Bài tập đốt cháy hỗn hợp các hidrocacbon A. Lý thuyết và phương pháp giải
* Gọi công thức hiđrocacbon là: CxHy hoặc CnH2n+2-2k (k là số liên kết + vòng)
o
n 2n 2 2k 2
t
2 2
3n 1 k
C H O nCO n 1 k H O
2
* Dựa vào sản phẩm của phản ứng đốt cháy:
- nCO2 n H O2 thì trong hỗn hợp đốt cháy chứa ít nhất 1 ankan.
- Đốt cháy hỗn hợp ankan và anken thì
2 2
CO H O
n n và nankan (trong hỗn hợp) =
2 2
H O CO
n n - nCO2 n H O2 thì hỗn hợp đó có thể gồm:
+) 2 hiđrocacbon (anken hoặc xicloankan) có công thức CnH2n.
+) 1 hiđrocacbon là ankan CnH2n+2, chất còn lại có độ bất bão hoà k ≥ 2.
+) Đặc biệt nếu hỗn hợp gồm CnH2n+2 và CmH2m-2 thì số mol 2 chất trong hỗn hợp bằng nhau.
- Để giải các bài toán cần phối hợp triệt để bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng:
2 2 2
2 2
O CO H O
hiđrocacbon C H CO H O
n n .n1 2
m m m 12n 2n
- Khi cho sản phẩm cháy thu được qua bình (1) đựng chất hấp thụ H2O như: P2O5, H2SO4 đặc, CaCl2…bình (2) đựng chất hấp thụ CO2 như: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2…
khối lượng bình (1) tăng =
H O2
m
khối lượng bình (2) tăng =
CO2
m
- Nếu cho toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ca(OH)2, Ba(OH)2 thì + Khối lượng bình tăng =
2 2
CO H O
m m + Khối lượng dung dịch tăng = (
2 2
CO H O
m m ) – m↓
+ Khối lượng dung dịch giảm = m↓ - (
2 2
CO H O
m m ) B. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít (đktc) hỗn hợp gồm 2 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. CH4
B. C2H4
C. C2H6
D. C2H2
Hướng dẫn giải:
2 2
hh CO H O
n 0,3mol;n 0,5mol;n 0,6mol C 0,5 1,66
0,3
Hỗn hợp có CH4. Mặt khác MY > MX X là CH4. Đáp án A
Ví dụ 2: 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 ankan trong X là
A. 25%.
B. 30%.
C. 75%.
D. 70%.
Hướng dẫn giải:
Ta có: Ankan có k = 0 và
2 2
ankan H O CO
n n n ; Anken có k = 1 và
2 2
H O CO
n n nankan = 0,4 - 0,35 = 0,05 (mol)
ankan
%n 0,05.100% 25%
0, 2 Đáp án A
Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M gồm một ankan X và một ankin Y, thu được số mol CO2 bằng số mol nước. Thành phần phần trăm về số mol của X và Y trong hỗn hợp M lần lượt là
A. 20% và 80%.
B. 35% và 65%.
C. 50% và 50%.
D. 75% và 25%.
Hướng dẫn giải:
2 2 2 2
H O(X) H O(Y) CO (X) CO (Y)
n n n n
2 2 2 2
H O(X) CO (X) CO (Y) H O(Y)
X Y
n n n n
n n
x Y
%n %n 50%
Đáp án C C. Luyện tập
Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon thu được 6,72 lít CO2 (đktc) và 7,2 g H2O. Tính thể tích oxi (đktc) dùng để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X?
A. 2,24 lít B. 6,72 lít C. 8,96 lít D. 11,2 lít
Hướng dẫn giải:
2 2
CO H O
n 0,3 mol;n 0,4 mol Bảo toàn nguyên tố oxi
2 2 2
O CO H O
n n 1n
2
→ O2
n 0,3 0,4 0,5mol
2
→ V 11,2(l)O2 Đáp án D
Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hiđrocacbon thu được số mol CO2 nhỏ hơn số mol nước. Hỗn hợp đó gồm:
A. 2 ankan.
B. 2 anken.
C. chứa ít nhất một anken.
D. Chứa ít nhất một ankan.
Hướng dẫn giải:
Khi đốt cháy ankan sẽ cho số mol CO2 nhỏ hơn số mol nước
to
n 2n 2 2 2 2
C H 3n 1O nCO (n 1)H O
2
Hỗn hợp sẽ chứa ít nhất một ankan.
Đáp án D
Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hiđrocacbon thu được số mol CO2 bằng số mol nước. Hỗn hợp 2 hiđrocacbon là
A. 2 ankan.
B. 2 anken.
C. 2 xicloankan.
D. B, C đều đúng Hướng dẫn giải:
o
O ,t2
x y 2 2
C H xCO yH O
2
1 1 mol
2 2
CO H O
x 2x
n n y 2x
C H
Hỗn hợp là anken hoặc xicloankan Đáp án D
Câu 4: 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. CH4
B. C2H4
C. C2H6
D. C3H8
Hướng dẫn giải:
Tỉ lệ về thể tích cũng chính là tỉ lệ về số mol
2 2
CO CO
hh hh
n V 2
C 2
n V 1
Mà C2H2 có 2 nguyên tử C nên X cũng có 2 nguyên tử C
2 2
H O H O
hh hh
2n 2V 2.2
H 4
n V 1
Mà C2H2 có 2 nguyên tử H nên X có 6 nguyên tử H Vậy X là C2H6
Đáp án C
Câu 5: Hỗn hợp gồm CH4 và xicloankan X có tỉ lệ mol 1:1. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp thu được 4 mol CO2 và 5 mol nước. Công thức của X là
A. xiclopropan.
B. metylxiclopropan.
C. xiclobutan.
D. xiclopentan.
Hướng dẫn giải:
- Khi đốt cháy xicloankan thì cho số mol nước bằng số mol CO2; khi đốt cháy ankan cho số mol nước lớn hơn số mol CO2.
- Ta thấy khi đốt cháy hỗn hợp trên cho số mol nước lớn hơn số mol CO2 nên
4 2 2
CH xicloankan H O CO
n n n n 5 4 1(mol)
to
4 2 2 2
CH 2O CO 2H O
1 1 2 mol
to
n 2n 2 2 2
C H 3nO nCO nH O
2
1 3 3 mol
CO2
hh
n 3
n 3
n 1
Vậy X là xiclopropan.
Đáp án A
Câu 6: Dẫn 1,68 lít hỗn hợp khí X gồm hai hiđrocacbon vào bình đựng dung dịch brom dư. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, có 4 gam brom đã phản ứng và còn lại 1,12 lít khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn 1,68 lít X thì sinh ra 2,8 lít khí CO2. Công thức phân tử của hai hiđrocacbon là (biết các thể tích khí đều đo ở đktc)
A. CH4 và C2H4
B. CH4 và C3H4
C. CH4 và C3H6
D. C2H6 và C3H6
Hướng dẫn giải:
nBrom = 0,025 mol; Sau phản ứng với Br2, khí thoát ra là ankan.
CO2
X
V 2,8
C 1,67
V 1,68
ankan là CH4
Gọi CTPT của hiđrocacbon còn lại là CxHy
Tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol
2 o
O
4 t 2
CH CO 1,12 1,12
2 o
O
x y t 2
C H xCO 0,56 1,68
x y
C H
1,68 0,56
x 3;n 0,025mol
0,56 22, 4
Hiđrocacbon còn lại là anken C3H6
Đáp án C
Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hiđrocacbon mạch hở, liên tiếp trong dãy đồng đẳng thu được 22,4 lít CO2 (đktc) và 25,2 gam H2O. Công thức phân tử 2 hiđrocacbon là
A. CH4, C2H6
B. C2H6, C3H8
C. C3H8, C4H10
D. C4H10, C5H12
Hướng dẫn giải:
2 2
CO H O
n 1mol;n 1,4mol
2 2
H O CO
n n nên 2 hiđrocacbon đó là ankan
Gọi công thức chung của 2 chất đó là CnH2n+2 (n>1) Ta có: 2
2
CO H O
n n 1
n n 11, 4
n = 2,5
X và Y lần lượt là C2H6, C3H8
Đáp án B
Câu 8: 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. 16,8 gam B. 18,60 gam C. 18,96 gam D. 20,40 gam Hướng dẫn giải:
X gồm C3H8, C3H6, C3H4 đều có 3 nguyên tử C; MX = 21,2.2=42,4 mX = 0,1. 42,4 = 4,24 g
CO2 X
n 3.n 3.0,1 0,3mol
nC = 0,3 mol mC = 0,3.12=3,6g
H
4, 24 3,6
n 0,64mol
1
2 2
CO H O
m m 0,3.44 0,64.18 18,96g
2
Đáp án C
Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hỗn hợp A gồm 2 hiđrocacbon no thu được 9,45 g. Cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì khối lượng kết tủa thu được là bao nhiêu?
A. 37,5 g B. 52,5 g C. 50 g D. 30,7 g
Hướng dẫn giải:
H O2
9, 45
n 0,525
18 mol
2 2 2 2
A H O CO CO H O A
n n n n n n 0,525 0,15 0,375mol
3 2
CaCO CO
n n 0,375mol
CaCO3
m 0,375.100 37,5g
Đáp án A
Câu 10: . Hỗn hợp X gồm metan, axetilen và propen có tỉ khối so với H2 là 13,1.
Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X sau đó dẫn sản phẩm cháy vào bình chứa dung dịch Ca(OH)2 dư thì thu được 38 gam kết tủa trắng và khối lượng bình tăng thêm m gam. Giá trị của m là :
A. 21,72 gam B. 16,68 gam C. 22,84 gam D. 16,72 gam Hướng dẫn giải:
Đáp án C Ta có:
X X
X
M 13,1.2 26,2
m m(C,H) 5,24g n 0,2mol
2
2
BTNT C trong X
C BTNT CO
trong X H H O
n 0,38mol n 0,38
n 0,38mol n 0,38mol
n 0,34 mol n 0,68mol
m 0,38.44 0,34.18 22,84g
