Đề bài - bài 24.8* trang 36 sbt hóa học 11

Đề bài

Hỗn hợp M chứa hai chất hữu cơ thuộc cùng dãy đồng đẳng và hơn kém nhau 2 nguyên tử cacbon. Nếu làm bay hơi 7,28 g M thì thể tích hơi thu được đúng bằng thể tích của 2,94 g khí N2ở cùng điều kiện. Để đốt cháy hoàn toàn 5,20 g hỗn hợp M cần dùng vừa hết 5,04 lít O2(đktc). Sản phẩm cháy chỉ gồm CO2và hơi nước với thể tích bằng nhau.

Hãy xác định công thức phân tử và phần trăm khối lượng từng chất trong hỗn hợp M.

Lời giải chi tiết

Số mol 2 chất trong 7,28g M: \(\dfrac{{2,94}}{{28}}\) = 0,105 (mol)

Số mol 2 chất trong 5,2g M:\(\dfrac{{0,105\times5,2}}{{7,28}}\) = 0,075 (mol).

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

\({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}} = {m_M} + {m_{{O_2}}} = 5,2 + \dfrac{{5,04}}{{22,4}}\times 32 = 12,4(g)\)

Theo đầu bài, số mol \(C{O_2}\) = số mol \({H_2}O\) = n.

44n + 18n = 12,4 \( \Rightarrow \) n = \(\dfrac{{12,4}}{{62}}\) = 0,2 (mol)

Các chất trong hỗn hợp có chứa C, H và có thể có O. Chất thứ nhất là \({C_{\rm{x}}}{H_y}{O_z}\) (a mol) và chất thứ 2 là \({C_{{\rm{x + 2}}}}{H_{y + 4}}{O_z}\) (b mol).

\(\left\{ \begin{array}{l}
a + b = 0,075(1)\\
(12{\rm{x}} + y + 16{\rm{z}})a + (12{\rm{x}} + y + 16{\rm{z}} + 28)b = 5,2(2)
\end{array} \right.\)

\({C_{\rm{x}}}{H_y}{O_z} + (x + \dfrac{y}{4} - \dfrac{z}{2}){O_2} \to xC{O_2} + \dfrac{y}{2}{H_2}O\)

a mol xa mol \(\dfrac{{ya}}{2}\) mol

\({C_{{\rm{x + 2}}}}{H_{y + 4}}{O_z} + (x + \dfrac{y}{4} - \dfrac{z}{2} + 3){O_2} \to (x + 2)C{O_2} + \dfrac{{y + 4}}{2}{H_2}O\)

b mol (x+2)b mol \(\dfrac{{(y + 4)b}}{2}\)

xa + (x + 2)b = 0,2 (3)

\(\dfrac{{y{\rm{a + }}(y + 4)b}}{2} = 0,2\) (4)

Giải hệ phương trình :

Từ (3) ta có x(a + b) + 2b = 0,200

2b = 0,200 - 0,0750x

b = 0,100 - 0,0375x

0< b < 0,075 0 < 0,100 - 0,0375x < 0,0750

0,660 < x < 2,66

Trong khoảng này có 2 số nguyên là 1 và 2.

Nếu x= 1. b = 0,100 - 3.75.\({10^{ - 2}}\) = 0,0625

a = 0,0750 - 0,0625 = 0,0125.

Thay giá trị cùa a và b vào (4) ta có :

0125y + 0,0625(y + 4) = 0,400 \( \Rightarrow \) y = 2.

Thay x = 1, y = 2;a = 0,0125, b = 0,0625 vào (2):

(14 + 16z).0,0125 + (42 + 16z).0,0625 = 5,20\( \Rightarrow \) z = 2.

\(C{H_2}{O_2}\) chiếm : \(\dfrac{{0,0125\times 46}}{{5,2}}\).100% = 11,1%.

C3H6O2chiếm : 100% - 11,1% = 88,9%.

Nếu x = 2 . b = 0,100 - 0,0375 x 2 = 0,0250

a = 0,0750 - 0,0250 = 0,05

từ đó tìm tiếp, ta được y = 4 và z = 2.

% khối lượng của C2H4O2: \(\dfrac{{0,05\times 60}}{{5,2}}\). 100% = 57,7%.

% khối lương của \({C_4}{H_8}{O_2}\) :100% - 57,7% = 42,3%.