Bài toán đốt cháy hidrocacbon

BÀI TOÁN ĐỐT CHÁY HIDROCACBON

I.Phương pháp

Hidrocacbon C_xH_y hoặc C_nH_2n+2-2k (n

C_nH_2n+2-2k +  O2 →nCO₂ + (n+1-k)H₂O

*Dựa vào sản phẩm của phản ứng đốt cháy hidrocacbon:

- n_H2O>n_CO2 =>CTPT C_nH_2n+2 và n_CnH2n+2 = n_H2O – n_CO2

- n_H2O=n_CO2 =>CTPT C_nH2_n

- n_H2O<n_CO2 =>CTPT C_nH_2n-2 và _nCnH2n+2 = n_CO2 – n_H2O

*Thường áp dụng ĐLBT nguyên tố và bảo toàn khối lượng

BTKL: m_CxHy + m_O2pu = m_CO2 + m_H2O

BTNT: n_C(CxHy) = n_C(CO2)           n_H(CxHy) = n_H(H2O)

=>m_{CxHy pư} = m_C +m_H = 12.n_CO2 + 2n_H2O

n_{O2 pư} = n_CO2 + n_H2O

*Một số công thức cần nhớ:

- Khối lượng trung bình:  =

- Số nguyên tử C =

- Số nguyên tử  =

*Thường cho sản phẩm cháy thu được dẫn qua bình (1) đựng chất hấp thụ H₂O: P₂O₅, H₂SO₄ đặc, CaCl₂…bình (2) đựng chát hấp thụ CO₂ như: NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂…

Khi đó khối lượng bình (1) tăng = m_H2O

Khối lượng bình (2) tăng = m_CO2

- Nếu cho toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ca(OH)2, Ba(OH)2 thì khối lượng bình tăng = m_CO2 +m_H2O. Khi đó khối lượng dung dịch tăng hoặc giảm so với khối lượng dung dịch ban đầu

+Khối lượng dung dịch tăng:    = (m_CO2+m_H2O) - m

+Khối lượng dung dịch giảm:   = m -( m_CO2+m_H2O)

II. Bài tập mẫu

Bài 1:

Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hỗn hợp A gồm 2 hidrocacbon no thu được 9,45g H₂O. Cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂ dư thì khối lượng kết tủa thu được là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

n_H2O = 9,45/18 = 0,525

n_A = n_H2O – n_CO2   =>n_CO2 = n_H2O – n_A =0,525-0,15 = 0,375 mol

n_CaCO3 = n_CO2 = 0,375 mol

=>m_CaCO3 = 0,375.100 = 37,5g

Bài 2:

Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A gồm 2 hidrocacbon liên tiếp trong dãy đồng đẳng thu được 22,4l khí CO₂(đktc) và 25,2g H₂O. Xác định 2 hidrocacbon đó?

Hướng dẫn giải:

n_H2O = 25,2/18 = 1,4 mol

n_CO2 = 1 mol

n_H2O>n_CO2   

=>n_A = n_H2O – n_CO2 = 1,4 -1 = 0,4

=> =  =  = 2,5

=>C₂H₆ và C₃H₈

Bài 3:

Đốt cháy hoàn toàn V(l) C₂H₂ thu được CO₂ và H₂O có tổng khối lượng 25,2g. Nếu cho sản phẩm cháy đi qua Ca(OH)₂ dư thu được 4,5g kết tủa.Tính giá trị V?

Hướng dẫn giải:

n_CO2 = n_CaCO3 = 4,5/100 = 0,45 mol

=>n_H2O =  = 0,3 mol

n_C2H2 = n_CO2 – n_H2O = 0,45 – 0,3 = 0,15 mol

V_C2H2 = 0,15.22,4 = 3,36l

Bài 4:

Đốt cháy hoàn toàn một lượng hidrocacbon X. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dd Ba(OH)₂ dư tạo 29,55g kết tủa, dd sau phản ứng có khối lượng giảm 19,35g so với dd ba(OH)₂ ban đầu. Xác định CTPT của X?

Hướng dẫn giải:

n_CO2 = n_BaCO3 = 29,55/197 = 0,15 mol

Khối lượng dd giảm = m_BaCO3 –(m_CO2 + m_H2O)

=>29,55 – (0,15.44 + m_H2O) = 19,35

=>m_H2O = 3,6g

=>n_H2O = 0,2 mol

n_H2O > n_CO2

=>X là hidrocacbon no

n_X = n_H2O – n_CO2 = 0,2 – 0,15 = 0,05

Số nguyên tử C trong X =  = 0,15/0,05 = 3

Bài 5:

Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên goodm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 l CO2 (đktc) và 9,9g H2O. Tính thể tích không khí (đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên?

Hướng dẫn giải:

n_O2 = n_CO2 + n_H2O =  + . = 0,0625 mol

V_kk = 5.V_O2 = 5.0,0625.22,4 = 70l

Bài 6:

Hỗn hợp hidrocacbon X và oxi có tỉ lệ số mol tương ứng là 1 : 10. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp trên thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y qua dd H₂SO₄ đặc thu được hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H₂ là 19. CTPT của X?

Hướng dẫn giải:

Chọn số mol các chất theo đúng hệ số phản ứng

Chỉ có giá trị x=4, y = 8 là thỏa mãn

=>CTPT là C₄H₈

III.Bài tập vận dụng

Bài 1:

Đốt cháy hoàn toàn 6,72 l khí etilen C₂H₄ (đktc)

a)Viết phương trình phản ứng

b)Tính thể tích không khí cần dùng để đốt cháy hết lượng etilen ở trên, biết rằng oxi chiếm 1/5 thể tích không khí

c)Dẫn toàn bộ lượng khí CO₂ sinh ra ở trên vào 500ml dung dịch NaOH 1M. Muối nào được tạo thành?Khối lượng bao nhiêu g?

Đáp số:

a)V_kk = 100,8l

b)m_NaHCO3 = 42g

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,48l khí metan. Hãy tính:

a)Thể tích không khí cần dùng biết oxi chiếm 20% thể tích không khí

b)Thể tích CO₂ sinh ra?

c)Nếu dùng 500ml NaOH 0,5M hấp thụ toàn bộ lượng CO₂ sinh ra ở trên. Muối nào được tạo thành? Khối lượng bao nhiêu? (các thể tích đó ở đktc)

Đáp số:

b)V_CO2 = 0,2.22,4 = 4,48l

c)        m_Na2CO3 = 5,3g

          m_NaHCO3 = 12,6g

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 8,96l khí axetilen. Hãy tính:

a)Thể tích oxi cần dùng?

b)Thể tích CO₂ sinh ra

c)Nếu dùng dung dịch KOH 0,5M lấy dư hấp thu toàn bộ lượng CO₂.Tính thể tích KOH phản ứng?

b)V_CO2 = 8,96l

m_Na2CO3 = 1,6l

Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn V (l) khí Metan. Dẫn lượng CO₂ sinh ra ở trên vào dung dịch NaOH (ddA). Biết rằng:

-         Cho từ từ dung dịch HCl vào ddA thì phải mất 50ml ddHCl 1M mới bắt đầu thấy thoát khí ra.

-         Cho dd Ba(OH)₂ dư vào ddA thu được 7,88 g kết tủa. Hỏi dd A chứa những muối nào?

Hướng dẫn giải:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

n_HCl = 0,05.1 = 0,05 mol

n_BaCO3 = 7,88/197 = 0,04 mol

TH1: CO₂ phản ứng với dd NaOH chỉ tạo NaHCO₃ và CO₂ dư

NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O

0,05            0,05

NaHCO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + NaOH + H₂O

0,05                               0,05

nBaCO₃ = 0,05 (sai với điều kiện đề bài nêu ra nên trường hợp này loại)

TH2: CO₂ phản ứng với ddNaOH tạo 2 muối NaHCO₃ và Na₂CO₃

Khi cho từ từ dd HCl và dd A thì mới bắt đầu có khí bay ra

=>phản ứng dừng lại ở giai đoạn tạo muối axit

Na₂CO₃ + HCl → NaHCO₃ + NaCl            (3)

0,05            0,05

Dd A tác dụng với dd ba(OH)2

Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + 2NaOH    (4)

0,05                               0,05

NaHCO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + NaOH + H2O (5)

Theo phản ứng (3) nNa₂CO₃ = nHCl = 0,05 mol

Theo phản ứng (4) nBaCO₃ = nNa₂CO₃ = 0,05 (khác với bài ra)

=>TH này loại

Vậy dd A chứa muối Na₂CO₃ và NaOH dư

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn V(l) C₃H₇ thu được CO₂ và H₂O có khối lượng 30g. Nếu cho sản phẩm cháy qua dd Ba(OH)₂ dư thu được 118,2g kết tủa. Tính V?

Đáp số: 4,48l

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 4,48l khí etilen.

a)Tính thể tích không khí (chứa 1/5 oxi) cần dùng?

b)Tính khối lượng CO₂?

c)Dẫn toàn bộ lượng CO₂ thu dược qua dd KOH dư. Tính khối lượng muối tạo thành? Các thể tích khí đo ở đktc

Đáp số:

a)V_kk = 67,2l

b)m_CO2 = 17,6g

c)m_K2CO3 = 55,2g