Bài 31: Luyện tập Anken và ankađien

- Anken:

+ Đặc điểm cấu tạo: Có một liên kết đôi C=C trong phân tử, đồng phân mạch Cacbon và đồng phân vị trí liên kết đôi, một số có đồng phân hình học.

+ Tính chất vật lý: C3 - C4 là chất khí, C5 là chất lỏng hoặc rắn, nhẹ hơn nước, không tan trong nước.

+ Tính chất hóa học đặc trưng: Phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng oxi hóa

- Ankadien:

+ Đặc điểm cấu tạo: Có 2 liên kết đôi C=C trong phân tử, đồng phân mạch Cacbon và đồng phân vị trí liên kết đôi, một số có liên kết hóa học.

+ Tính chất vật lý: Từ C3 - C4 là chất khí, C5 - C16 trở đi  là chất lỏng, từ C17 trở đi là chất rắn, không tan trong nước nhưng tan trong một số dung môi hữu cơ.

+ Tính chất hóa học đặc trưng: Phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng oxi hóa

Bài 1:

Hỗn hợp khí X gồm H₂ và một anken có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất. Tỉ khối của X so với H₂ bằng 9,1. Đun nóng X có xúc tác Ni, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y không làm mất màu nước brom; tỉ khối của Y so với H₂ bằng 13. Công thức cấu tạo của anken là:

Hướng dẫn:

MX = 18,3; MY = 26nx = 1 mol 

mY = mX = 9,1.2 = 18,2 gam

\[{n_Y} = \frac{{18,2}}{{26}} = 0,7\;mol\]

nH2 pư = 1 - 0,7 = 0,3 mol

\( \Rightarrow {m_Y} = {m_X} = 9,1.2 = 18,2\;g\)

\( \Rightarrow Y\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{{C_n}{H_{2n + 2}}:0,3}\\
{{H_2}:0,4\;\;\;\;\;\;\;}
\end{array}} \right.\)

\((14n + 2).0,3 + 2.0,4 = 18,2 \Rightarrow n = 4 \Rightarrow anken:{C_4}{H_8}\)

Anken có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất CH₃–CH=CH–CH₃

Bài 2:

Đun nóng hỗn hợp X gồm C₃H₄, C₃H₆ và H₂ có Ni xúc tác thu được 0,224 lít (đktc) hỗn hợp khí Y có tỷ khối so với H₂ bằng 8,35. Mặt khác, nếu đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy vào 400 ml dung dịch Ca(OH)₂ 0,015M thấy khối lượng dung dịch tăng lên m gam. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m gần nhất với:

Hướng dẫn:

MY = 16,7 ⇒ chứng tỏ H₂ dư

Y gồm C₃H₈ và H₂; n_Y = 0,01 mol

⇒ \(n_{C_{3}H_{8}} = 0,0035; \ n_{H_{2}} = 0,0065 \ mol\)

\(n_{Ca(OH)_{2}}\) = 0,006 mol ⇒ n_OH = 0,012 mol

Đốt cháy X thì tạo sản phẩm với lượng giống như đốt cháy Y

\(\begin{array}{l}
 \Rightarrow {n_{C{O_2}}} = 3{n_{{C_3}{H_8}}} = 0,0105\;mol\\
{n_{{H_2}O}} = 0,0205\;mol\\
 \Rightarrow {n_{CaC{O_3}}} = {n_{OH}} - {n_{C{O_2}}} = 0,0015\;mol\\
 \Rightarrow {m_{CaC{O_3}}} - ({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}}) =  - 0,681\;g
\end{array}\)

⇒ m dung dịch tăng 0,681g

Bài 3:

Hỗn hợp X gồm metan, propen, isopren. Đốt cháy hoàn toàn 10 gam X cần vừa đủ 24,64 lít O₂ (đktc). Mặt khác, a mol X phản ứng tối đa với 200 ml dung dịch Br₂ 1M. Giá trị của a là:

Hướng dẫn:

Ta thấy C₃H₆ = \(\frac{1}{2}\) (CH₄ + C₅H₈) (Về số C và H)

⇒ Qui hỗn hợp về CH₄: x mol và C5H8: y mol vẫn đảm bảo về số liên kết \(\pi\).

Phản ứng cháy: CH₄ + 2O₂

C₅H₈ + 7O₂

⇒ Hệ PT: 

\(\begin{array}{l}
\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{{m_X} = 16x + 68y = 10}\\
{{n_{{O_2}}} = 1,1 = 2x + 7y}
\end{array}} \right.\\
 \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{x = 0,2}\\
{y = 0,1}
\end{array}} \right.
\end{array}\)

Xét a mol X \(n_{C_5H_8} = \frac{1}{2} n_{Br_2} = 0,1\ mol = y\)

⇒ trong a mol X có 0,1 mol C₅H₈ ⇒ có 0,2 mol CH₄

(tỉ lệ mol không đổi)

⇒ a = 0,3 mol

- Anken:

+ Đặc điểm cấu tạo: Có một liên kết đôi C=C trong phân tử, đồng phân mạch Cacbon và đồng phân vị trí liên kết đôi, một số có đồng phân hình học.

+ Tính chất vật lý: C3 - C4 là chất khí, C5 là chất lỏng hoặc rắn, nhẹ hơn nước, không tan trong nước.

+ Tính chất hóa học đặc trưng: Phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng oxi hóa

- Ankadien:

+ Đặc điểm cấu tạo: Có 2 liên kết đôi C=C trong phân tử, đồng phân mạch Cacbon và đồng phân vị trí liên kết đôi, một số có liên kết hóa học.

+ Tính chất vật lý: Từ C3 - C4 là chất khí, C5 - C16 trở đi  là chất lỏng, từ C17 trở đi là chất rắn, không tan trong nước nhưng tan trong một số dung môi hữu cơ.

+ Tính chất hóa học đặc trưng: Phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng oxi hóa

Bài 1:

Hỗn hợp khí X gồm H₂ và một anken có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất. Tỉ khối của X so với H₂ bằng 9,1. Đun nóng X có xúc tác Ni, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y không làm mất màu nước brom; tỉ khối của Y so với H₂ bằng 13. Công thức cấu tạo của anken là:

Hướng dẫn:

MX = 18,3; MY = 26nx = 1 mol 

mY = mX = 9,1.2 = 18,2 gam

\[{n_Y} = \frac{{18,2}}{{26}} = 0,7\;mol\]

nH2 pư = 1 - 0,7 = 0,3 mol

\( \Rightarrow {m_Y} = {m_X} = 9,1.2 = 18,2\;g\)

\( \Rightarrow Y\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{{C_n}{H_{2n + 2}}:0,3}\\
{{H_2}:0,4\;\;\;\;\;\;\;}
\end{array}} \right.\)

\((14n + 2).0,3 + 2.0,4 = 18,2 \Rightarrow n = 4 \Rightarrow anken:{C_4}{H_8}\)

Anken có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất CH₃–CH=CH–CH₃

Bài 2:

Đun nóng hỗn hợp X gồm C₃H₄, C₃H₆ và H₂ có Ni xúc tác thu được 0,224 lít (đktc) hỗn hợp khí Y có tỷ khối so với H₂ bằng 8,35. Mặt khác, nếu đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy vào 400 ml dung dịch Ca(OH)₂ 0,015M thấy khối lượng dung dịch tăng lên m gam. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m gần nhất với:

Hướng dẫn:

MY = 16,7 ⇒ chứng tỏ H₂ dư

Y gồm C₃H₈ và H₂; n_Y = 0,01 mol

⇒ \(n_{C_{3}H_{8}} = 0,0035; \ n_{H_{2}} = 0,0065 \ mol\)

\(n_{Ca(OH)_{2}}\) = 0,006 mol ⇒ n_OH = 0,012 mol

Đốt cháy X thì tạo sản phẩm với lượng giống như đốt cháy Y

\(\begin{array}{l}
 \Rightarrow {n_{C{O_2}}} = 3{n_{{C_3}{H_8}}} = 0,0105\;mol\\
{n_{{H_2}O}} = 0,0205\;mol\\
 \Rightarrow {n_{CaC{O_3}}} = {n_{OH}} - {n_{C{O_2}}} = 0,0015\;mol\\
 \Rightarrow {m_{CaC{O_3}}} - ({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}}) =  - 0,681\;g
\end{array}\)

⇒ m dung dịch tăng 0,681g

Bài 3:

Hỗn hợp X gồm metan, propen, isopren. Đốt cháy hoàn toàn 10 gam X cần vừa đủ 24,64 lít O₂ (đktc). Mặt khác, a mol X phản ứng tối đa với 200 ml dung dịch Br₂ 1M. Giá trị của a là:

Hướng dẫn:

Ta thấy C₃H₆ = \(\frac{1}{2}\) (CH₄ + C₅H₈) (Về số C và H)

⇒ Qui hỗn hợp về CH₄: x mol và C5H8: y mol vẫn đảm bảo về số liên kết \(\pi\).

Phản ứng cháy: CH₄ + 2O₂

C₅H₈ + 7O₂

⇒ Hệ PT: 

\(\begin{array}{l}
\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{{m_X} = 16x + 68y = 10}\\
{{n_{{O_2}}} = 1,1 = 2x + 7y}
\end{array}} \right.\\
 \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{x = 0,2}\\
{y = 0,1}
\end{array}} \right.
\end{array}\)

Xét a mol X \(n_{C_5H_8} = \frac{1}{2} n_{Br_2} = 0,1\ mol = y\)

⇒ trong a mol X có 0,1 mol C₅H₈ ⇒ có 0,2 mol CH₄

(tỉ lệ mol không đổi)

⇒ a = 0,3 mol