Bài tập 4.21 trang 30 sách bài tập(SBT) hóa học 11: Hỗn hợp M ở thể lỏng, chứa hai hợp chất hữu cơ kế tiếp nhau trong...

4.21. Hỗn hợp M ở thể lỏng, chứa hai hợp chất hữu cơ kế tiếp nhau trong một dãy đồng đẳng. Nếu làm bay hơi 2,58 g M thì thể tích hơi thu được đúng bằng thể tích của 1,40 g khí N₂ ở cùng điều kiện. Đốt cháy hoàn toàn 6,45 g M thì thu được 7,65 g H₂0 và 6,72 lít C0₂ (đktc).

Xác định công thức phân tử và phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M.

Số mol 2 chất trong 2,58 g M : \(\frac{{1,4}}{{28}}\) = 0,05 (mol).

Số mol 2 chất trong 6,45 g M : \(\frac{{0,05.6,45}}{{2,58}}\) = 0,125 (mol).

Khi đốt hỗn hợp M, thu được CO₂ và H₂0 ; vậy các chất trong hỗn hợp phải chứa C và H, có thể có O. Hai chất lại kế tiếp nhau trong một dãy đồng đẳng (nghĩa là hom nhau 1 nhóm CH₂) nên công thức phân tử hai chất đó là C_xH_yO_z và C_x+1H_y+2O_z (x, y nguyên và > 0 ; z nguyên và > 0).

Giả sử trong 6,45 g M có a moi C_xHyO_z và b mol C_x+1 H_y+2O_z:

\(\left\{ \begin{array}{l}
a + b = 0,125(1)\\
(12{\rm{x}} + y + 16{\rm{z}})a + (12{\rm{x}} + y + 16{\rm{z}} + 14)b = 6,45(2)
\end{array} \right.\)

\({C_{\rm{x}}}{H_y}{O_{\rm{z}}} + (x + \frac{y}{4} - \frac{z}{2}){O_2} \to xC{O_2} + \frac{y}{2}{H_2}O\)

a mol                                                  xa mol       \(\frac{{ya}}{2}\) mol

\({C_{{\rm{x + 1}}}}{H_{y + 2}}{O_{\rm{z}}} + (x + \frac{y}{4} - \frac{z}{2} + 1,5){O_2} \to (x + 1)C{O_2} + \frac{{y + 2}}{2}{H_2}O\)

b mol                                                                         (x+1)b mol      \(\frac{{(y + 2)b}}{2}\)

Số mol CO₂: xa + (x + l)b = \(\frac{{6,72}}{{22,4}}\) = 0,3 (mol) (3)

Số mol \({H_2}O\): \(\frac{{y{\rm{a + }}(y + 2)b}}{2} = \frac{{7,65}}{{18}}\) = 0,425 (mol)

\( \Rightarrow \) ya + (y + 2)b = 0,85 (4)

Giải hệ phương trình :

Biến đổi (3) ta có x(a + b) + b = 0,300

                                           b = 0,300-0,125x

0 < b < 0,125 \( \Rightarrow \) 0 < 0,300 - 0,125x < 0,125

                                               1,40 < x < 2,40

\( \Rightarrow \) x = 2 ; b = 0,300 - 0,125.2 = 0,05.

\( \Rightarrow \) a = 0,125 - 0,05 = 0,075.

Thay giá trị của a và b vào (4) ta có :

0,0750y + 0,0500(y + 2) = 0,85

\( \Rightarrow \) y = 6.

Thay giá trị của a, b, x, y vào (2) ta tìm được z = 1.

Thành phần hỗn hợp M :

Khối lượng C₂H_6O chiếm \(\frac{{0,075.46}}{{6.45}}\). 100% = 53,5%.

Khối lượngC₃HgO chiếm \(\frac{{0,05.60}}{{6.45}}\). 100% = 46,5%.