Bài 25.18 trang 40 SBT hóa học 11

Đề bài

Hỗn hợp M chứa hai ankan kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Để đốt cháy hoàn toàn 22,20 g M cần dùng vừa hết 54,88 lít O₂ (lấy ở đktc).

Xác định công thức phân tử và phần trăm về khối lượng của từng chất trong hỗn hợp 

Lời giải chi tiết

Cách 1:

Giả sử trong 22,2 g hỗn hợp M có x mol \({C_n}{H_{2n + 2}}\) và y mol \({C_{n + 1}}{H_{2n + 4}}\):

(14n + 2)x + (14n + 16)y = 22,2 (1)

\({C_n}{H_{2n + 2}} + \dfrac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)

x mol              \(\dfrac{{3n + 1}}{2}\)x mol

\({C_{n + 1}}{H_{2n + 4}} + \dfrac{{3n + 4}}{2}{O_2} \to (n + 1)C{O_2} + (n + 2){H_2}O\)

y mol                   \(\dfrac{{3n + 4}}{2}\)y mol

Số mol \({O_2}\) = \(\dfrac{{(3n + 1)x + (3n + 4)y}}{2} = \dfrac{{54,88}}{{22,4}} = 2,45(mol)\)

\( \Rightarrow (3n + 1)x + (3n + 4)y = 4,9(2)\)

Nhân (2) với 14: (42n + 14)x + (42n + 56)y = 68,6 (2')

Nhân (1) với 3: (42n + 6)x + (42n + 48)y = 66,6 (1')

Lấy (2') trừ đi (1'): 8x + 8y = 2

                               x + y =0,25

Biến đổi (2) : 3n(x + y) + x + 4y = 4,9

Thay x + y = 0,25               0,75n + 0,25 + 3y = 4,9

\( \Rightarrow \) 3y = 4,65 - 0,75n

         y = 1,55 - 0,25n

Vì 0 < y < 0,25 \( \Rightarrow \) 0 < 1,55 - 0,25n < 0,25

                                5,2 < n < 6,2

    n = 6 \( \Rightarrow \) y = 1,55 - 0,25.6 = 5.\({10^{ - 2}}\)

                    x = 0,25 - 5.\({10^{ - 2}}\) = 0,2

% về khối lượng \({C_6}{H_{14}}\) trong hỗn hợp M: \(\dfrac{{0,2.86}}{{22,2}}\). 100% = 77,48%.

% về khối lượng \({C_7}{H_{16}}\) trong hỗn hợp M: 100% - 77,48% = 22,52%.

Cách 2:

Đặt công thức chung của hai ankan là \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}}\)

\({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}} + \dfrac{{3\overline n + 1}}{2}{O_2} \to \overline n C{O_2} + (\overline n + 1){H_2}O\)

Theo phương trình : Cứ (14\({\overline n }\) + 2)g ankan tác dụng với \(\dfrac{{3\overline n + 1}}{2}\) mol \({O_2}\)

Theo đầu bài : cứ 22,2 g ankan tác dụng với \(\dfrac{{54,88}}{{22,4}}\) mol \({O_2}\)

                     \(\dfrac{{14\overline n + 2}}{{22,2}} = \dfrac{{3\overline n + 1}}{{2.2,45}} \Rightarrow \overline n = 6,2\)                     

Vậy công thức phân tử hai ankan là \({C_6}{H_{14}}\) và \({C_7}{H_{16}}\)

Đặt lượng \({C_6}{H_{14}}\) là x mol, lượng \({C_7}{H_{16}}\) là y mol

\(\left\{ \begin{array}{l}
86{\rm{x}} + 100y = 22,2\\
\dfrac{{6{\rm{x + 7y}}}}{{x + y}} = 6,2
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x = {2.10^{ - 1}}\\
y = {5.10^{ - 2}}
\end{array} \right.\)

Từ đó, tính được \({C_6}{H_{14}}\) chiếm 77,48% ; \({C_7}{H_{16}}\) chiếm 22,52% khối lượng hỗn hợp M.