Phương pháp trung bình trong hóa học hữu cơ (chi tiết, có lời giải)

Bài viết Phương pháp trung bình trong hóa học hữu cơ với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Phương pháp trung bình trong hóa học hữu cơ.

Phương pháp trung bình trong hóa học hữu cơ (chi tiết, có lời giải)

Phương pháp giải

Một số dạng bài thường gặp:

+ Đối với các bài toán xác định công thức phân tử của hỗn hợp, thường xác định số C trung bình

+ Đối những bài toán phản ứng hóa học xảy ra ở gốc chức, thường gọi công thức trung bình của gốc hydrocarbon để đơn giản phản ứng hóa học

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm etilen, methane, propin và vinylaxetìlen có tỉ khối so với H₂ là 17. Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình dung dịch Ca(OH)₂ thì khối lượng bình tăng thêm m gam. Tính m.

A. 5,85.

B. 3,39.

C. 6,6.

D. 7,3.

Giải

Nhận thấy các hydrocarbon tham gia cấu tạo hỗn hợp X đều có 4 nguyên tử H trong phân tử.

Gọi công thức chung của X là C_aH₄

Theo đề ra ta có

Khối lượng bình tăng:

⇒ Đáp án D

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm hai anpha- amino acid mạch hở no có 1 nhóm -COOH và 1 nhóm -NH₂ đồng đẳng kế tiếp có phần trăm khối lượng Oxi là 37,427%. Cho m gam X tác dụng với 800 ml dung dịch KOH 1M (dư) sau khi phản ứng kết thúc cô cạn dung dịch thu được 90,7 gam chất rắn khan. Vậy m có giá trị là:

A. 67,8g

B. 68,4g

C. 58,14g

D. 58,85g

Giải

Vì hai amino acid trong X đều có 1 nhóm -COOH nên hai amino acid này đều có 2 nguyên tử O trong phân tử.

Gọi công thức chung của hai amino acid trong X là .

Khi cho X tác dụng với dung dịch KOH thì:

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: m_X + m_KOH = m_{chất rắn} + m_H20

⇒ Đáp án C.

Ví dụ 3: Cho hỗn hợp X gồm C₂H₂ và H₂ qua xúc tác Ni nung nóng, phản ứng hoàn toàn thu được hỗn hợp Y gồm 3 hydrocarbon có tỉ khối của Y so với H₂ là 14,5. Hỏi tỉ khối của X vói H₂ là bao nhiêu.

A. 7,8.

B. 6,7.

C. 6,2.

D. 5,8.

Giải

Có các phản ứng xảy ra:

Y chỉ gồm 3 hydrocarbon => H₂ phản ứng hết.

Vậy Y gồm 3 hydrocarbon là C₂H₂ dư, C₂H₄ và C₂H₆.

Ta để ý thấy cả 3 hydrocarbon của Y đều có 2 nguyên tử C.

Đặt công thức phân tử tổng quát của Y là C₂H_x

Do đó các hydrocarbon trong Y có công thức chung là C₂H₅.

Do tỉ khối không tùy thuộc vào lượng chất ban đầu nên ta tự chọn lượng chất ban đầu.

Chọn n_C2H2 = 1 mol

⇒ Đáp án D.

Ví dụ 4: Dẫn 1,68 lít hỗn hợp khí X gồm 2 hydrocarbon mạch hở vào bình đựng dung dịch brom (dư). Sau phản ứng hoàn toàn thấy phản ứng hoàn toàn thấy thoát ra 1,12 lít khí và lượng brom phản ứng là 4 gam. Nếu đốt cháy hoàn toàn 1,68 lít hỗn hợp X thì thu được 2,8 lít CO₂. Công thức phân tử của 2 hydrocarbon trong X là:

A. CH₄ và C₂H₄.

B. CH₄ và C₃H₄.

C. CH₄ và C₃H₆.

D. C₂H6 và C₃H₆.

Lời giải

Vì sau phản ứng với dung dịch brom dư, có khí thoát ra khỏi bình nên trong hỗn hợp X ban đầu có alkane.

Có n_X = 0,075; n_alkane = 0,05; n_{Br2 phản ứng} = 0,025; n_CO2 = 0,125

Số liên kết của hydrocarbon không no:

Do đó hydrocarbon còn lại trong hỗn hợp X là alkene.

Có:

Do đó trong hỗn hợp X có 1 hydrocarbon có số nguyên tử C trong phân tử nhỏ hơn 1,67 và 1 hydrocarbon có số nguyên tử C trong phân tử lớn hơn 1,67.

Mà alkene luôn có số nguyên tử C trong phân tử lớn hơn hoặc bằng 2.

Nên alkane trong X có số nguyên tử C nhỏ hơn 1,67.

Suy ra alkane đó là CH₄.

Gọi công thức của alkene trong X là C_nH_2n.

Do đó 2 hydrocarbon trong X là CH₄ và C₃H₆.

⇒ Đáp án C.

Ví dụ 5: Một dung dịch chứa hai carboxylic acid đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Để trung hòa dung dịch này cần dùng 40 ml dung dịch NaOH 1,25M. Cô cạn dung dung dịch sau phản ứng thu được 3,68 gam hỗn hợp muối khan. Công thức phân tử hai axit là:

A. CH₃COOH; C₃H₇COOH.

B. C₂H₅COOH; C₃H₇COOH.

C. HCOOH; CH₃COOH.

D. CH₃COOH; C₂H₅COOH.

Giải:

Gọi công thức chung của carboxylic acid là R-COOH

Ta có phương trình:

⇒ R = 6,6 ⇒ Hai axit là: HCOOH và CH₃COOH

⇒ Đáp án C

Bài tập tự luyện

Bài 1: Nitro hóa benzene được 2,3 gam hỗn hợp hai chất nitro có khối lượng phân tử hơn kém nhau 45 amu. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai chất nitro này được 0,01 mol N₂. Hai hợp chất nitro đó là:

A. C₆H₅NO₂ và C₆H₄(NO₂)₂

B. C₆H₄(NO₂)₂ và C₆H₃(NO₂)₃

C. C₆H₃(NO₂)₃ và C₆H₂(NO₂)₄

D. C₆H₂(NO₂)₄ và C₆H(NO₂)₅

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

⇒ Hỗn hợp gồm: C₆H₅NO₂ và C₆H₄(NO₂)₂ ⇒ Đáp án A

Bài 2: Hỗn hợp X gồm acetic acid, propan-2-ol. Cho một lượng X phản ứng vừa đủ với Na, thu được 0,448 lít khí H₂ (đktc) và m gam chất rắn Y. Giá trị của m là:

A. 2,36

B. 2,40

C. 3,32

D. 3,28.

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức chung là R-OH.

⇒ Đáp án D

Bài 3: Hỗn hợp X gồm 2 amino acid no (chỉ có nhóm chức -COOH và -NH₂ trong phân tử), trong đó tì lệ m_O : m_N = 128 : 49. Để tác dụng vừa đủ với 7,33 gam hỗn hợp X cần 70 ml dung dịch HCl 1M. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 7,33 gam hỗn hợp X cần 0,3275 mol O₂. Sản phẩm cháy thu được gồm CO₂, N₂ và m gam H₂O. Giá trị của m là

A. 9,9 g.

B. 4,95 g.

C. 10,782 g.

D. 21,564 g

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

12ax + ay +16az +14at = 7,33

=> 12ax + ay = 3,79 (2)

(1) và (2) => ax = 0,27; ay = 0,55

⇒ ⇒ Đáp án B

Bài 4: Một hỗn hợp M gồm 0,06 mol carboxylic acid X và 0,04 mol ancol no đa chức Y. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M ở trên thu được 3,136 lít CO₂. Phần trăm khối lượng của Y trong hỗn hợp M là

A. 52,67%.

B. 66,91%

C. 33,09%.

D. 47,33%.

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức chung là

Vì ancol đa chức phải có trên 1C => axit là HCOOH

Gọi công thức của ancol đa chức là C_nH_2n+2O_t

⇒ Đáp án D

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 2 ancol (đa chức, cùng dãy đồng đẳng) cần vừa đủ V lít khí O₂ (đktc). Sau phản ứng thu được 2,5a mol CO₂ và 6,3a gam H₂O. Biểu thức tính V theo a là

A. V = 72,8a

B. V = 145,6a

C. V = 44,8a

D. V = 89,6a

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

⇒ V = 72,8a

⇒ Đáp án A

Bài 6: carboxylic acid X hai chức (có phần trăm khối lượng của oxi nhỏ hơn 70%), Y và Z là hai ancol đồng đẳng kế tiếp ( M_Y < M_Z ). Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp gồm X, Y, Z cần vừa đủ 8,96 lít khí O₂ (đktc), thu được 7,84 lít khí CO₂ (đktc) và 8,1 gam H₂O. Phần trăm khối lượng của Y trong hỗn hợp trên là

A.15,9%

B. 29,6%

C. 29,9%

D. 12,6%

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Ta có

⇒X có trên 3 nguyên tử C trong phân tử.

Đặt công thức trung bình của hỗn hợp là C_nH_mO_i

⇒ ⇒ Y và Z là CH₃OH và C₂H₅OH

⇒ Đáp án C

Bài 7: Hỗn hợp M gồm anđehit X và ketone Y. Đốt cháy hoàn toàn m gam M cần dùng vừa đủ 0,4 mol O₂, thu được 0,35 mol CO₂ và 0,35 mol H₂O. Số mol của Y trong m gam M có thể là

A. 0,08 mol.

B. 0,10 mol.

C. 0,05 mol.

D. 0,06 mol

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

n_CO2 = n_H2O ⇒ X, Y là hợp chất no, đơn chức, mạch hở.

Đặt n_X = x; n_Y = y.

⇒ Đáp án C

Bài 8: Hỗn hợp X gồm 2 ancol X1 và X2.. Đun nóng X với H₂SO₄ đặc thu được 0,03 mol H₂O và hỗn hợp Y gồm 2 alkene đồng đẳng liên tiếp, 3 ete và 2 ancol dư. Đốt cháy hoàn toàn Y thu được 0,13 mol CO₂ và 0,15 mol H₂O. Công thức của X1 là:

A. C₂H₅OH.

B. C₃H₇OH.

C. CH₃OH.

D. C₃H₅OH.

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Tách nước X thu được 2 alkene đồng đẳng liên tiếp

⇒ X gồm 2 ancol no, đơn chức, mạch hở (C>=2 )

⇒ Đáp án A

Bài 9: Thủy phân hoàn toàn m gam pentapeptit M mạch hở, thu được hỗn hợp X gồm 2 anpha- amino acid X1, X2 (đều no, mạch hở, phân tử có 1 nhóm NH₂ và một nhóm COOH). Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X trên cần dùng vừa đủ 2,268 lít O₂ (đktc), chỉ thu được H₂O, N₂ và 1,792 lít CO₂ (đktc). Giá trị của m là

A. 2,295.

B. 1,935.

C. 2,806.

D. 1,806.

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

⇒ Đáp án B

Bài 10: Cho 13,6 gam hỗn hợp X gồm 2 axit đơn chức là đồng đẳng kế tiếp của nhau, phản ứng với 200ml dung dịch NaOH 1M. Sau phản ứng cô cạn dung dịch thu được 15,8 gam chất rắn. Công thức cấu tạo của hai axit trong hỗn hợp X là

A. HCOOH và CH₂ = CH - COOH.

B. CH₂ = CH - COOH và CH₂ = C(CH₃) - COOH.

C. CH₃COOH và C₂H₅COOH.

D. HCOOH và CH₃COOH.

Lời giải:

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức chung của 2 axit đơn chức là R-COOH.

Giả sử X tác dụng vừa đủ với NaOH

⇒ Đáp án C

Xem thêm các phương pháp giải nhanh bài tập Hóa học hay khác:

• Phương pháp trung bình trong hóa học cực hay, chi tiết, có lời giải
• Phương pháp trung bình trong hóa học vô cơ hay, chi tiết, có lời giải

---