Biên so n : Th y giáo Nguy n Minh Tu n – T Hóa – Trư ng THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Th – ĐT : 01689186513
S D NG PHƯƠNG PHÁP B O TOÀN ELECTRON
Đ GI I NHANH BÀI T P Đ T CHÁY H P CH T H U CƠ
1. Cơ s c a phương pháp
Trong ph n ng đ t cháy h p ch t h u cơ,
t ng s mol electron h p ch t h u cơ như ng
b ng t ng s mol electron oxi nh n.
2. Tính nhanh s mol electron như ng,
nh n trong ph n ng đ t cháy h p ch t h u
cơ
Trong h p ch t, t ng s oxi hóa c a các
nguyên t b ng 0. Suy ra : Trong phân t h p
ch t h u cơ có th coi s oxi hóa c a t ng
nguyên t b ng 0.
Sơ đ ph n ng cháy :
0
0
0
0
0
+4 −2
o
+1 −2
0
t
C x H y O z N t + O 2 C O 2 + H 2 O + N 2
→
Suy ra : n electron O
2
n electron C H O N
x
y
z
t
nhaä n
= 4n O
2
= (4x + y − 2z)n C H
nhöôøng
x
yOz N t
3. Các ví d minh h a
Ví d 1 : Đ t cháy h n h p X g m 0,1 mol
CH4, 0,15 mol C2H2, 0,2 mol C2H4 và 0,25 mol
HCHO c n V lít O2 ( đktc). Giá tr c a V là :
A. 63,84 lít.
B. 34,72 lít.
C. 31,92 lít.
D. 44,8 lít.
(Đ thi th Đ i h c l n 2 – THPT H Hòa – Phú
Th , năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n :
● Cách 1 : Tính toán theo phương trình ph n
ng:
o
t
CH 4 + 2O2 CO 2 + 2H 2O
→
o
t
HCHO + O2 CO2 + H 2 O
→
mol : 0,25 → 0,25
T các ph n ng và gi thi t, ta có :
n O = 1,425 mol, VO
2
(ñktc)
= 31,92 lít
● Cách 2 : S d ng b o toàn electron
Theo b o toàn electron, ta có :
4 n O = 8 n CH + 10 n C H + 12 n C H + 4 n HCHO
2
4
2 2
2 4
1 3
2
{
{
{
{
?
0,1
0,15
2
0,25
0,2
⇒ n O = 1,425 mol, VO
2
(ñktc)
= 31,92 lít
Ví d 2: Crackinh m gam butan, thu đư c
h n h p khí X (g m 5 hiđrocacbon). Cho toàn
b X qua bình đ ng dung d ch nư c brom dư,
th y kh i lư ng bình brom tăng 5,32 gam và còn
l i 4,48 lít (đktc) h n h p khí Y không b h p
th , t kh i hơi c a Y so v i metan b ng 1,9625.
Đ đ t cháy hoàn toàn m gam h n h p X trên
c n dùng V lít khí O2 (đktc). Giá tr c a V là :
A. 29,12 lít.
B. 17,92 lít.
C. 13,36 lít.
D. 26,88 lít.
(Đ thi th Đ i h c l n 2 – THPT Đinh Chương
Dương – Thanh Hóa, năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n : Sơ đ ph n ng :
C3H 6Br2
C2 H 4 Br2
CH 4 , C3H 6
Br2
→
C4 H10 C2 H6 , C2 H 4
C H dö
44
14 10
244
3
crackinh
X
mol : 0,1 → 0,2
CH 4
C 2 H 6
C H
4 10
14 3
24
to
C2 H 2 + 2,5O 2 2CO2 + H 2 O
→
mol : 0,15 → 0,375
Y, 0,2 mol
o
t
C2 H 4 + 3O2 2CO2 + 2H 2 O
→
2
Theo gi thi t và b o toàn kh i lư ng, ta có :
mol : 0,2 → 0,6
Trên bư c đư ng thành công không có d u chân c a k lư i bi ng
1
Biên so n : Th y giáo Nguy n Minh Tu n – T Hóa – Trư ng THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Th – ĐT : 01689186513
m C H = m X = m bình Br taêng + m Y = 11,6
{
14 2 3
24
4 10 bñ
0,2.1,9625.16
5,32
11,6
n
C4 H10 bñ = 58 = 0,2
Đ t cháy X cũng chính là đ t cháy C4H10 ban
đ u.
Áp d ng b o toàn electron trong ph n ng
đ t cháy C4H10, ta có : 4 n O = 26 n C H
2
4 10
{
{
?
0,2
⇒ n O = 1,3 mol ⇒ VO = 29,12 lít.
2
2
Ví d 3: H n h p khí X g m O2 và O3, t
kh i c a X so v i H2 là 17,6. H n h p khí Y
g m C2H4 và CH4, t kh i c a Y so v i H2 là 11.
Th tích h n h p khí X (đktc) t i thi u c n dùng
đ đ t cháy hoàn toàn 0,044 mol h n h p khí Y
là :
A. 3,36 lít.
B. 2,24 lít.
C. 1,12 lít.
D. 4,48 lít.
(Đ thi th Đ i h c l n 1 – Trư ng THPT
Chuyên – Đ i h c Vinh, năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n :
Nh n th y : M(CH4 , C2 H4 ) =
16 + 28
= 22
2
0,044
= 0,022.
2
Quy đ i O2 và O3 thành O. Theo b o toàn
electron và b o toàn kh i lư ng, ta có :
2 n O = 8n CH + 12 n C H
4
2 4
{
{
{
?
0,022
0,022
m
= mO
(O2 , O3 )
n O = 0,22
⇒
m (O2 , O3 ) = m O = 0,22.16 = 3,52
3,52
= 0,1
n(O2 , O3 ) =
17,6.2
⇒
V
= 0,1.22,4 = 2,24 lít
(O2 , O3 )
Ví d 4: Cho h n h p ch t r n g m CaC2,
Al4C3, Ca vào nư c, thu đư c h n h p X g m 3
khí, trong đó có hai khí có cùng s mol. L y
⇒ nCH = nC H =
4
2
2
4
8,96 lít h n h p X (đktc) chia làm 2 ph n b ng
nhau. Ph n 1 cho vào dung d ch AgNO3 (dư)
trong NH3, sau ph n ng hoàn toàn th y tách ra
24 gam k t t a. Ph n 2 cho qua Ni, đun nóng thu
đư c h n h p khí Y. Th tích O2 v a đ (đktc)
c n dùng đ đ t cháy hoàn toàn Y là:
A. 5,6 lít.
B. 8,4 lít.
C. 8,96 lít.
D. 16,8 lít.
(Đ thi th Đ i h c l n 1 – THPT chuyên
Nguy n Hu – Hà N i, năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n : Theo gi thi t, b o toàn nguyên
t C và b o toàn electron, ta có :
8,96
= 0,2
n (C H , CH , H ) trong 1 X =
22,4.2
2 2 4 2
2
24
n C2 Ag2 = 240 = 0,1
n C H = n C Ag = 0,1
2
2
⇒ 2 2
n CH 4 = n H2 = 0,05
4 n O = 10 n C H + 8 n CH + 2 n H
2
2 2
4
2
{
{
{
{
⇒ ?
0,1
0,05
0,05
n = 0,375; V
= 8,4 lít
O 2 (ñktc)
O2
Ví d 5: H n h p X g m vinylaxetilen và
hiđro có t kh i hơi so v i H2 là 16. Đun nóng
h n h p X m t th i gian thu đư c 1,792 lít h n
h p khí Y ( đktc). H n h p khí Y ph n ng v a
đ v i dung d ch ch a 25,6 gam Br2. Th tích
không khí (ch a 20% O2 và 80% N2 v th tích,
đktc) c n dùng đ đ t cháy hoàn toàn h n h p
Y là
A. 35,840.
B. 38,080.
C. 7,616.
D. 7,168.
(Đ thi th Đ i h c l n 1 – THPT C m Lý – B c
Giang, năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n : S d ng sơ đ đư ng chéo, ta
có :
nC H
4
nH
2
4
ban ñaàu
ban ñaàu
=
32 − 2 3 3x
= =
52 − 32 2 2x
Trên bư c đư ng thành công không có d u chân c a k lư i bi ng
Biên so n : Th y giáo Nguy n Minh Tu n – T Hóa – Trư ng THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Th – ĐT : 01689186513
G i a là s mol H2 ph n ng. Theo s b o
toàn s liên k t π , b o toàn C và s tăng gi m
s mol khí, ta có :
3 n C H = n Br phaûn öùng + n H phaûn öùng
4 4
2
24
4 3
{ 14 3 12 24
3x
0,16
a
1,792
n Y = 3x + (2x − a) =
= 0,08
{ 124
4 3 22,4
nC H
n H dö
4 y
2
9x = 0,16 + a x = 0,02
⇒
⇒
5x − a = 0,08 a = 0,02
Đ t cháy h n h p Y cũng chính là đ t cháy
h n h p X. Theo b o toàn electron, ta có :
4 n O = 20 n C H + 2 n H ⇒ n O = 0,32
2
4 4
2
2
{
{
{
?
⇒ Vkhoâng khí
0,02.3
(ñktc)
0,02.2
= 0,32.5.22,4 = 35,84 lít
Ví d
6: H n h p X g m HCHO,
CH3COOH, HCOOCH3 và CH3CH(OH)COOH.
Đ t cháy hoàn toàn X c n V lít O2 (đktc), h p
th h t s n ph m cháy vào m t lư ng dư nư c
vôi trong thu đư c 50 gam k t t a. Giá tr c a V
là :
A. 7,84.
B. 8,40.
C. 11,2.
D. 16,8.
(Đ thi th Đ i h c l n 2 – THPT C m Khê –
Phú Th , năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n : D th y các ch t trong X đ u có
công th c phân t là CxH2xOx.
Trong ph n ng đ t cháy, theo b o toàn
nguyên t C và b o toàn electron, ta có :
50
= 0,5
x.n Cx H2 x Ox = n CO2 = n CaCO3 =
100
4 x.n
O
1 Cx H2 x3 = 4 n O2
{
4
24 x
?
0,5
n O = 0,5
⇒ 2
VO2 (ñktc) = 0,5.22,4 = 11,2 lít
Ví d 7: Đ t cháy hoàn toàn h n h p X g m
2 ancol (đa ch c, cùng dãy đ ng đ ng) c n v a
đ V lít khí O2 (đktc). Sau ph n ng thu đư c
0,25a mol CO2 và 6,3a gam H2O. Bi u th c tính
V theo a là
A. V= 7,28a.
B. V=14,56a.
C. V= 4,48a.
D. V= 8,96a.
(Đ thi th Đ i h c l n 1 – THPT Tĩnh Gia 2 –
Thanh Hóa, năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n : Theo gi thi t, ta có :
nH O =
2
6,3a
= 0,35a > nCO = 0,25a
2
18
X goàm 2 ancol no
n CO
⇒
2
= 2,5
C X = n
− n CO
H2 O
2
X goàm 2 ancol no, 2 chöùc
⇒ n O trong X = 2.(0,35a − 0,25a) = 0,2a
144
244
3
nX
Theo b o toàn nguyên t C, H và b o toàn
electron, ta có :
n C = n CO = 0,25a; n H = 2n H O = 0,7a
2
2
4 n + n = 4 n + 2 n
C
H
O2
O
{ {
1 24
4trong X
3
{
0,25a 0,7a
V
0,2a
22,4
⇒ V = 7,28a
Ví d 8: Oxi hoá hoàn toàn m gam h n h p
X g m hai anđehit no, đơn ch c, m ch h , k
ti p nhau trong dãy đ ng đ ng, thu đư c (m + 8)
gam h n h p Y g m hai axit. Đem đ t cháy h t
h n h p Y c n v a đ 12,32 lít O2 ( đktc). Giá
tr m là
A. 15,47.
B. 17,81.
C. 15,48.
D. 17,80.
(Đ thi th Đ i h c l n 2 – THPT Vi t Yên 1,
năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n : Đ t công th c c a hai anđehit
trong X là Cn H2n O.
Theo s tăng kh i lư ng trong ph n ng oxi
hóa X và b o toàn electron trong ph n ng c a X
v i O2, ta có :
Trên bư c đư ng thành công không có d u chân c a k lư i bi ng
3
Biên so n : Th y giáo Nguy n Minh Tu n – T Hóa – Trư ng THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Th – ĐT : 01689186513
8
= 0,5
n Cn H 2 n O = n Cn H 2 n O 2 =
16
(6n − 2)n Cn H2 nO = 4 n O2
{
123
0,55
0,5
Suy ra :
3,2
n =
3
14.3,2
m
= 0,5.(
+ 16) = 15,47 gam
Cn H 2 n O
3
Ví d 9: Trung hòa 3,88 gam h n h p X g m
2 axit cacboxylic no, đơn ch c, m ch h b ng
m t lư ng v a đ NaOH, sau đó cô c n dung
d ch thì thu đư c 5,2 gam mu i khan. N u đ t
cháy h t 3,88 gam X thì th tích oxi (đktc) c n
dùng là
A. 4,48 lít.
B. 2,24 lít.
C. 3,36 lít.
D. 1,12 lít.
(Đ thi th Đ i h c l n 2 – THPT C m Khê –
Phú Th , năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n : Theo s tăng gi m kh i lư ng,
gi thi t và b o toàn electron trong ph n ng đ t
cháy X, ta có :
5,2 − 3,88
= 0,06
n CnH2 nO2 = n Cn H2 n−1O2Na =
22
3,88
M
= (14n + 32) =
Cn H 2 n O 2
0,06
7
n =
3
⇒
4 n O2 = (4n + 2n − 2.2)n Cn H2 n O2
{
1 24
4 3
?
0,06
⇒ n O = 0,15, VO (ñktc) = 3,36 lít
2
2
Ví d 10: Cho 7,45 gam h n h p X g m các
axit h u cơ (phân t ch ch a m t lo i nhóm
ch c) tác d ng h t v i dung d ch NaHCO3 dư,
th y gi i phóng 3,36 lít khí CO2 (đktc). M t
khác, đ t cháy hoàn toàn 7,45 gam h n h p X
c n dùng v a h t 2,52 lít O2 (đktc), thu đư c s n
ph m g m CO2 và hơi nư c. D n toàn b s n
ph m cháy vào 150 ml dung d ch Ba(OH)2 1M,
4
sau khi ph n ng x y ra hoàn toàn th y kh i
lư ng dung d ch Ba(OH)2
A. gi m 8,65 gam.
B. gi m 19,7 gam.
C. tăng 11,05 gam. D. gi m 18,5 gam.
(Đ thi ch n h c sinh gi i t nh Nam Đ nh, năm
h c 2012 – 2013)
Hư ng d n : D a vào b n ch t ph n ng c a
X v i NaHCO3, b o toàn nguyên t O; b o toàn
electron trong ph n ng đ t cháy X, ta có :
n −COOH = n NaHCO = n CO = 0,15
3
2
n O/axit = 2n − COOH = 0,3
12n C + n H + 16 n O/axit = 7,45
{
0,3
⇒
4n C + n H = 2 n O/axit + 4 n O2
{
{
0,3
0,1125
n CO = 0,2
n = 0,2
⇒ C
⇒ 2
n H = 0,25 n H2 O = 0,125
Vì n CO = 0,2, n Ba(OH) = 0,15
2
2
n
= 2n Ba(OH) − n CO = 0,1
2
2
BaCO3
⇒ m dd Ba(OH) giaûm = m BaCO − m CO − m H O
2
3
2
2
123 { {
4
0,2.44
0,125.18
0,1.197
= 8,65 gam
Ví d 11: H n h p X g m 2 amino axit no
(ch có nhóm ch c –COOH và –NH2 trong
phân t ), trong đó t l mO : mN = 80 : 21. Đ
tác d ng v a đ v i 3,83 gam h n h p X c n
30 ml dung d ch HCl 1M. M t khác, đ t cháy
hoàn toàn 3,83 gam h n h p X c n 3,192 lít O2
(đktc). D n toàn b s n ph m cháy (CO2, H2O
và N2) vào nư c vôi trong dư thì kh i lư ng k t
t a thu đư c là
A. 20 gam.
B. 13 gam.
C. 10 gam.
D. 15 gam.
(Đ thi tuy n sinh Đ i h c kh i A năm 2012)
Hư ng d n : Theo gi thi t, ta có :
Trên bư c đư ng thành công không có d u chân c a k lư i bi ng
Biên so n : Th y giáo Nguy n Minh Tu n – T Hóa – Trư ng THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Th – ĐT : 01689186513
n N = n − NH = n HCl = 0,03
2
⇒ n O = 0,1 mol
n O 80 21 5
=
: =
n N 16 14 1,5
Áp d ng b o toàn kh i lư ng cho h n h p X,
b o toàn electron trong ph n ng đ t cháy X và
b o toàn nguyên t C, ta có :
12 n C + n H = m X − m N − m O = 1,81
{ {
{ { { 0,03.14 0,1.16
?
3,83
?
4 n C + n H = 2 n O + 4 n O2 = 0,77
{ {
{
{
?
?
0,1
0,1425
n = 0,13; n = 0,25
H
C
⇒ n CaCO = n CO = n C = 0,13
3
2
m CaCO3 = 0,13.100 = 13 gam
Ví d 12: Thu phân hoàn toàn m gam m t
pentapeptit m ch h M, thu đư c h n h p g m
hai amino axit X1, X2 (đ u no, m ch h , phân t
ch a m t nhóm -NH2 và m t nhóm -COOH).
Đ t cháy toàn b lư ng X1, X2 trên c n dùng
v a đ 0,255 mol O2, ch thu đư c N2, H2O và
0,22 mol CO2. Giá tr c a m là
A. 6,34.
B. 7,78.
C. 8,62.
D. 7,18.
(Đ thi th Đ i h c l n 1 – THPT chuyên KHTN
Hu , năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n : Đ t công th c phân t trung
bình c a X1, X2 là Cn H 2n +1O2 N.
Áp d ng b o toàn nguyên t C và b o toàn
electron trong ph n ng đ t cháy X1 và X2, ta có:
n.n
= n CO = 0,22
2
Cn H2 n+1O2 N
(6n − 3)n
= 4 n O = 1,02
C H
O N
2
n 2 n +1 2
{
0,255
n.nCnH2 n+1O2 N = 0,22
⇒
⇒ n = 2,2
n Cn H2 n+1O2 N = 0,1
⇒ M(5C H
O N − 4H 2 O)
n 2 n4 2
+
1444 124444
3
Theo b o toàn nguyên t C, ta có :
5n(5C H
n
O 2 N − 4H 2 O)
2 n +1
⇒ n(5C H
n
O 2 N − 4H 2 O)
2 n+1
⇒ m (5C H
n
= nC H
2 n+1
O2 N − 4H 2 O)
n
O2N
2 n+1
= 0,1
= 0,02
= 6,34 gam
Ví d 13: X và Y l n lư t là các tripeptit và
hexapeptit đư c t o thành t cùng m t amoni
axit no m ch h , có m t nhóm –COOH và m t
nhóm –NH2. Đ t cháy hoàn toàn 0,1 mol X b ng
O2 v a đ , thu đư c s n ph m g m CO2, H2O và
N2, có t ng kh i lư ng là 40,5 gam. N u cho
0,15 mol Y tác d ng hoàn toàn v i NaOH (l y
dư 20%), sau ph n ng cô c n dung d ch thu
đư c bao nhiêu gam ch t r n ?
A. 9,99 gam.
B. 87,3 gam.
C. 94,5 gam.
D. 107,1 gam.
(Đ thi th Đ i h c l n 1 – THPT H ng Lĩnh,
năm h c 2013 – 2014)
Hư ng d n : Theo gi thi t, suy ra :
X laø (3Cn H 2n +1O2 N − 2H2 O) (M = 42n + 105)
Y laø (6Cn H 2n +1O2 N − 5H 2 O) (M = 84n + 192)
Theo gi thi t và b o toàn electron và b o
toàn kh i lư ng, ta có :
4n O = (18n − 9)n X = (18n − 9).0,1
2
mX
mO
+
= m (CO , H O, N )
2
2
{
{
142244
4 2 3
0,1.(42n+105)
0,025.(18n − 9).32
40,5
n = 2
⇒
M Y = 84n + 192 = 360
Trong ph n ng c a Y v i NaOH, theo b n
ch t ph n ng và b o toàn kh i lư ng, ta có :
Y + 6NaOH muoái + H O
→
{
1 24
4 3
2
{
0,15 mol
0,9 mol
0,15 mol
m Y + m NaOH = m chaát 3 + m H2 O
{
123
4 raén
0,15.360 (0,9 + 0,9.20%)40 1 24 {
0,15.18
?
⇒ m chaát raén = 94,5 gam
= 317
pentapeptit M
Trên bư c đư ng thành công không có d u chân c a k lư i bi ng
5
Biên so n : Th y giáo Nguy n Minh Tu n – T Hóa – Trư ng THPT Chuyên Hùng Vương – Phú Th – ĐT : 01689186513
6
Trên bư c đư ng thành công không có d u chân c a k lư i bi ng
- Xem thêm -
.PDF 
6 
208 
53 
