Phương pháp giải Dạng 2: Bài tập về phản ứng thế bởi ion kim loại của các Ankin (50 bài tập minh họa)

Ngọc Nguyễn Ngày: 17-07-2023 Lớp 11

265

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Dạng 2: Bài tập về phản ứng thế bởi ion kim loại của các Ankin (50 bài tập minh họa) hay, chi tiết nhất, từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh nắm vững kiến thức, từ đó học tốt môn Hóa học 11.

Phương pháp giải Dạng 2: Bài tập về phản ứng thế bởi ion kim loại của các Ankin (50 bài tập minh họa)

A. Phương pháp giải

- Công thức tổng quát của ankin là C_nH_2n-2 $(n \geq 2)$ .

- Chỉ có ank-1-in hoặc các chất có liên kết ba đầu mạch mới có phản ứng với AgNO₃/NH₃.

- Phương trình tổng quát:

C_nH_2n-2 + xAgNO₃ + xNH₃ $\to$ C_nH_2n-2-xAg_x ↓ + xNH₄NO₃ (1)

C_xH_y + aAgNO₃ + aNH₃ $\to$ C_xH_y-aAg_a ↓ + aNH₄NO₃ (2)

- Chú ý:

+ Theo phương trình (2) ta có: n_ankin = n↓ $\to$ m↓= m_ankin + 107.n↓.a.

+ Khối lượng bình đựng AgNO₃/NH₃ tăng bằng khối lượng ankin phản ứng.

+ Để tái tạo lại ankin ta cho $↓$ phản ứng với HCl.

+ Anken và ankan không có phản ứng này.

+ Chỉ có C₂H₂ mới phản ứng với AgNO₃/NH₃ theo tỉ lệ mol 1:2; các ank-1-in khác chỉ phản ứng theo tỉ lệ 1:1.

- Nếu đề bài cho hỗn hợp ankin phản ứng với dung dịch AgNO₃/NH₃:

Xét tỉ lệ: $k = \frac{n_{A g N O_{3}}}{n_{a n k i n}}$

+ Nếu k = 1: hỗn hợp gồm các ank – 1 – in.

+ Nếu 1 < k < 2: hỗn hợp có C₂H₂ và các ank – 1 – in

Trong trường hợp đề bài không cho tỉ lệ mol phải xét các trường hợp.

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 3,36 lít hiđrocacbon X (đktc) phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃, thu được 36 gam kết tủa. Công thức phân tử của X là:

A. C₄H₄.

B. C₃H₄.

C. C₄H₆.

D. C₂H₂.

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l} n_{X} = \frac{3, 36}{22, 4} = 0, 15 m o l \Rightarrow n_{↓} = 0, 15 m o l \\ \Rightarrow M_{↓} = \frac{36}{0, 15} = 240 \Rightarrow A g_{2} C_{2} \Rightarrow X : C_{2} H_{2} \end{array}$

Đáp án D

Ví dụ 2: Hỗn hợp khí X gồm etilen và propin. Cho a mol X tác dụng với dung dịch AgNO₃ trong NH₃, thu được 17,64 gam kết tủa. Mặt khác a mol X phản ứng tối đa với 0,34 mol H₂. Giá trị của a là

A. 0,02.

B. 0,04.

C. 0,22.

D. 0,24.

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l} n_{C_{3} H_{4}} = n_{C_{3} H_{3} A g} = \frac{17, 64}{147} = 0, 12 m o l \\ n_{C_{2} H_{4}} + 2 n_{C_{3} H_{4}} = n_{H_{2}} \Rightarrow n_{C_{2} H_{4}} = 0, 1 m o l \Rightarrow a = n_{C_{2} H_{4}} + n_{C_{3} H_{4}} = 0, 22 m o l \end{array}$

Đáp án C

Ví dụ 3: Hiđrat hóa 5,2 gam axetilen với xúc tác HgSO₄ trong môi trường axit, đun nóng. Cho toàn bộ các chất hữu cơ sau phản ứng vào một lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃ thu được 44,16 gam kết tủa. Hiệu suất của phản ứng hiđrat hóa axetilen là

A. 60%.

B. 40%.

C. 80%.

D. 70%.

Hướng dẫn giải:

Gọi tham gia phản ứng là x và dư là y mol trong phản ứng hiđrat hóa.

$\begin{array}{l} C H \equiv C H + H_{2} O \overset{H g^{2 +}, H^{+}}{\to} C H_{3} C H O \\ x x \end{array}$

$\begin{array}{l} C H_{3} C H O + 2 A g N O_{3} + 3 N H_{3} \to 2 A g + 2 N H_{4} N O_{3} + C H_{3} COO N H_{4} \\ x 2 x \end{array}$

$\begin{array}{l} C H \equiv C H + 2 A g N O_{3} + 2 N H_{3} \to A g C \equiv C A g + 2 N H_{4} N O_{3} \\ y y \end{array}$

$\begin{array}{l} \{\begin{matrix} x + y = \frac{5, 2}{26} = 0, 2 \\ 2.108 x + 240 y = 44, 16 \end{matrix} \Rightarrow \{\begin{matrix} x = 0, 16 m o l \\ y = 0, 04 m o l \end{matrix} \\ \Rightarrow H = \frac{0, 16}{0, 2} .100 % = 80 % \end{array}$

Đáp án C

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Dẫn V lít (đktc) axetilen qua dung dịch AgNO₃/NH₃ dư thấy thu được 60 gam kết tủa. Giá trị V là:

A. 5,6 lít

B. 11,2 lít

C. 2,8 lít

D. 10,11 lít

Hướng dẫn giải:

n $↓$ = 0,25 mol $\Rightarrow$ n_axetilen = 0,25.22,4 = 5,6 lít

Đáp án A

Câu 2: 1 mol hiđrocacbon X đốt cháy cho ra 5 mol CO₂, 1mol X phản ứng với 2 mol AgNO₃ /NH₃. Xác định công thức cấu tạo của X.

A. CH₂=CH-CH₂-C≡C-H

B. CH₂=CH-CH=CH-CH₃

C. HC≡C-CH₂- C≡CH

D. CH₂=C=CH-CH₂-CH₃

Hướng dẫn giải:

- Gọi công thức phân tử của X là C_xH_y.

- Do 1 mol X tạo ra 5 mol CO₂ nên công thức phân tử X là C₅H_y.

- Do 1mol X phản ứng với 2 mol AgNO₃/NH₃ nên X có 2 liên kết 3 ở đầu mạch.

Đáp án C

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít hiđrocacbon X thu được 6,72 lít CO₂ (đktc), biết X tác dụng với dung dịch AgNO₃/NH₃ sinh ra kết tủa Y. Công thức cấu tạo của X là:

A. CH₃-CH=CH₂

B. CH≡CH

C. CH₃-C≡CH

D. CH₂=CH-C≡CH

Hướng dẫn giải:

$n_{X} = \frac{2, 24}{22, 4} = 0, 1 m o l; n_{C O_{2}} = \frac{6, 72}{22, 4} = 0, 3 m o l$

$\bar{C} = \frac{0, 3}{0, 1} = 3$

Do X tác dụng với dung dịch AgNO₃/NH₃ nên suy ra X là CH₃-C≡CH

Đáp án C

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn m gam ankin A bằng O₂ vừa đủ thu được 22,4 lít CO₂ (đktc). Mặt khác, dẫn m gam A qua dung dịch AgNO₃/NH₃ dư thấy có 35 gam kết tủa màu vàng nhạt. Công thức phân tử của A là?

A. C₇H₁₂

B. C₈H₁₄

C. C₅H₈

D. C₆H₁₀

Hướng dẫn giải:

Công thức phân tử ankin A: C_nH_2n-2 $(n \geq 2)$ .

$n_{C O_{2}} = 1 m o l$

$n_{↓} = n_{A} = \frac{1}{n} \Rightarrow M_{↓}^{} = \frac{m_{↓}}{n_{↓}} = 35 n$

Mà $M_{↓} = 14 n + 105 \Rightarrow 35 n = 14 n + 105$

$\Rightarrow A l à C_{5} H_{8}$

Đáp án C

Câu 5: Dẫn 6,72 lít một ankin X qua dung dịch AgNO₃/NH₃ dư thấy thu được 44,1gam kết tủa. Công thức phân tử của X là:

A. C₂H₂.

B. C₄H₆.

C. C₅H₈.

D. C₃H₄.

Hướng dẫn giải:

Công thức phân tử ankin A: C_nH_2n-2 $(n \geq 2)$ .

n_X = 0,3 mol $\Rightarrow$ M_{kết tủa} = $\frac{44, 1}{0, 3} = 147 \Rightarrow 14 n + 105 = 147 \Rightarrow n = 3$

$\Rightarrow$ ankin là C₃H₄.

Đáp án D

Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm C₂H₂, C₃H₄ và C₄H₄ (số mol mỗi chất bằng nhau) thu được 0,09 mol CO₂. Nếu lấy cùng một lượng hỗn hợp X như trên tác dụng với một lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃ thì khối lượng kết tủa thu được lớn hơn 4 gam. Công thức cấu tạo của C₃H₄ và C₄H₄trong X lần lượt là

A. $C H \equiv C - C H_{3}, C H_{2} = C = C = C H_{2}$

B. $C H_{2} = C = C H_{2}, C H_{2} = C H - C \equiv C H$

C. $C H \equiv C - C H_{3}, C H_{2} = C H - C \equiv C H$

D. $C H_{2} = C = C H_{2}, C H_{2} = C = C = C H_{2}$

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l} n_{C_{2} H_{2}} = n_{C_{3} H_{4}} = n_{C_{4} H_{4}} = \frac{0, 09}{2 + 3 + 4} = 0, 01 m o l \\ m_{C_{2} A g_{2}} = 0, 01.240 = 2, 4 < 4 \end{array}$

$\Rightarrow$ Hai chất còn lại có ít nhất 1 chất tạo kết tủa.

Giả sử C₃H₄ có công thức cấu tạo là $C H \equiv C - C H_{3}$

m_{Kết tủa} = 2,4 + 0,01.147 = 3,87 < 4

$\Rightarrow$ C₄H₄ có 1 liên kết ba ở đầu mạch $\Rightarrow$ công thức cấu tạo của C₄H₄ là

Đáp án C

Câu 7: Dẫn 4,032 lít (đktc) hỗn hợp khí A gồm C₂H₂, C₂H₄, CH₄ lần lượt qua bình 1 chứa dung dịch AgNO₃ trong NH₃ rồi qua bình 2 chứa dung dịch Br₂dư trong CCl₄. Ở bình 1 có 7,2 gam kết tủa, khối lượng bình 2 tăng thêm 1,68 gam. Thể tích các khí trong hỗn hợp A lần lượt là

A. 0,672 lít; 1,344 lít; 2,016 lít.

B. 0,762 lít; 0,672 lít; 2,688 lít.

C. 2,016 lít; 0,896 lít; 1,12 lít.

D. 1,344 lít; 2,016 lít; 0,672 lít.

Hướng dẫn giải:

n_A= 0,18 mol

$n_{C_{2} H_{2}} = n_{↓} = 0, 03 m o l \Rightarrow V_{_{C_{2} H_{2}}} = 0, 03.22, 4 = 0, 672 (l)$

$\begin{array}{l} m_{C_{2} H_{4}} = 1, 68 (g) \Rightarrow n_{C_{2} H_{4}} = 0, 06 m o l \Rightarrow V_{C_{2} H_{4}} = 1, 344 (l) \\ n_{C H_{4}} = 0, 18 - 0, 03 - 0, 06 = 0, 09 \Rightarrow V_{C H_{4}} = 2, 016 (l) \end{array}$

Đáp án A

Câu 8: Hỗn hợp X gồm propin và một ankin A có tỉ lệ mol 1:1. Lấy 0,3 mol X tác dụng với dung dịch AgNO₃ /NH₃ dư thu được 46,2 gam kết tủa. A là

A. But - 1- in

B. But- 2 - in

C. Axetilen

D. Pent - 1- in

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l} n_{C H \equiv C - C H_{3}} = n_{A} = 0, 15 m o l \\ m_{A g C \equiv C - C H_{3}} = 0, 15.147 = 22, 05 < 46, 2 g \\ \Rightarrow A + A g N O_{3} / N H_{3} \\ M_{↓ A} = \frac{46, 2 - 22, 05}{0, 15} = 161 \to C H_{3} - C H_{2} - C \equiv C A g \\ A : b u t - 1 - i n \end{array}$

Đáp án A

Câu 9: Cho 17,92 lít hỗn hợp X gồm 3 hiđrocacbon khí là ankan, anken và ankin lấy theo tỉ lệ mol 1:1:2 lội qua bình đựng dung dịch AgNO₃/NH₃ lấy dư thu được 96 gam kết tủa và hỗn hợp khí Y còn lại. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y thu được 13,44 lít CO₂. Biết thể tích đo ở đktc. Khối lượng của X là

A. 19,2 gam.

B. 1,92 gam.

C. 3,84 gam.

D. 38,4 gam.

Hướng dẫn giải:

n_X = 0,8 mol $\to$ n_ankan = 0,2 mol; n_anken = 0,2 mol; n_ankin = 0,4 mol

$\to$ M= 96:0,4 = 240 $\to$ C₂Ag₂

Ankin là C₂H₂

Đặt x, y là số C của ankan và anken:

$\begin{array}{l} n_{C O_{2}} = 0, 2 x + 0, 2 y = 0, 6 m o l \\ \to x + y = 3 \Rightarrow x = 1; y = 2 \\ \Rightarrow C H_{4}; C_{2} H_{4} \\ \Rightarrow m_{X} = 19, 2 g \end{array}$

Đáp án A

Câu 10: Đốt cháy một hiđrocacbon M thu được số mol nước bằng $\frac{3}{4}$ số mol CO₂ và số mol CO₂ nhỏ hơn hoặc bằng 5 lần số mol M. Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạo của M, biết rằng M cho kết tủa với dung dịch AgNO₃/NH₃.

A. C₄H₆ và CH₃CH₂CCH.

B. C₄H₆ và CH₂=C=CHCH₃.

C. C₃H₄ và CH₃CCH.

D. C₄H₆và CH₃CCCH₃.

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l} n_{H_{2} O} = \frac{3}{4} n_{C O_{2}} \Rightarrow n_{C O_{2}} : n_{H_{2} O} = 4 : 3 \\ \Rightarrow C : H = 4 : 6 = 2 : 3 \\ \Rightarrow C T D G N : C_{2} H_{3} \\ n_{C O_{2}} < 5 n_{M} \Rightarrow C = \frac{n_{C O_{2}}}{n_{M}} < 5 \\ \Rightarrow M : C_{4} H_{6} \end{array}$