4 dạng bài tập về hydrocarbon không no trong đề thi Đại học (có lời giải)

Với 4 dạng bài tập về hydrocarbon không no trong đề thi Đại học có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập về hydrocarbon không no trong đề thi Đại học.

4 dạng bài tập về hydrocarbon không no trong đề thi Đại học (có lời giải)

Bài giảng: Phương pháp giải bài toán đốt cháy hydrocarbon - Cô Nguyễn Thị Nhàn (Giáo viên VietJack)

Hydrocarbon không no gồm:

+ alkene: C_nH_2n ( n ≥ 2)

+ alkyne: C_nH_2n-2 ( n ≥ 2)

+ alkadien: C_nH_{2n -2} (n ≥ 3)

Dạng 1: Phản ứng cộng (H₂, Br₂,...)

Phương pháp

+ alkene chứa 1 liên kết ℼ ⇒ n_alkene : n_H2 (n_Br2) = 1 : 1

+ alkyne chứa 2 liên kết ℼ ⇒ n_alkyne : n_H2(n_Br2) = 1 : 2

+ Sử dụng phương pháp bảo toàn liên kết:

n_{liên kết ℼ} = n_H2 (n_Br2)

+ Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng:

m_trước = m_sau ⇒

+ n_{khí giảm} = n_{H2 pư} = n_{alkene pư} = n_{alkane sinh ra}

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1 : Cho hỗn hợp X gồm 2 olefin qua bình đựng dung dịch brom, khi phản ứng xong có 16g brom tham gia phản ứng. Tổng số mol của 2 alkene là:

A. 0,01.    B. 0,5.    C. 0,05.    D. 0,1.

Hướng dẫn giải:

n_alkene = n_{Br2 phản ứng} = 0,1

⇒ Đáp án D.

Ví dụ 2 : Cho hỗn hợp X gồm 1 alkene và H₂ tỉ khối hơi so với He =3,33. Cho X qua Ni nung nóng, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối hơi so với He = 4. Tìm công thức phân tử của alkene.

A. C₂H₄     B. C₃H₆     C. C₄H₈     D. C₅H₁₀

Hướng dẫn giải:

Ta có: M_X = 3,33.4 = 13,32; M_Y = 4.4 = 16

M_Y = 16 ⇒ trong hỗn hợp Y có H₂, alkene phản ứng hết H₂ dư

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_X = m_Y

Giả sử N_X = 400 mol; n_Y = 333 mol

n_{alkene pư} = n_X - n_Y = 400 - 333 = 67 (mol)

n_H2(X) = 400 – 67 = 333 mol

Ta có sơ đồ đường chéo:

Công thức phân tử alkene là: C₅H₁₀

⇒ Đáp án D

Ví dụ 3 : Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H₂ và 0,1 mol vinylacetylene. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng. Giá trị của m là

A. 32,0     B. 8,0     C. 3,2     D. 16,0

Hướng dẫn giải:

vinylacetylene: phân tử có 3 liên kết ℼ

n_ℼ = 3.0,1 = 0,3 mol; n_X = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol.

m_X = 0,3.2 + 0,1.52 = 5,8 gam = m_Y

M_Y = 29 ⇒ n Y = 0,2 mol

n_{H2 phản ứng} = n_{khí giảm} = n_X – n_Y = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol.

Bảo toàn liên kết: n_ℼ = n_{H2 pư} + n_Br2 = 0,3 mol

⇒ n_Br2 = 0,3 – 0,2 = 0,1mol

⇒ Đáp án D.

Ví dụ 4 : Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,06 mol C₂H₂, 0,05 mol C₃H₆ và 0,07 mol H₂ với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y gồm C₂H₆, C₂H₄, C₃H₈, C₂H₂ dư, C₃H₆ dư và H₂ dư. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y rồi cho sản phẩm hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong dư. Khối lượng bình dung dịch nặng thêm là:

A. 5,04 gam.    B. 11,88 gam.    C. 16,92 gam.     D. 6,84 gam.

Hướng dẫn giải:

Đốt Y cũng bằng đốt cháy X:

C₂H₂ → 2CO₂ + H₂O

0,06 →    0,12   0,06 (mol)

C₃H₆ → 3CO₂ + 3H₂O

0,05 → 0,15    0,15 (mol)

H₂ → H₂O

0,07 →     0,07 (mol)

Khối lượng bình tăng bằng khối lượng CO₂ và khối lượng H₂O.

⇒ m_{bình tăng} = (0,12 + 0,15).44 + (0,06 + 0,15 + 0,07).18 = 16,92g

⇒ Đáp án C.

Ví dụ 5 : Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,06 mol C₂H₂ và 0,04 mol H₂ với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Dẫn toàn bộ hỗn hợp Y từ từ qua bình đựng Br₂ dư thì còn lại 0,448l hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối so với O₂ là 0,5. Khối lượng bình dung dịch Br₂ tăng là:

A. 1,2g     B. 1,04g     C. 1,64g     D. 1,32g

Hướng dẫn giải:

n_Z = 0,02 mol; M_Z = 16 ⇒ m_Z = 0,32g

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_X = m_Y = 0,06.26 + 0,04.2 = 1,64g.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_X = m_Y + m_{khí bị hấp thụ ở bình Br2}

⇒ m_{bình brom tăng} = m_x – m_z = 1,64 - 0,32 = 1,32 g.

⇒ Đáp án D.

Ví dụ 6 : Hỗn hợp X gồm H₂ và C₃H₆ có tỉ khối so với He bằng 5,5. Cho X qua xúc tác Ni, nung nóng thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với He bằng 6,875. Hiệu suất phản ứng hiđro hóa alkene là

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

Hướng dẫn giải:

Giả sử có n_X = 1⇒ m_X = 1.5,5.4 = 22g

Sử dụng sơ đồ đường chéo ⇒n_H2 = n_C3H6 = 0,5 mol.

Bảo toàn khối lượng: m_Y = m_X = 22(g) ⇒ n_Y = 22 : 27,5 = 0,8 mol.

⇒ n_{C3H6 phản ứng} = n_{khí giảm} = n_X – n_Y = 0,2 mol

H% = 0,2/0,5× 100% = 40%

⇒ Đáp án D

Dạng 2: Phản ứng đốt cháy

Phương pháp

+ Đốt cháy alkene: n_H2O = n_CO2

+ Đốt cháy alkyne: n_CO2 – n_H2O = n_alkyne

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1 : Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm etan và etilen, thu được 3,36 lít CO₂ (đktc) và 3,60 gam H₂O. % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X là:

A. C₂H₆: 50%; C₂H₄: 50%    B. C₂H₆: 60%; C₂H₄: 40%

C. C₂H₆: 66,7%; C₂H₄: 33,3%    D. C₂H₆: 75%; C₂H₄: 25%

A. 2,24    B. 1,12    C. 3,36    D. 1,68

Hướng dẫn giải:

n_CO2 = 0,15 mol; n_H2O = 0,2 mol.

Ta có: n_H2O – n_CO2 = n_alkane = n_C2H6 = 0,05 mol;

Bảo toàn C: n_CO2 = 2n_C2H6 + 2n_C2H4 ⇒ n_C2H4 = 0,025 mol

%V_C2H6 = 0,05/(0,05+0,025).100% = 66,7%

⇒%V_C2H4 = 33,3%

⇒ Đáp án C

Ví dụ 2 : Đốt cháy hoàn toàn 2 hydrocarbon mạch hở liên tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Sản phẩm cháy lần lượt cho qua bình 1 đựng H₂SO₄ đặc và bình 2 đựng KOH đặc, dư thấy khối lượng bình 1 tăng 2,7 gam và bình 2 tăng 11 gam. Hai hydrocarbon đó là:

A. C₂H₂; C₃H₄.    B. C₂H₄; C₃H₆.    C. C₂H₆; C₃H₈.    D. C₃H₄; C₄H₆.

Hướng dẫn giải:

Chọn đáp án C

Bình 1 tăng 2,7g ⇒ n_H2O = 0,15 mol.

Bình 2 tăng 11 gam ⇒ n_CO2 = 0,25 mol.

Nhận thấy n_H2O < n_CO2 ⇒ 2 C_xH_y thuộc dãy đồng đẳng của alkyne hoặc alkadien (C_nH_2n-2).

⇒ n_CnH2n-2= n_CO2 – n_H2O = 0,1 mol

⇒ C_{trung bình} = n_CO2 : n_CnH2n-2 = 0,25 : 0,1 = 2,5 ⇒ C₂H₂ và C₃H₄

⇒ Đáp án A

Ví dụ 3 : Dẫn 2,8 lít hỗn hợp khí X gồm hai hydrocarbon mạch hở vào bình đựng dung dịch brom (dư). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, có 16 gam brom đã phản ứng và còn lại 1,68 lít khí thoát ra. Nếu đốt cháy hoàn toàn 2,8 lít X thì sinh ra 5,04 lít khí CO₂(các thể tích khí đều đo ở đktc). Công thức phân tử của hai hydrocarbon trong hỗn hợp X là

A. CH₄ và C₃H₆.    B. C₂H₆ và C₃H₄.

C. CH₄ và C₄H₆.    D. CH₄ và C₃H₄.

Hướng dẫn giải:

n_X = 0,125 mol

X đi qua dung dịch brom thu được 1,68 lít khí ⇒ X có alkane

n_CnH2n + 2 = 1,68 : 22,4 = 0,075 mol ⇒ n_CxHy= 0,05 mol

n_CO2 = 0,225 mol

Số C trung bình = 0,225 : 0,125 ≈ 1,8 ⇒ alkane là CH₄.

Ta có: n_CO2 = 0,075 + 0,05m = 0,225 ⇒ m = 3

n_Br2 = 16 : 160 = 0,1 mol = 2n_CxHy

⇒ C_xH_y còn lại có 2 liên kết ℼ (C_mH_2m–2) ⇒ C₃H₄

⇒ Đáp án D

Dạng 3: Phản ứng trùng hợp của alkene, alkadien

Phương pháp:

Tất cả các hợp chất có chứa liên kết đôi có thể tham gia phản ứng trùng hợp

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1 : Cho sơ đồ tổng hợp poli vinyl chloride PVC như sau:

Để tổng hợp 1 tấn PVC thì cần bao nhiêu m³ khí thiên nhiên ( chứa 95% methane) ở đktc?

A. 5883    B. 5888    C. 5683    D. 5970

Hướng dẫn giải:

H_chung = 15%.95%.90% = 12,825%

Sơ đồ điều chế:

V_CH4 = 3,992.1000/16 .22,4 = 5889m³ ⇒ V_{khí thiên nhiên} = 5889 : 95% = 5883m³

⇒ Đáp án A

Ví dụ 2 : Từ 4 tấn C₂H₄ có chứa 30% tạp chất có thể điều chế bao nhiêu tấn PE ? (Biết hiệu suất phản ứng là 90%)

A. 2,55    B. 2,8    C. 2,52     D. 3,6

Hướng dẫn giải:

nC₂H₄ → (- CH₂ –CH₂)_n

m_etylen = 4.70% = 2,8 tấn

⇒ m_{PE thu được} = 2,8. 0,9 = 2,52 tấn

⇒ Đáp án C

Ví dụ 3 : Người ta sản xuất cao su Buna từ gỗ theo sơ đồ sau: (trong ngoặc là hiệu suất phản ứng của mỗi phương trình)

Tính lượng gỗ cần thiết để sản xuất được 1 tấn cao su, giả sử trong gỗ chứa 50% Cellulose?

A. 35,714 tấn.    B. 17,857 tấn.    C. 8,929 tấn.    D. 18,365 tấn.

Hướng dẫn giải:

H_chung = 35%.80%.60%.100% = 16,8%

m_gỗ = 17,857 : 50% = 35,714 tấn

⇒ Đáp án A

Dạng 4: Phản ứng thế alkyne - 1

Phương pháp :

Nhưng alkyne có liên kết 3 đầu mạch ( alkyne -1) sẽ tham gia phản ứng thế Ag với AgNO₃/NH₃

TQ:

Chú ý: Với acetylene phản ứng thế Ag theo tỉ lệ 1 : 2 tạo ra C₂Ag₂

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1 : Nung 896 ml C₂H₂ và 1,12 lít H₂ (đktc) với Ni (với hiệu suất H = 100%) được hỗn hợp X gồm 3 chất. Dẫn X qua dung dịch AgNO₃ trong NH₃ dư, được 2,4 gam kết tủa. Số mol của phân tử khối lớn nhất trong X là

A. 0,01 mol.    B. 0,03 mol.    C. 0,02 mol.     D. 0,015 mol.

Hướng dẫn giải:

n_C2H2 = 0,04 mol; n_H2 = 0,05 mol

Hỗn hợp X gồm C₂H₆, C₂H₄ và C₂H₂.

Với n_{C2H2 dư} = n_C2Ag2 = 2,4/240 = 0,01 mol.

+ Đặt n_C2H6 = a và n_C2H4 = b ta có:

Bảo toàn số mol H₂ đã pứ:n_H2 = 2n_C2H6 + 2n_C2H4 = 2a + b = 0,05 (1).

Bảo toàn cacbon: 2n_C2H2 = 2 (n_C2H6 + n_C2H4 + n_{C2H2 dư})

⇒ a + b = 0,04 – 0,01 = 0,03 (2).

Từ (1)(2) ⇒ n_C2H6 = a = 0,02 mol ⇒ Đáp án C

Ví dụ 2 : Hỗn hợp khí X gồm etilen và propin. Cho a mol X tác dụng với lượng dư dd AgNO₃ trong NH₃ thu được 22,05 gam kết tủa. Mặt khác a mol X phản ứng tối đa với 0,40 mol H₂. Giá trị của a là

A. 0,40.    B. 0,35.    C. 0,55.    D. 0,25.

Hướng dẫn giải:

n_C2H4 = x và n_C3H4 = y.

n_H2 = x +2y = 0,4 (1).

m↓ = 147y = 22,05 (2).

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,1 và y = 0,15

⇒ a= x + y = 0,25 ⇒ Đáp án D

Ví dụ 3 : Cho 7,8 gam acetylene vào nước có xúc tác H₂SO₄ ở 80^oC, hiệu suất phản ứng này là H%. Cho toàn bộ hỗn hợp thu được sau phản ứng vào dung dịch AgNO₃ dư trong NH₃ thì thu được 66,96 gam kết tủa. Giá trị H là

A. 30%.    B. 70%.    C. 93%.    D. 73%.

Hướng dẫn giải:

C₂H₂ + H₂O ^80oC→ CH₃CHO.

Đặt n_{C2H2 phản ứng} = x; n_{C2H2 dư} = y.

⇒ n_{C2H2 ban đầu} = x + y = 0,3 mol (1)

Kết tủa gồm x mol C₂Ag₂ và 2y mol Ag.

⇒ m↓ = 240x + 108 × 2y = 66,96(g) (2)

⇒ Từ (1)(2) ⇒ x = 0,09 mol; y = 0,21 mol.

H% = 0,21/0,3× 100% = 70% ⇒ Đáp án B

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học lớp 11 có trong đề thi Tốt nghiệp THPT khác:

• Dạng 1: Bài tập tính chất hóa học của alkene, alkadien, alkyne
• Dạng 2: Dạng bài tập Đồng phân, danh pháp của alkene, alkadien, alkyne
• Dạng 3: Phản ứng cộng của alkene, alkadien, alkyne
• Dạng 4: Phản ứng đốt cháy của alkene, alkadien, alkyne
• Dạng 5: Phản ứng oxi hóa alkene, alkadien, alkyne
• Dạng 6: Phản ứng của alkyne với AgNO₃ (Phản ứng thế hidro của Ank-1-yne)

---