Dạng toán: Phản ứng cộng Hidro

DẠNG TOÁN PHẢN ỨNG CỘNG HIDRO

I. Cơ sở lý thuyết
- Liên kết π là liên kết kém bền vững, nên chúng dễ bị đứt ra để tạo thành liên kết với các nguyên tử khác.
- Khi có mặt chất xúc tác như Ni, Pt, Pd, ở nhiệt độ thích hợp, hiđrocacbon không no cộng hiđro vào liên kết pi.
- Phương trình hoá học của phản ứng tổng quát

C_nH_2n+2-2k + kH₂ → CnH_2n+2               (1)

(k là số liên kết trong phân tử)

Ta có sơ đồ sau:

HH khí X   hh khí Y
- Tuỳ vào hiệu suất của phản ứng mà hỗn hợp Y có hiđrocacbon không no dư hay hiđro dư hay cả hai còn dư
- Dựa vào phản ứng tổng quát (1) ta thấy: 
+Trong phản ứng cộng H2, số mol khí sau phản ứng luôn giảm (nY < nX) và chính bằng số mol khí H2 phản ứng:

n_{H2 pư} = n_X-n_Y        (2)

Mặt khác theo ĐLBTKL thì m_X = m_Y

Ta có:  =                =

 =  =  :  =

=> =  =

II. Bài tập mẫu

Bài 1: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Tính số mol H₂ phản ứng?

Hướng dẫn giải:

Theo bài:

          Theo định luật bảo toàn khối lượng :  m_Y = m_X = 5,8g

          Mặt khác:

          Vậy số mol H₂ phản ứng  =  0,4 – 0,2 = 0,2 mol

V_H2 = 0,2.22,4 = 4,48l

Bài 2: Hỗn hợp X gồm 3 khí C₃H₄, C₂H₂ và H₂ cho vào bình kín dung tích 8,96 lít ở 0⁰C, áp suất 1 atm, chứa ít bột Ni, nung nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Biết tỉ khối của X so với Y là 0,75. Tính số mol H₂ tham gia phản ứng?

Hướng dẫn giải:

Ta có:  , m_Y = m_X

    Theo bài:

    Vậy số mol H₂ phản ứng  =  0,4 – 0,3 = 0,1 mol

II. Bài tập vận dụng
Bài 1: Cho 8,96l hỗn hợp X gồm C₃H₈, C₂H₂, C₃H₆, CH₄ và H₂ đi qua bột niken xúc tác nung nóng để phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng ta thu được 6,72l hỗn hợp khí Y không chứa H₂. Tính thể tích hỗn hợp các hidrocacbon có trong X?

Đáp số:  6,72 lit

Bài 2: Hỗn hợp khí X chứa H₂ và một hidrocacbon không nó có 1 liên kết đôi. Tỉ khối của X đối với H₂ là 9. Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Y không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 15. Công thức phân tử của anken là
Đáp số: C₃H₆

Bài 3: Hỗn hợp khí X gồm H₂ và C₂H₄ có tỉ khối so với He là 3,75. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5. Tính hiệu suất của phản ứng hiđro hoá ?

Hướng dẫn giải:

 = 3,75.4 = 15

 = 5.4 = 20

Tự chọn lượng chất, xem hỗn hợp X là 1 mol (n_X = 1 mol)

Ta có :  =               => n_Y =  = 0,75 mol

 n_{H2 pư} =  n_X – n_Y = 1 - 0,75 = 0,25 mol

H% = .100% = 50%.

Bài 4: hỗn hợp X gồm 3 khí C₃H₄, C₂H₂ và H₂ cho vào bình kín dung tích 9,7744 l ở 250C, áp suất 1atm, chứa bột Ni, nung nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Biết tỉ khối của X so với Y là 0,75. Tính khối lượng H₂ tham gia phản ứng?

Hướng dẫn giải:

n_X=  = 0,4 mol

Ta có d_X/Y =  = 0,75

=>n_Y = 0,3 mol

n_{H2 pư} = n_X-n_Y = 0,4-0,3=0,1

m_H2 = 0,1.2 =0,2g

Bài 5: Cho hỗn hợp X gồm C₂H₄ và H₂ có tỉ khối = 4,25. Dẫn X qua Ni nung nóng (H=75%) thu được hỗn hợp Y. Tính thể tích hỗn hợp Y (đktc)?

Hướng dẫn giải:

m_X= 4,25.2 = 8,5

Dùng sơ đồ đường chéo:

      n_H2:     2                        19,5

                                8,5                                    =   

n_C2H4 :     28                       6,5

Giả sử hỗn hợp X là 1 mol =>  =  = o,75 mol

=0,25 mol => H₂ dư so với C₂H₄.

Phản ứng: C₂H₄ + H₂  C₂H₆

Áp dụng [4]: n_{C2H4 pư}  =_pư =  = 0,1825 mol

n_Y = n_X - _{phản ứng}  = 1 – 0,1825 =0,8125 mol

V_Y = 0,8125.22,4 = 18,2 l