Google
Câu hỏi: Hỗn hợp X gồm hai hidrocacbon, mạch hở. Hỗn hợp Y gồm metylamin và trimetylamin. Đốt cháy hoàn toàn 0,22 mol hỗn hợp T chứa m gam X và m gam Y cần vừa đủ 0,88 mol oxi. Cho toàn bộ sản phẩm cháy gồm CO2, H2O và N2 vào dung dịch Ca(OH)2, thu được 44,0 gam kết tủa, đồng thời khối lượng dung dịch giảm 7,84 gam so với dung dịch ban đầu và có 1,344 lít khí (đktc) thoát ra. Cho m gam X tac dụng tối đa với V ml H2 (đktc). Giá trị của V là
A. 4,48
B. 2,24
C. 5,6
D. 6,72
A. 4,48
B. 2,24
C. 5,6
D. 6,72
Cách 1: Quy đổi thành CH4, CH2, H2, NH
Phân tích
- Amin sau khi tách nhóm NH thì thu được hidrocacbon (thí dụ R – NH2 → RH + NH)
- Đồng đẳng hóa và hidro hóa hidrocacbon thu được CH4, CH2, H2. Vậy để đơn giản trong cách giải ta quy đổi hỗn hợp về CH4, CH2, H2, NH. Trong đó:
+ ${{n}_{C{{H}_{4}}}}={{n}_{\text{hon hop}}}=0,22 mol$
+ BTNT N: ${{n}_{N}}=2{{n}_{{{N}_{2}}}}=0,12 mol$
+ Số mol của CH2 và H2 tìm được thông qua BTNT C và H
- Khi cho hỗn hợp tác dụng với X2 (X2 : Br2, H2,…) thì ${{n}_{{{X}_{2}}\text{ phan ung}}}=-{{n}_{{{H}_{2}}\text{ trong X}}}$
Hướng dẫn giải:
- $\left\{ \begin{aligned}
& \underbrace{{{m}_{\text{dung dich giam}}}}_{7,84}=\underbrace{{{m}_{CaC{{O}_{3}}}}}_{44}-\underbrace{{{m}_{C{{O}_{2}}}}}_{44{{n}_{C{{O}_{2}}}}}-\underbrace{{{m}_{{{H}_{2}}O}}}_{18{{n}_{{{H}_{2}}O}}} \\
& BTNT\text{ oxi}:2{{n}_{C{{O}_{2}}}}+{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2.0,88 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,56 mol \\
& {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,64 mol \\
\end{aligned} \right.$
- Quy đổi T thành NH 0,12 mol; CH4 0,22 mol; CH2; H2
+ BTNT nito: ${{n}_{NH}}=2{{n}_{{{N}_{2}}}}=\dfrac{1,344}{22,4}.2=0,12 mol$
+ BTNT C: ${{n}_{C{{H}_{2}}}}=0,56-0,22=0,34 mol$
+ BTNT H: ${{n}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{0,64.2-0,22.4-0,12-2.0,34}{2}=-0,2$
- Chỉ có hidrocacbon phản ứng với H2
$\Rightarrow {{n}_{{{H}_{2}}\text{ phan ung}}}=-{{n}_{{{H}_{2}}\text{ trong X}}}=0,2 mol\Rightarrow {{V}_{{{H}_{2}}}}=0,2.22,4=4,48$ lít
Cách 2: Tính theo phương trình
Phân tích:
- Tính được số mol CO2, H2O thông qua khối lượng dung dịch giảm và BTNT oxi
- Tính được số mol của mỗi amin, từ đó suy ra:
+ Số mol của 2 hidrocacbon.
+ Số mol C trong X $\Rightarrow $ Số nguyên tử C trung bình.
+ Số mol H trong X $\Rightarrow $ Số nguyên tử H trung bình.
+ Độ bất bão hòa k, tính số mol H2.
Hướng dẫn giải:
- $\left\{ \begin{aligned}
& \underbrace{{{m}_{\text{dung dich giam}}}}_{7,84}=\underbrace{{{m}_{CaC{{O}_{3}}}}}_{44}-\underbrace{{{m}_{C{{O}_{2}}}}}_{44{{n}_{C{{O}_{2}}}}}-\underbrace{{{m}_{{{H}_{2}}O}}}_{12{{n}_{{{H}_{2}}O}}} \\
& BTNT\text{ ox}i:2{{n}_{C{{O}_{2}}}}+{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2.0,88 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,56 mol \\
& {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,64 mol \\
\end{aligned} \right.$
$\left\{ \begin{aligned}
& BTNT\text{ nito}:{{n}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}+{{n}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}=\dfrac{1,344}{22,4}.2=0,12 \\
& BTKL:31{{n}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}+59{{n}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}+{{m}_{hidrocacbon}}=\underbrace{{{m}_{C{{O}_{2}}}}}_{0,56.44}+\underbrace{{{m}_{{{H}_{2}}O}}}_{0,64}+\underbrace{{{m}_{{{N}_{2}}}}}_{0,06.28}-\underbrace{{{m}_{{{O}_{2}}}}}_{0,88.32} \\
& Theo\text{ de bai}:{{m}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}+{{m}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}={{m}_{hidrocacbon}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}=0,08 mol \\
& {{n}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}=0,04 mol \\
\end{aligned} \right.$
- $\left\{ \begin{aligned}
& BTNT C:{{n}_{C\text{ trong X}}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}-{{n}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}-3{{n}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}=0,36 mol \\
& BTNT H:{{n}_{H\text{ trong X}}}=\dfrac{2{{n}_{{{H}_{2}}O}}-5{{n}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}-9{{n}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}}{2}=0,52 mol \\
\end{aligned} \right.$
- Ta có: ${{n}_{T}}={{n}_{X}}+{{n}_{Y}}\Rightarrow {{n}_{X}}=0,22-0,08-0,04=0,1 mol$
$\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& So {{C}_{\text{trung binh trong X}}}=\dfrac{{{n}_{C}}}{{{n}_{X}}}=\dfrac{0,36}{0,1}=3,6 \\
& So {{H}_{\text{trung binh trong X}}}=\dfrac{{{n}_{H}}}{{{n}_{X}}}=\dfrac{0,52}{0,1}=5,2 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow $ độ bất bão hòa $ k=\dfrac{2.3,6+2-5,2}{2}=2$
$\Rightarrow {{n}_{{{H}_{2}}}}=k{{n}_{X}}=2.0,1=0,2 mol\Rightarrow {{V}_{{{H}_{2}}}}=0,2.22,4=4,48$ lít
Nhận xét:
Cách 1: Lời giải ngắn gọn, tính toán đơn giản
Cách 2: Lời giải rất dài, tính toán phức tạp, không phù hợp với thời gian thi trắc nghiệm. Tuy nhiên, không có phương pháp nào là vạn năng, tuy cách giải này dài nhưng có tác dụng rèn luyện kĩ năng tính toán và sử dụng thành thạo các định luật bảo toàn.
Phân tích
- Amin sau khi tách nhóm NH thì thu được hidrocacbon (thí dụ R – NH2 → RH + NH)
- Đồng đẳng hóa và hidro hóa hidrocacbon thu được CH4, CH2, H2. Vậy để đơn giản trong cách giải ta quy đổi hỗn hợp về CH4, CH2, H2, NH. Trong đó:
+ ${{n}_{C{{H}_{4}}}}={{n}_{\text{hon hop}}}=0,22 mol$
+ BTNT N: ${{n}_{N}}=2{{n}_{{{N}_{2}}}}=0,12 mol$
+ Số mol của CH2 và H2 tìm được thông qua BTNT C và H
- Khi cho hỗn hợp tác dụng với X2 (X2 : Br2, H2,…) thì ${{n}_{{{X}_{2}}\text{ phan ung}}}=-{{n}_{{{H}_{2}}\text{ trong X}}}$
Hướng dẫn giải:
- $\left\{ \begin{aligned}
& \underbrace{{{m}_{\text{dung dich giam}}}}_{7,84}=\underbrace{{{m}_{CaC{{O}_{3}}}}}_{44}-\underbrace{{{m}_{C{{O}_{2}}}}}_{44{{n}_{C{{O}_{2}}}}}-\underbrace{{{m}_{{{H}_{2}}O}}}_{18{{n}_{{{H}_{2}}O}}} \\
& BTNT\text{ oxi}:2{{n}_{C{{O}_{2}}}}+{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2.0,88 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,56 mol \\
& {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,64 mol \\
\end{aligned} \right.$
- Quy đổi T thành NH 0,12 mol; CH4 0,22 mol; CH2; H2
+ BTNT nito: ${{n}_{NH}}=2{{n}_{{{N}_{2}}}}=\dfrac{1,344}{22,4}.2=0,12 mol$
+ BTNT C: ${{n}_{C{{H}_{2}}}}=0,56-0,22=0,34 mol$
+ BTNT H: ${{n}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{0,64.2-0,22.4-0,12-2.0,34}{2}=-0,2$
- Chỉ có hidrocacbon phản ứng với H2
$\Rightarrow {{n}_{{{H}_{2}}\text{ phan ung}}}=-{{n}_{{{H}_{2}}\text{ trong X}}}=0,2 mol\Rightarrow {{V}_{{{H}_{2}}}}=0,2.22,4=4,48$ lít
Cách 2: Tính theo phương trình
Phân tích:
- Tính được số mol CO2, H2O thông qua khối lượng dung dịch giảm và BTNT oxi
- Tính được số mol của mỗi amin, từ đó suy ra:
+ Số mol của 2 hidrocacbon.
+ Số mol C trong X $\Rightarrow $ Số nguyên tử C trung bình.
+ Số mol H trong X $\Rightarrow $ Số nguyên tử H trung bình.
+ Độ bất bão hòa k, tính số mol H2.
Hướng dẫn giải:
- $\left\{ \begin{aligned}
& \underbrace{{{m}_{\text{dung dich giam}}}}_{7,84}=\underbrace{{{m}_{CaC{{O}_{3}}}}}_{44}-\underbrace{{{m}_{C{{O}_{2}}}}}_{44{{n}_{C{{O}_{2}}}}}-\underbrace{{{m}_{{{H}_{2}}O}}}_{12{{n}_{{{H}_{2}}O}}} \\
& BTNT\text{ ox}i:2{{n}_{C{{O}_{2}}}}+{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2.0,88 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,56 mol \\
& {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,64 mol \\
\end{aligned} \right.$
$\left\{ \begin{aligned}
& BTNT\text{ nito}:{{n}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}+{{n}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}=\dfrac{1,344}{22,4}.2=0,12 \\
& BTKL:31{{n}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}+59{{n}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}+{{m}_{hidrocacbon}}=\underbrace{{{m}_{C{{O}_{2}}}}}_{0,56.44}+\underbrace{{{m}_{{{H}_{2}}O}}}_{0,64}+\underbrace{{{m}_{{{N}_{2}}}}}_{0,06.28}-\underbrace{{{m}_{{{O}_{2}}}}}_{0,88.32} \\
& Theo\text{ de bai}:{{m}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}+{{m}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}={{m}_{hidrocacbon}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}=0,08 mol \\
& {{n}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}=0,04 mol \\
\end{aligned} \right.$
- $\left\{ \begin{aligned}
& BTNT C:{{n}_{C\text{ trong X}}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}-{{n}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}-3{{n}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}=0,36 mol \\
& BTNT H:{{n}_{H\text{ trong X}}}=\dfrac{2{{n}_{{{H}_{2}}O}}-5{{n}_{C{{H}_{3}}N{{H}_{2}}}}-9{{n}_{{{\left( C{{H}_{3}} \right)}_{3}}N}}}{2}=0,52 mol \\
\end{aligned} \right.$
- Ta có: ${{n}_{T}}={{n}_{X}}+{{n}_{Y}}\Rightarrow {{n}_{X}}=0,22-0,08-0,04=0,1 mol$
$\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& So {{C}_{\text{trung binh trong X}}}=\dfrac{{{n}_{C}}}{{{n}_{X}}}=\dfrac{0,36}{0,1}=3,6 \\
& So {{H}_{\text{trung binh trong X}}}=\dfrac{{{n}_{H}}}{{{n}_{X}}}=\dfrac{0,52}{0,1}=5,2 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow $ độ bất bão hòa $ k=\dfrac{2.3,6+2-5,2}{2}=2$
$\Rightarrow {{n}_{{{H}_{2}}}}=k{{n}_{X}}=2.0,1=0,2 mol\Rightarrow {{V}_{{{H}_{2}}}}=0,2.22,4=4,48$ lít
Nhận xét:
Cách 1: Lời giải ngắn gọn, tính toán đơn giản
Cách 2: Lời giải rất dài, tính toán phức tạp, không phù hợp với thời gian thi trắc nghiệm. Tuy nhiên, không có phương pháp nào là vạn năng, tuy cách giải này dài nhưng có tác dụng rèn luyện kĩ năng tính toán và sử dụng thành thạo các định luật bảo toàn.
Đáp án A.