Cho Alkene X làm mất màu vừa hết 150 mL dung dịch bromine 0,1 M, sau phản ứng khối lượng bình Br2 tăng 1,05 gam. Xác định công thức phân tử, viết các công thức cấu tạo có thể có của X

Question

Accepted Answer

Để giải bài toán này, trước tiên chúng ta cần tính số mol Br2 đã phản ứng.

Dung dịch bromine có nồng độ 0,1 M và thể tích 150 mL (0,150 L), nên số mol Br2 sẽ là:

$$ 
n_{Br2} = C \times V = 0,1 \, \text{mol/L} \times 0,150 \, \text{L} = 0,015 \, \text{mol} 
$$

Theo phương trình phản ứng của alkene với bromine, mỗi mol alkene sẽ phản ứng với 1 mol Br2 để tạo ra dibrom.

Khối lượng Br2 tăng 1,05 gam, do đó số mol Br2 tương ứng với khối lượng đó là:

$$
n_{Br2} = \frac{1,05 \, \text{g}}{M_{Br2}} = \frac{1,05 \, \text{g}}{160 \, \text{g/mol}} \approx 0,00656 \, \text{mol}
$$

Vì vậy, từ phản ứng mất màu brom, chúng ta thấy rằng alkene X đã phản ứng với 0,015 mol Br2.

Theo lý thuyết, phản ứng của alkene với brom tạo ra dibrom, tức là mỗi alkene sẽ sử dụng một số mol brom tương đương với số mol alkene. Điều này có nghĩa là 0,015 mol Br2 đã phản ứng với 0,015 mol alkene.

Bây giờ, chúng ta sẽ xác định khối lượng mol của alkene X.

Giả sử công thức phân tử của X là C_nH_m, từ đó ta có:

$$
n_{X} = \text{số mol của X} = 0,015 \, \text{mol}
$$

Khối lượng mol X sẽ được tính bằng cách:

$$
M_{X} = \frac{m_{X}}{n_{X}} = \frac{m_{Br2}}{n_{Br2}} \times \frac{M_{Br2}}{2} = \frac{1,05}{0,015} \times 160 \approx 1120 \, \text{g/mol} 
$$

Điều này có vẻ không hợp lý, vì khối lượng mol quá cao.

Chúng ta cần xem lại cách tính. Chúng ta biết rằng mỗi alkene có thể phản ứng với 2 nguyên tử brom để tạo thành một sản phẩm dibrom. Do đó, tổng số mol brom phản ứng phải là gấp đôi số mol của alkene.

Kết luận rằng số mol của alkene X là 0,015 mol.

Sử dụng công thức hóa học:

Giả sử công thức phân tử là C_nH_m, mà n=2 và m=4 sẽ cho ra ethylene (C2H4).

Các công thức cấu tạo có thể có của X bao gồm:

1. Ethylene (C2H4)
2. Propylene (C3H6) - có thể tồn tại nhưng sẽ không đáp ứng các tiêu chí tính toán ở trên.
3. Các đồng phân khác nhưng có chứa ít nhất 2 nguyên tử carbon.

Vậy nên, công thức phân tử khả thi nhất cho alkene X là C2H4 (ethylene).