Cách giải bài tập Phản ứng đề hidro hóa và cracking alkane (hay, chi tiết)

---

---

Bài viết Cách giải bài tập Phản ứng đề hidro hóa và cracking alkane với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Phản ứng đề hidro hóa và cracking alkane.

Cách giải bài tập Phản ứng đề hidro hóa và cracking alkane (hay, chi tiết)

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

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

- Dưới tác dụng của nhiệt độ, xúc tác, alkane có thể phản ứng theo nhiều hướng:

Phản ứng cracking: alkane −^{tº, xt}→ alkane KHÁC + alkene (làm mất màu dd brom)

Phản ứng đề hydro hóa: alkane −^{tº, xt}→ alkene + H₂

Ví dụ:

C₃H₈ −^{tº, xt}→ CH₄ + C₂H₄ (CH₂=CH₂)

C₃H₈ −^{tº, xt}→ C₃H₆ (CH₂=CH–CH₃) + H₂

Đặc biệt, trong điều kiện thích hợp phản ứng còn có thể:

+ Tạo ra alkyne: Ví dụ: 2CH₄ −^{1500ºC, lln}→ CH≡CH + 3H₂

+ Tạo ra cabon và hydro: Ví dụ: CH₄ −^{tº, xt}→ C (rắn) + 2H₂

- Phản ứng không làm thay đổi khối lượng hỗn hợp:

m_{trước phản ứng} = m_{sau phản ứng} ⇒ M_đ/M_s = n_s/n_đ

hàm lượng C và H trước và sau phản ứng là như nhau ⇒ đốt cháy hỗn hợp sau phản ứng được qui về đốt cháy hỗn hợp trước phản ứng.

- Phản ứng luôn làm tăng số mol khí: n_sau > n_trước ⇒ P_sau > P_đầu ⇒ M_tb sau < M_tb đầu (vì m_đầu = m_sau)

Ví dụ: C₃H₈ −^{tº, xt}→ CH₄ + C₂H₄ ⇒ nsau = 2. Nđầu

- Số mol alkene sinh ra : n_alkene = n_s – n_đ; Hiệu suất phản ứng: H = (n_s- n_đ)/n_đ .100%

Ví dụ minh họa

Bài 1: cracking butan thu được 35 mol hh A gồm CH₄, C₂H₆, H₂, C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈ và C₄H₁₀ dư. Dẫn A lội qua bình nước brom dư thấy có 20 mol khí đi ra khỏi bình (biết rằng chỉ có C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈ phản ứng với Br₂ và đều theo tỉ lệ số mol 1:1). Nếu đốt cháy hoàn toàn A thì thu được a mol CO₂.

a. Tính hiệu suất phản ứng tạo hh A.

b. Tính giá trị của a.

Lời giải:

a. Phương trình phản ứng:

C₄H₁₀ −^{tº, xt}→ CH₄ + C₃H₆

C₄H₁₀ −^{tº, xt}→ C₂H₆ + C₂H₄

C₄H₁₀ −^{tº, xt}→ H₂ + C₄H₈

Số mol alkene thu được: n_alkene= 35 - 20 = 15mol

Số mol butan ban đầu là: n_đ = n_butan = n_s - n_alkene = 35 – 15 = 20 mol

Hiệu suất cracking butan là H = (n_s- n_đ)/n_đ .100% = (35-20)/20.100% = 75%

b. Đốt cháy hỗn hợp A là đốt chay butan:

C₄H₁₀ + 11/2O₂ → 4CO₂ + 5H₂O

20                                80 mol

Vậy số mol CO₂ thu được khi đốt cháy hỗn hợp A là 80 mol

Bài 2: Craking m gam n-butan thu được hợp A gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₆, C₄H₈ và một phần butan chưa bị craking. Đốt cháy hoàn toàn A thu được 9 gam H₂O và 17,6 gam CO₂. Giá trị của m là

Lời giải:

n_butan = n_H2O – n_CO2 = 9/18 - 17,6/44 = 0,1 mol; m = 0,1.58 = 5,8 gam

Bài 3: cracking propane thu được 67,2 lít (đktc) hỗn hợp X gồm H₂, C₃H₆, CH₄, C₂H₄, C₃H₈. Dẫn toàn bộ X vào bình đựng dung dịch Br₂ dư thì thấy có 160 gam brom phản ứng (biết rằng chỉ có C₂H₄, C₃H₆ phản ứng với Br₂ và đều theo tỉ lệ số mol 1:1). Vậy % propane đã phản ứng là:

Lời giải:

n_X = 67,2/22,4 = 3 mol; n_alkene = n_Br2 = 160/160 = 1 mol; n_propan = 3-1 = 2 mol; H = (3-2)/2.100% = 50%

Bài 4: Đề hidro hóa hỗn hợp A gồm: C₂H₆, C₃H₈ , C₄H₁₀. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí B, dA/B =1,75. % alkane bị đề hiadro hóa là:

Lời giải:

M_A/M_B = 1,75 ⇒ H = (M_A- M_B)/M_B .100% = (1,75-1)/1 .100% = 75%

Bài 5: Một hỗn hợp X gồm hai alkane A, B đồng đẳng kế tiếp. cracking 11,2 lít (đktc) hỗn hợp X thu được 22,4 lít hỗn hợp Y (đktc) gồm alkane, alkene và H₂, tỉ khối hơi của Yđối với H₂ là 8,2. Vậy công thức phân tử và số mol của A, B lần lượt là:

Lời giải:

M_Y/M_X = n_X/n_Y = 1/2 ; M_Y = 8,2.2 = 16,4; M_X = 16,4.2 = 32,8 = 14n_tb + 2 ⇒ n_tb = 2,2

CTPT của A và B lần lượt là: C₂H₆ ; C₃H₈; n_A/n_B = 4/1 = 0,4/0,1

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Khi cracking hoàn toàn một thể tích alkane 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:

Đáp án: D

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.

Bài 2: Craking 8,8 gam propane thu được hỗn hợp A gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₃H₆ và một phần propane 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:

Đáp án: B

Ta có: a = 0.18, b = 0.02 (a là số mol C₃H₈ phản ứng, b là số mol C₃H₈dư).

số mol A = 2a + b = 0.38

M_tb = 8.8/0.38 = 23.16

Bài 3: Craking 2,24 lít butan thu được hỗn hợp A gồm H₂, CH₄ ,C₂H₄ ,C₂H₆ C₃H₆, C₄H₈, C₄H₁₀. Hỗn hợp khí A phản ứng vừa đủ với 100 ml dung dịch Br₂ 0,2 M. Hiệu suất phản ứng cracking butan là:

A. 80%.        B. 75%.        C. 25%.        D. 20%.

Lời giải:

Đáp án: D

n_alkene = n_Br2 = 0,02 mol; n_butan = 2,24/22,4 = 0,1 mol; n_A = 0,1 + 0,02 = 0,12 mol;

H = (0,12-0,1)/0,1=20%

Bài 4: cracking 8,8 gam propane thu được hh A gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₃H₆ và một phần propane chưa bị cracking. Biết % propane 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:

Đáp án: B

n_propan = 8,8/44 = 0,2 mol; H = (n_A- n_propan)/n_propan .100% ⇒ n_A = 0,38 mol ⇒ M_A = 8,8/0,38 =23,16 g/mol

Bài 5: Khi cracking hoàn toàn V lit alkane X thu được 3V lit hh Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H₂ bằng 12. CTPT của X là:

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

Lời giải:

Đáp án: D

V_X/V_Y = n_X/n_Y = 1/3 ; M_Y = 12.2 = 24; ta có n_X/n_Y = M_Y/M_X = 1/3 ⇒ M_X = 24.3 = 72 ⇒ CTPT của X: C₅H₁₂

Bài 6: Khi cracking hoàn toàn một thể tích hexan (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 d. Giá trị của d là

A. 10,25        B. 10,5.        C. 10,75.        D. 9,5.

Lời giải:

Đáp án: C

V_X/V_Y = n_X/n_Y = 1/4; n_X/n_Y = M_Y/M_X = 1/4 ⇒ M_Y = 86/4 = 21,5 ; d_Y/H2 = 21,5/2 = 10,75

Bài 7: Nung một lượng butan trong bình kín (cố xúc tác thích hợp) thu được hỗn hợp X gồm alkane và alkene. Tỉ khối của X so với khí hiđro là 21,75. Thành phần phần trăm thể tích của butan trong X là:

A. 25,00        B. 66,67        C. 50,00        D. 33,33.

Lời giải:

Đáp án: C

M_X = 21,75.2 = 43,5. Chọn số mol hỗn hợp X là 1 mol

C₄H₁₀    →    C_nH_2n+2    +    C_mH_2m

a mol             a mol                 a mol

BTKL:

⇒ a = 1 – 0,75 = 0,25 mol ⇒ C₄H₁₀ còn dư: 0,75 – 0,25 = 0,5 mol

⇒ % thể tích C₄H₁₀ trong X là 50%

Bài 8: Craking 8,8 gam propane thu được hỗn hợp A gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₃H₆ và một phần propane 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:

Đáp án: B

Ta có số mol chất sản phẩm n _sp = n_{C3H8 dư} + 2.n_{C3H8 phản ứng} = 0,02 + 2.0,18 = 0,38⇒ M = 8,8 : 0,38 = 23,16

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Cracking C₄H₁₀ thu được hỗn hợp khí X gồm 5 hydrocarbon có d_X/He = 9,0625. Hiệu suất phản ứng cracking là

A. 20%.                         

B. 40%.                         

C. 60%.                                                           

D. 80%.

Câu 2: Cracking 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: Cracking 8,8 gam propane thu được hỗn hợp A gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₃H₆ và một phần propane chưa bị cracking. 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: Cracking C₃H₈ thu được hỗn hợp X gồm H₂, C₂H₄, CH₄, C₃H₈ có d_X/He = k. Biết hiệu suất phản ứng cracking là 90%. Vậy giá trị của k là

A. 9,900.                       

B. 5,790.                       

C. 0,579.                                                          

D. 0,990.

Câu 5: Cracking 40 lít butane thu được 56 lít hỗn hợp A gồm H₂, CH₄, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₆, C₄H₈ và một phần butane chưa bị cracking (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%.

Bài giảng: Phương pháp giải bài toán cracking alkane - Cô Nguyễn Thị Nhàn (Giáo viên VietJack)

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

• Lý thuyết alkane
• Lý thuyết cycloalkane
• Dạng 1: Dạng bài tập về đồng phân, gọi tên alkane, cycloalkane
• Dạng 2: Phản ứng halogen hóa alkane
• Dạng 3: Phản ứng oxi hóa alkane
• Dạng 5: Các dạng bài tập về cycloalkane

---

---

---