Bài 22.9 trang 32 SBT hóa học 11

Đề bài

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 \({N_{{2}}}\) ở cùng điều kiện. Đốt cháy hoàn toàn 6,45 g M thì thu được 7,65 g \({H_{{2}}}O\) và 6,72 lít \({CO_{{2}}}\) (đktc).

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

Phương pháp giải - Xem chi tiết

+) Tính số mol 2 chất có trong 6,45 g M

+) Khi đốt hỗn hợp M, thu được \({H_{{2}}}O\) và \({CO_{{2}}}\) ; vậy các chất trong hỗn hợp phải chứa C và H, có thể có O.  Công thức phân tử hai chất đó là \({C_{{x}}}{H_{y}}{O_{z}}\) và \({C_{{x+1}}}{H_{y+2}}{O_{z}}\) (x, y nguyên và > 0 ; z nguyên và > 0).

+) Giả sử trong 6,45 g M có a mol \({C_{{x}}}{H_{y}}{O_{z}}\) và b mol \({C_{{x+1}}}{H_{y+2}}{O_{z}}\)

+) PTHH:

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

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

+) Dựa vào PTHH và dữ kiện đề bài lập hệ phương trình, biến đổi hệ phương trình để tìm a, b, x, y \( \to\) CTPT các chất trong M

+) Tính thành phần phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M.

Lời giải chi tiết

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

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

Khi đốt hỗn hợp M, thu được \({H_{{2}}}O\) và \({CO_{{2}}}\) ; 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 hơn nhau 1 nhóm \({C}{H_{2}}\)) nên công thức phân tử hai chất đó là \({C_{{x}}}{H_{y}}{O_{z}}\) và \({C_{{x+1}}}{H_{y+2}}{O_{z}}\)(x, y nguyên và > 0 ; z nguyên và > 0).

Giả sử trong 6,45 g M có a mol \({C_{{x}}}{H_{y}}{O_{z}}\) và b mol \({C_{{x+1}}}{H_{y+2}}{O_{z}}\)

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

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

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

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

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

Số mol \({CO_{{2}}}\): xa + (x + 1)b = \(\dfrac{{6,72}}{{22,4}}\) = 0,3 (mol) (3)

Số mol \({H_2}O\): \(\dfrac{{y{\rm{a + }}(y + 2)b}}{2} = \dfrac{{7,65}}{{18}}\) = 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 - 0,125x 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 \({C_{{2}}}{H_{6}}{O}\) chiếm \(\dfrac{{0,075.46}}{{6.45}}\). 100% = 53,5%.

Khối lượng \({C_{{3}}}{H_{8}}{O}\) chiếm \(\dfrac{{0,05.60}}{{6.45}}\). 100% = 46,5%.