1) Gọi nankan X = a mol, nankin Y = b mol ta có nCO2  nH 2O  na  bn  a  n  1  b  m  1  a  b  %nankan  %nankin  50% => Đáp án B Ví dụ 11: (CĐ2010–Khối A) Đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít (đktc) hỗn hợp gồm hai hiđrocacbon X và Y (MY> MX), thu được 11,2 lít khí CO2 (đktc) và 10,8 gam H2O. Công thức của X là A. C2H6. B. C2H4. C. CH4. D. C2H2. Hướng dẫn giải: GV: Hướng dẫn HS do hỗn hợp gồm hai hiđrocacbon, nhỗn hợp = 0,3 mol và nCO = 0,5 mol < n H O = 0,6 mol ⇒ hai hiđrocacbon X và Y có một chất là ankan 2 2 HS: Áp dụng tương tự ta có:nC  nCO2 nhh  0,5  1,67 0,3 ⇒ hai hiđrocacbon X và Y có một chất là CH4 và (MY> MX) ⇒ X là CH4 Trang 12 ⇒Đáp án C. Ví dụ 12: (ĐH 2007 – Khối A) 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, sản phẩm khí hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2 (dư), thu được số gam kết tủa là (cho H = 1, C = 12, O = 16, Ca = 40) A. 30. B. 10. C. 20. D. 40. Hướng dẫn giải: GV: Hướng dẫn HS vì ba hiđrocacbon X, Y, Z kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng nên gọi công thức phân tử của X làCxHy⇒công thức phân tử của Z là CxHy(CH2)2 và theo đề ra ta có: MZ = 2MX ⇒12x +y = 28 ⇒ nghiệm phù hợp x = 2, y = 4 ⇒ ba hiđrocacbon X, Y, Z lần lượt là C2H4 , C3H6, C4H8 9 to   3CO2 + 3H2O 2 H + O 3 6 2 C 0,1 mol 0,3 mol CO2 + Ca(OH)2   CaCO3 + H2O 0,3 mol ⇒ 0,3 mol m  0,3.100  30 gam ⇒Đáp án A. Ví dụ 13: (ĐH 2008 – Khối A) Hỗn hợp X có tỉ khối so với H2 là 21,2 gồm propan, propen và propin. Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X, tổng khối lượng của CO2 và H2O thu được là A. 20,40 gam. B. 16,80 gam. C. 18,96 gam. D. 18,60 gam. Hướng dẫn giải: GV: Hướng dẫn HS vì Hỗn hợp X gồm propan, propen và propin ⇒công thức phân tử chung của X là C3 H y HS: Áp dụng viết phương trình phản ứng cháy và dựa vào dữ kiện đề bài tìm y ⇒ khối lượng của CO2 và H2O C3 H y y +     3CO2 + 2 H2O  O2 ,t o Trang 13 0,05 y 0,1 mol ta có: d X / H 2  21, 2  M X  21, 2.2  42, 4  36  y  42, 4  y  6, 4  mH 2O  mCO2  0,3.44  0, 05.6, 4.18  18,96 gam => Đáp án D Ví dụ 14: (ĐH khối B 2011) Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinylaxetilen có tỉ khối so với H2 là 17. Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình dung dịch Ca(OH)2 (dư) thì khối lượng bình tăng thêm m gam. Giá trị của m là: A. 5,85 gam B. 3,39 gam C. 6,6 gam D. 7,3 gam Hướng dẫn giải: GV: Hướng dẫn HS tương tự ví dụ 11 vì Hỗn hợp X gồm etilen, metan, propin và vinylaxetilen ⇒công thức phân tử chung của X là Cx H 4 HS: Áp dụng làm Cx H 4 o  O ,t +     x CO2 + 2H2O 2 0,05 x 0,05 mol 0,1mol ta có: d X / H 2  17  M X  17.2  34  12 x  4  34  x  2,5 mbình tăng = ⇒ mH 2O  mCO2  0,1.18  0,05.2,5.44  7,3 gam => Đáp án D Ví dụ 15: (ĐH 2008 – Khối B) Đốt cháy hoàn toàn 1 lít hỗn hợp khí gồm C2H2 và hiđrocacbon X sinh ra 2 lít khí CO2 và 2 lít hơi H2O (các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Công thức phân tử của X là A. C2H6. B. C2H4. C. CH4. D. C3H8. Hướng dẫn giải: GV: Hướng dẫn HS tương tự ví dụ 11,12 vì hỗn hợp khí gồm C2H2 và hiđrocacbon X và Đốt cháy hoàn toàn 1 lít hỗn hợp khí sinh ra 2 lít khí CO2 và 2 lít hơi H2O. HS: Gọi công thức phân tử chung của X là Cx H y nC  Số nguyên tử C trung bình của hỗn hợp khí = VCO2 Vhhkhi  2 2 1 Trang 14 ⇒ hiđrocacbon X có 2 cacbon nH  Số nguyên tử H trung bình của hỗn hợp khí = 2VH 2O Vhhkhi  2.2 4 1 ⇒Số nguyên tử H của C2H2 = 2 < nH = 4< Số nguyên tử H của X ⇒ y = 6 ⇒ công thức phân tử của X là C2H6 => Đáp án A Ví dụ 16: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp (X) gồm: CH4, C3H6 và C4H10 thu được 16,2 gam H2O và 26,4gam CO2. Giá trị của m là A. 6 gam B. 7,5 gam C. 8 gam D. 9 gam Hướng dẫn giải: GV: Hướng dẫn HS áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố mX + m O 2 phản ứng = mCO + m H O Và mX = mC (trong CO2) + mH (trong H2O) 2 2 HS: Áp dụng làm m X = mC (trong CO2) + mH (trong H2O)  26, 4 16, 2 .12  .2  9 gam 44 18 => Đáp án D Ví dụ 17: (CĐ 2007 – Khối A) Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO2 (ở đktc) và 9,9 gam nước. Thể tích không khí (ở đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là A. 70,0 lít. B. 78,4 lít. C. 84,0 lít. D. 56,0 lít. Hướng dẫn giải: Cách 1 GV: Hướng dẫn HS do hỗn hợp khí gồm metan, etan, propan là các hiđrocacbon mà khi đốt cháy một hiđrocacbon bất kì luôn có nO2 ⇒ 1 1  nCO2  nH 2O  0,35  0,55  0, 625mol 2 2 phản ứng Vkhông khí  0,625.22, 4. 100  70 lít 20 Trang 15 => Đáp án A Cách 2 GV: Hướng dẫn HS do hỗn hợp khí gồm metan, etan, propan là các đồng đẳng liên tiếp HS áp dụng làm HS: Gọi công thức chung là C n H 2 n 2 Phương trình phản ứng cháy: C n H 2 n 2 +   3 n 1 2 0,625mol Ta có:  n 1  n =   O2 →  n CO2 + ( n + 1)H2O 0,35mol 0,55 0,35 nên  n = 1,75. noxi  0,625mol ⇒ ⇒ Vkhông khí  0, 625.22, 4. 100  70 lít 20 Ví dụ 18: Đốt cháy hoàn toàn V lít một hidrocacbon X trong bình kín có dư oxi thu được 4V lít khí CO2 ở cùng điều kiện. Biết Pđầu = Psau (đo ở 1500C). Công thức phân tử của X là A. C4H10 B. C4H8 C. C4H4 D. C4H6 Hướng dẫn giải: GV hướng dẫn HS gọi CTPT, viết phương trình cháy của Hidrocacbon X, hướng dẫn học sinh phân tích đề và làm bài. Học sinh làm bài theo sự hướng dẫn của giáo viên y y (x  ) 2 O2 → x CO2 + 2 H2O CxHy + Vlít y (x  ) 2 V lít xV lít y 2 V lít => xV = 4V =>x = 4 Do sau phản ứng nhiệt độ là 1500C nên H2O đang ở thể hơi. Mặt khác: Pđầu = Psau => nđầu = nsau y y hay V(1+x+ 4 ) = V(x+ 2 ) Trang 16 y y ↔ (1+4+ 4 ) = (4+ 2 ) => y = 4 => Công thức phân tử của X là C4H4 => đáp án C Ví dụ 19: Nung nóng hỗn hợp X (dạng hơi và khí) gồm 0.1 mol benzen, 0.2 mol toluen, 0.3 mol stiren và 1.4 mol H2 trong một bình kín (xúc tác Ni). Hỗn hợp sau phản ứng đem đốt cháy hoàn toàn, rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy vào bình đựng nước vôi trong dư. Khối lượng bình đựng nước vôi tăng lên là: A. 240,8gam B. 260,2gam C. 193,6gam D. 198.4gam Hướng dẫn giải: GV hướng dẫn HS áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để làm bài. Học sinh làm bài theo sự hướng dẫn của giáo viên Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: mhh sau phản ứng = mhh X => Đốt cháy hỗn hợp sau khi nung nóng cũng giống như đốt cháy hỗn hợp X. O C6H6    6CO2  3H 2O 2 0.1 0.6 0.3 O C7H8    7CO2  4 H 2O 2 0.2 1.4 0.8 O C8H8    8CO2  4H 2O 2 0.3 2.4 1.2 O H2    H 2O 2 1.4 1.4 Khối lượng bình brom tăng chính là khối lượng của CO2 và H2O mCO2  mH 2O  44(0.6  1.4  2.4)  18(0.3  0.8  1.2  1.4)  260.2 gam => Đáp án B Dạng 2: Giải toán phản ứng cộng của hiđrocacbon 1. Phản ứng cộng H2:  Tổng quát với hiđrocacbon A mạch hở có k liên kết  : o  Ni ,t CnH2n+2–2k + kH2    x CnH2n+2 kx Trang 17 Ta có: nH 2 nA =k  Gọi X là hỗn hợp trước khi cộng H2, hỗn hợp nhận được sau phản ứng là Y, ta có: + nX – nY = k.x = n H 2 đã tham gia phản ứng. + mX = mY và tỉ khối dX< dY. + Tỉ lệ áp suất: P Y nY d X   P X nX dY + Mỗi nguyên tố C hoặc H, đều có khối lượng (số mol cũng vậy) bằng nhau trong hỗn hợp X và Y. + Số mol các hiđrocacbon trong X và Y bằng nhau.  Đốt cháy hỗn hợp X hoặc Y đều tạo thành số mol CO2 bằng nhau, số mol H2O bằng nhau, số mol O2 cần cũng bằng nhau. 2. Phản ứng cộng Br2:  Cho hiđrocacbon chưa no A qua dung dịch Br2:  Dung dịch phai màu: Br2 dư (hiđrocacbon hết)  Dung dịch mất màu: có thể Br2 thiếu và hiđrocacbon còn dư.  Khối lượng bình Br2 tăng = mA đã phản ứng.  Bảo toàn khối lượng: mA + m Br = msản phẩm phản ứng 2  Phản ứng tổng quát: CnH2n+2–2k + kBr2⇒ CnH2n+2–2kBr2k Ta luôn luôn có:  n Br nA 2 =k Nếu biết số mol CO2 và số mol Br2 đã phản ứng, ta lập tỉ lệ: nCO n Br 2 2  nx n  ⇒ hệ thức n theo k. kx k Sau đó biện luận suy ra n và k, xác định công thức phân tử. Bài tập mẫu: Ví dụ 20: Dẫn 0,42 gam khí A một anken tác dụng hết với dung dịch brom (dư) thì khối lượng brom phản ứng là 1,6 gam. Công thức phân tử của anken A là A. C2H4 B. C5H10 C. C4H8 D. C3H6 Hướng dẫn giải Trang 18 GV: Hướng dẫn HS gọi CTTQ anken A và viết phương trình phản ứng tổng quát của anken với dung dịch brom, tính số mol brom phản ứng suy ra số mol anken phản ứng ⇒ anken HS: CnH2n + Br2⇒ CnH2nBr2 0,01 0,01mol nBr2 pu  nanken  1, 6 m 0, 42  0,01 mol  M anken    42 160 n 0, 01 mà ta có 42 = 14n suy ra n = 3 suy ra công thức phân tử anken là C3H6 => Đáp án D Ví dụ 21: Dẫn 4,48 lít(đkc) hỗn hợp hiđrocacbon thuộc đồng đẳng anken và khí H2 qua bình đựng Ni xúc tác ; nung nóng sau phản ứng thể tích còn 2,24 lít (đkc) một hiđrocác bon duy nhất . Phần trăm thể tích của H2 trong hỗn hợp là: A. 40%. B. 50%. C. 25%. D. 75%. Hướng dẫn giải GV: Hướng dẫn HS gọi CTTQ anken A và viết phương trình phản ứng tổng quát của anken với H2. Từ phương trình suy ra thể tích khí giảm. to HS: CnH2n + H2   CnH2n+2 Vgiam  VH2  4, 48  2, 24  2, 24 lít% VH 2  2, 24.100  50% 4, 48 => đáp án D Ví dụ 22: Cho 3,12 gam ankin X phản ứng với 0,1 mol H2 (xúc tác Pd/PbCO3, tº), thu được hỗn hợp Y chỉ có hai hiđrocacbon. Công thức phân tử của X là A. C2H2 B. C5H8 C. C4H6 D. C3H4 Hướng dẫn giải GV: Hướng dẫn HS gọi CTTQ ankin X và sau phản ứng thu được 2 hiđrocacbon ⇒ ankin X dư HS: Áp dụng làm Gọi CTTQ ankin X: CnH2n–2 (n ≥ 2) o Pd/ PbCO ,t CnH2n–2 + H2      CnH2n 3 0,1 0,1mol Trang 19 Sau phản ứng thu được 2 hiđrocacbon ⇒ ankin X dư 3,12 ⇒ nX> 0,1 ⇒ MX< 0,1 = 31,2 ⇒ ankin X là C2H2 ⇒ Đáp án A Ví dụ 23: (CĐ 2009 – Khối A )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 hiđro hoá là A. 25%. B. 40%. C. 20%. D. 50% Hướng dẫn giải Giáo viên: Hướng dẫn HS viết một phương trình tổng quát Cách 1: o C2 H 4  H 2  Ni ,t  C2 H 6 Ban đầu: 1 1 (mol)  a( mol) Phản ứng: a a Cân bằng: (1-a) (1-a) a (mol) Áp dụng quy tắc đường chéo M X  15, M C2 H 4  28, M H 2  2 C2H4 28 13  M = 15 H2 2 nC2 H 4 nH 2  1 1 13 Học sinh: Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng ∑ mT = ∑ mS  a  0,5  H %  0,5.100  50% 1 2.15 = (2-a).20 Cách 2: Trang 20