Bài tập phản ứng đề hidro hóa và cracking ankan

BÀI TẬP PHẢN ỨNG ĐỀ HIDRO HÓA VÀ CRACKING ANKAN

Nhận xét:

* Sau phản ứng thì thể tích, số mol chất khí tăng.

* Gọi n₁ , m₁ là số mol  và khối lượng ankan ban đầu; n₂, m₂ là số mol và khối lượng hỗn hợp khí sau phản ứng thì:

+  n_anken= n₂ - n₁

+ n_{ankan phản ứng}=  n₂   - n₁  (với phản ứng crackinh chỉ tạo ra 1 ankan và 1 anken)

+ nH₂ = n₂  - n₁ ( với phản ứng đề hidro hóa)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m₁ =  m₂    

- Hiệu suất phản ứng   (áp dụng cho trường hợp crackinh ankan chỉ tạo ra 1 ankan và 1 anken).

Lưu ý: Với trường hợp crakinh ankan thu được 1 anken và 1 ankan mới, sau đó ankan mới tiếp tục crackinh thì không áp dụng công thức n_{ankan phản ứng}=  n₂   - n₁ 

* Lượng CO₂ và H₂O thoát ra khí đốt cháy A bằng lượng CO₂ và H₂O thoát ra khi đốt cháy B

VÍ DỤ MINH HỌA

Ví dụ 1: Khi crakinh hoàn toàn 1 thể tích ankan X thu được 3 thể tích hỗn hợp Y, các thể tích khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Biết , xác định CTPT của ankan?

A. C₆H₁₄                      B. C₃H₈                       C. C₄H₁₀                              D. C₅H₁₂

Ví dụ 2: Cho Butan qua xúc tác ở nhiệt độ cao thu được hỗn hợp X gồm C₄H_10, C₄H₈, C₄H₆ và H₂. Tỉ khối của X so với Butan là 0,4. Nếu cho 0,6 mol X vào dung dịch Brom dư thì số mol Brom tối đa phản ứng là?

A. 0,48 mol                B. 0,24 mol                C. 0,36 mol                  D. 0,6 mol

Ví dụ 3: Crakinh 560 (l) C₄H₁₀ thu được 1036 (l) hỗn hợp gồm nhiều H-C khác nhau. Các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Tính Hiệu suất phản ứng crackinh?

A. 75%                           B. 80%                             C. 85%                                D. 90%

Ví dụ 4: Crakinh 22,4 (l) C₄H₁₀ ở đktc thu được hỗn hợp Y gồm các H-C. Đốt cháy hoàn toàn Y thu được x(g) CO₂ và y(g) H₂O. Tính giá trị x,y?

A. 176 và 180              B. 44 và 18                       C. 44 và 72                    D. 176 và 90                

Ví dụ 5: Craking n-butan thu được 35 mol hỗn hợp A gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₆, C₄H₈ và một phần butan chưa bị craking. Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Cho A  qua bình nước brom dư thấy còn lại 20 mol khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn A thì thu được x  mol CO_2.

a. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là:

A. 57,14%.                  B. 75,00%.                  C. 42,86%.                  D. 25,00%.

b. Giá trị của x là:

            A. 140.                        B. 70.                          C. 80.                          D. 40.

Lời giải

a, Gọi a là số mol C4H10 phản ứng, b là số mol C4H10 dư.

Ta có:

C4H10 -> (H2, CH4, C2H6) + (C4H8, C3H6, C2H4)

Cracking a mol C4H10 được 2a mol (H2, CH4, C2H6, C4H8, C3H6, C2H4) trong đó có: a mol (H2, CH4, C2H6) và a mol (C4H8, C3H6, C2H4).

Vậy A gồm: a mol (H2, CH4, C2H6) và a mol (C4H8, C3H6, C2H4) và b mol C4H10 dư => 2a + b =35 (1)

Không tác dụng với dd Br2 gồm: a mol (H2, CH4, C2H6) và  b mol C4H6 dư => a + b = 20 (2)

Từ (1) và (2) => a = 15, b = 5.

=> H = 15/20*100% = 75%

b, Dùng bảo toàn C suy ra mol CO2 = 4(a + b) => mol CO2 = 80 mol. Đáp án C.

Ví dụ 6: Khi crackinh hoàn toàn một thể tích ankan X thu được ba thể tích hỗn hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H₂  bằng 12. Công thức phân tử của X là:

A. C₆H₁₄.           B. C₃H₈.          C. C₄H₁₀.         D. C₅H₁₂.

Lời giải

Nhận xét: Trong phản ứng cacking M(trước) = M(sau).

Vậy: M(X) = 3M(Y). d(Y/H2) = 12 => M(Y) = 24 => M(X) = 72. => Đáp án D.

Ví dụ 7: Craking 8,8 gam propan thu được hỗn hợp A gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₃H₆ và một phần propan chưa bị craking. Biết hiệu suất phản ứng là 90%. Khối lượng phân tử trung bình của A là:

A. 39,6.                       B. 23,16.                     C. 2,315.         D. 3,96.

Lời giải

Dễ thấy: a = 0.18, b = 0.02 (a là số mol C3H8 phản ứng, b là số mol C3H8 dư).

số mol A = 2a + b = 0.38

Mtb = 8.8/0.38 = 23.16 => Đáp án B.

BÀI TẬP ÁP DỤNG

Câu 1:Crackinh C₄H₁₀ thu được hỗn hợp khí X gồm 5 hidrocacbon có d_X/He = 9,0625.Hiệu suất phản ứng crackinh?

     A. 20%.                            B. 40%.                            C. 60%.                              D. 80%.

Câu 2: Crackinh C₃H₈ thu được hỗn hợp X gồm H₂, C₂H₄, CH₄, C₃H₆, C₃H₈ có d_X/He = 10. Hiệu suất phản ứng là

     A. 10%.                            B. 20%.                            C. 30%.                               D. 40%.

Câu 3: Crackinh 8,8 gam propan thu được hỗn hợp A gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₃H₆ và một phần propan chưa bị craking. Biết hiệu suất phản ứng là 90%. Khối lượng phân tử trung bình của A là

     A. 39,6.                            B. 23,16.                          C. 2,315.                            D. 3,96.

Câu 4: Crackinh C₃H₈ thu được hỗn hợp X gồm H₂, C₂H₄, CH₄, C₃H₈ có d_X/He = k. Biết hiệu suất phản ứng crackinh là 90%. Vậy giá trị của k là

     A. 9,900.                          B. 5,790.                          C. 0,579.                             D. 0,990.

Câu 5: Crackinh 40 lít butan thu được 56 lít hỗn hợp A gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₆, C₄H₈ và một phần butan chưa bị crackinh (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất). Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là

     A. 40%.                            B. 20%.                            C. 80%.                              D. 20%.

Câu 6: Crackinh 560 lít C₄H₁₀ thu được 1036 lít hỗn hợp X gồm 5 hidrocacbon. Biết các thể tích cùng đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Vậy hiệu suất phản ứng crackinh là

     A. 75%.                            B. 80%.                            C. 85%.                               D. 90%.

Câu 7: Crackinh hỗn hợp A gồm propan và butan (trong đó có số mol bằng nhau, phần trăm mỗi phản ứng bằng nhau và có hiệu suất crackinh là 70%) thì thu được hỗn hợp X gồm H₂ và các ankan, anken. Vậy khối lượng mol trung bình của hỗn hợp X (tính theo đơn vị gam/mol) là

     A. 30.                               B. 40.                                C. 50.                                  D. 20.

Câu 8: Hỗn hợp khí A gồm etan và propan có tỉ khối so với hidro bằng 20,25 được nung nóng trong bình chứa chất xúc tác để thực hiện phản ứng đehidro hóa, thu được hỗn hợp khí B gồm H₂, các ankan và anken có tỉ khối so với hidro bằng 16,2. Tính hiệu suất phản ứng đehidro hóa biết phần trăm phản ứng của etan và propan là bằng nhau

     A. 40%.                            B. 35%.                            C. 30%.                              D. 25%.

Câu 9: Nhiệt phân nhanh CH₄ thu được hỗn hợp khí X gồm: CH₄, H₂ và C₂H₂ có d_X/He = 2,5. Hiệu suất phản ứng?

     A. 50%.                            B. 60%.                            C. 70%.                              D. 80%.

Câu 10: Nhiệt phân nhanh CH₄ thu được hỗn hợp khí X gồm: CH₄, H₂ và C₂H₂. Giá trị d_X/He có thể phù hợp là

     A. 1.                                 B. 2.                                  C. 3.                                    D. 4.

Câu 11: Crackinh hoàn toàn 11,2 lít (đktc) một ankan A thu được 22,4 lít (đktc) hỗn hợp khí B có tỉ khối đối với không khí bằng 1. Tên gọi của A là:           

     A. 2-metylbutan.            B. butan.                          C. neopentan.                    D. pentan.

Câu 12: Khi crackinh hoàn toàn 1 mol ankan X thu được 3 mol hỗn hợp Y; tỉ khối của Y so với H₂ bằng 12. Công thức phân tử của X là

     A. C₆H₁₄.                                  B. C₃H₈.                                    C. C₄H₁₀.                                     D. C₅H₁₂.

Câu 13: Khi crackinh hoàn toàn một thể tích ankan X thu được bốn thể tích hỗn hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H₂  bằng 10,75. Công thức phân tử của X là

     A. C₆H₁₄.                         B. C₃H₈.                           C. C₄H₁₀.                            D. C₅H₁₂.

Câu 14: Crakinh hoàn toàn ankan A thu được hỗn hợp X gồm H₂ và các anken, ankan có d_X/He = 7,25. Vậy A là

     A. C₅H₁₂.                         B. C₆H₁₄.                          C. C₃H₈.                             D. C₄H₁₀.                   

Câu 15: Khi crackinh hoàn toàn ankan X thu được hỗn hợp Y gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₆, C₄H₈ (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H₂ bằng 14,5. Công thức phân tử của X là

     A. C₆H₁₄.                         B. C₃H₈.                           C. C₄H₁₀.                            D. C₅H₁₂

Câu 16: Một hỗn hợp X gồm hai ankan A, B đồng đẳng kế tiếp. Crackinh 11,2 lít (đktc) hỗn hợp X thu được 22,4 lít hỗn hợp Y (đktc) gồm ankan, anken và H₂, tỉ khối hơi của Y đối với H₂ là 8,2. Vậy công thức phân tử và số mol của A, B lần lượt là:

     A. C₃H₈ (0,2 mol); C₄H₁₀ (0,3 mol).                      B. C₂H₆ (0,3 mol); C₃H₈ (0,2 mol).

     C. C₂H₆ (0,1 mol); C₃H₈ (0,4 mol).                       D. C₂H₆ (0,4 mol); C₃H₈ (0,1 mol).       

ĐÁP ÁN