Bài 6.43 trang 54 Sách bài tập (SBT) Hóa học 11 Nâng cao: X thược hiđrocacbon nào ?...

Hỗn hợp B gồm axetilen, etilen và một hiđrocacbon X. Đốt cháy hoàn toàn một lượng B thu được hỗn hợp $C{O_2}$ và hơi nước có tỉ lệ thể tích 1: 1. Nếu dẫn V lít B ( ở đktc) qua bình đựng nước brom dư, thấy khối lượng bình tăng 0,82 g. Khí còn lại đem đốt cháy hoàn toàn, thu được 1,342 g $C{O_2}$ và $0,790\,g\,{H_2}O$

a) X thược hiđrocacbon nào ?

b) Tìm công thức phân tử của X, tính V và phần trăm thể tích các khí trong B.

a) Phản ứng cháy

$\eqalign{  & {C_2}{H_4} + 3{O_2}\buildrel {{t^o}} \over \longrightarrow 2C{O_2} + {H_2}O\,\,\,\,\,(1)  \cr  & {C_2}{H_2} + {5 \over 2}{O_2}\buildrel {{t^o}} \over \longrightarrow 2C{O_2} + {H_2}O\,\,\,\,\,\,(2)   \cr}$

${C_x}{H_y} + (x + {y \over 4}){O_2}\buildrel {{t^o}} \over \longrightarrow xC{O_2}$ $+ {y \over 2}{H_2}O\,\,\,\,(3)$

Đặt số mol ${C_2}{H_4},{C_2}{H_2},{C_x}{H_y}$ trong B lần lượt a, b, c

Ta có : ${n_{C{O_2}}} = 2a + 2b + xc;$ $\,{n_{{H_2}O}} = 2a + b + {y \over 2}c$

Theo đầu bài : ${V_{C{O_2}}}:{V_{hơi\,nước}} = 1:1 \to {n_{C{O_2}}} = {n_{{H_2}O}}$

Ta có : $\eqalign{  & 2a + 2b + xc = 2a + b + {y \over 2}c\,\,\,\,\,(I)  \cr  & b = c({y \over 2} - x)\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(Ia) \cr}$

Vì b > 0 nên y – 2x >0 <=> y > 2x

Vậy X thuộc loại ankan ${C_x}{H_{2x + 2}}$

Thay vào ( I.a) ta được (2x + 2 – 2x )c = 2b

Do đó c = b            (I.b)

b) Phản ứng với nước brom dư

$\eqalign{  & {C_2}{H_4} + B{r_2} \to {C_2}{H_4}B{r_2}\,\,\,\,\,(4)  \cr  & {C_2}{H_2} + 2B{r_2} \to {C_2}{H_2}B{r_4}\,\,\,\,(5)  \cr  & {m_{{C_2}{H_4}}} + {m_{{C_2}{H_2}}} = 0,82\,\,g \cr}$

Vì brom dư, khí còn lại là X được đốt cháy :

${C_x}{H_{2x + 2}} + {{3x + 1} \over 2}{O_2} \to$$xC{O_2} + (x + 1){H_2}O\,\,\,\,(6)$

Gọi số mol ${C_2}{H_4},{C_2}{H_2},{C_x}{H_{2x + 2}}$ là a, b,c ta có phương trình :

   $V = (a + b + c).22,4\,\,\,\,(II)$

Theo (4), (5), (6) ta có hệ phương trình :

$\left\{ \matrix{  28a + 26b = 0,82 \hfill \cr  xc = 0,03 \hfill \cr  (x + 1)c = 0,04 \hfill \cr}  \right.$

Giải hệ phương trình ta được :

 c = 0,01 (mol) $\to$ x=3$\to$ CTPT của X là ${C_3}{H_8}$

Theo ( I.b) ta có b = c = 0,01 mol

Vậy a = 0,02 mol

Và V = (0,01+0,02+0,01).22,4=0,896 (l)

$\% {V_{{C_2}{H_4}}} = {{0,02} \over {0,04}}.100\%  = 50\% ;$

$\% {V_{{C_2}{H_2}}} = \% {V_{{C_3}{H_8}}} = 25\,\%$