Phương pháp giải Dạng 3: Bài tập về phản ứng oxi hóa Ankin (50 bài tập minh họa)

Ngọc Nguyễn Ngày: 17-07-2023 Lớp 11

142

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Dạng 3: Bài tập về phản ứng oxi hóa 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 3: Bài tập về phản ứng oxi hóa Ankin (50 bài tập minh họa)

A. Phương pháp giải

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

1. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn:

- Phương trình đốt cháy:

$\begin{array}{l} C_{n} H_{2 n - 2} + \frac{3 n - 1}{2} O_{2} \overset{t^{o}}{\to} n C O_{2} + (n - 1) H_{2} O \\ 1 n (n - 1) m o l \\ \Rightarrow n_{C O_{2}} > n_{H_{2} O}; n_{a n k i n} = n_{C O_{2}} - n_{H_{2} O} \end{array}$

- Ngoài ra, kết hợp thêm các định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố vào giải bài tập.

2. Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn:

Ankin có khả năng làm mất màu dung dịch thuốc tím (KMnO₄).

Ví dụ:

$3 C H \equiv C H + 8 K M n O_{4} \to 3 K O O C - C O O K + 8 M n O_{2} + 2 K O H + 2 H_{2} O$

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn một ankin X có thể khí thu được CO₂ và H₂O có tổng khối lượng là 23 gam. Nếu cho sản phẩm cháy đi qua dung dịch Ca(OH)₂ dư, thu được 40 gam kết tủa. Công thức của X là

A. C₅H₈.

B. C₃H₄.

C. C₂H₂.

D. C₄H₆.

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l} n_{C O_{2}} = n_{↓} = 40 : 100 = 0, 4 m o l \\ m_{C O_{2}} + m_{H_{2} O} = 23 \Leftrightarrow 44 n_{C O_{2}} + 18 n_{H_{2} O} = 23 \\ \Leftrightarrow 44.0, 4 + 18 n_{H_{2} O} = 23 \Rightarrow n_{H_{2} O} = 0, 3 m o l \\ n_{a n k i n} = n_{C O_{2}} - n_{H_{2} O} = 0, 4 - 0, 3 = 0, 1 m o l \\ \bar{C} = \frac{0, 4}{0, 1} = 4; \bar{H} = \frac{0, 3.2}{0, 1} = 6 \\ \Rightarrow C_{4} H_{6} \end{array}$

Đáp án D

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn hiđrocacbon X, dẫn toàn bộ sản phẩm lần lượt đi qua bình 1 đựng H₂SO₄ dư, bình 2 đựng 400ml dd Ca(OH)₂ 0,5M, bình 2 không có khí thoát ra. Kết thúc phản ứng thấy khối lượng bình 1 tăng lên 3,6 gam, bình 2 có 10 gam kết tủa trắng. Công thức phân tử của X là

A. C₃H₄

B. C₂H₂

C. C₂H₄

D. C₃H₆

Hướng dẫn giải:

$n_{C a {(O H)}_{2}} = 0, 5.0, 4 = 0, 2 m o l$

- Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng của H₂O: $n_{H_{2} O} = 3, 6 : 18 = 0, 2 m o l$

- Số mol CaCO₃:

$n_{C a C O_{3}} = 10 : 100 = 0, 1 m o l$

- TH1: Khí CO₂ đi vào bình 2 chỉ sinh ra CaCO₃:

$n_{C O_{2}} = n_{C a C O_{3}} = 0, 1 m o l$

$n_{H_{2} O} > n_{C O_{2}} \Rightarrow$ hiđrocacbon X là ankan.

Số mol ankan là: n_ankan = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol.

Phương trình đốt cháy:

$\begin{array}{l} C_{n} H_{2 n + 2} + \frac{3 n + 1}{2} O_{2} \to {nCO}_{2} + (n + 1) H_{2} O \\ 0, 1 0, 1 m o l \end{array}$

Ta có: 0,1n = 0,1 $\Rightarrow$ n =1. Vậy công thức phân tử của X là CH₄

TH2: Khí CO₂ đi vào bình 2 tạo ra 2 muối là CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂

- Bảo toàn nguyên tố Ca: $n_{C a {(H C O_{3})}_{2}} = 0, 2 - 0, 1 = 0, 1 m o l$

- Bảo toàn nguyên tố C ta có: $n_{C O_{2}} = 0, 1.2 + 0, 1 = 0, 3 m o l$

$n_{C O_{2}} > n_{H_{2} O} \Rightarrow$ Hidrocacbon là ankin

- Phương trình đốt cháy:

$2 C_{n} H_{2 n - 2} + (3 n - 1) O_{2} \overset{t}{\to} 2 n C O_{2} + (2 n - 2) H_{2} O$

- Số mol ankin là: n_ankin = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol

- Theo phương trình ta có: 0,1n = 0,3 $\Rightarrow$ n = 3 .

- Vậy công thức phân tử của ankin là: C₃H₄

Đáp án A

Ví dụ 3: Đốt cháy 8 gam ankin X, rồi hấp thụ hoàn toàn sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂ dư, thu được 60 gam kết tủa. Công thức phân tử của X là:

A. C₂H₂

B. C₃H₄

C. C₅H₈

D. C₄H₆

Hướng dẫn giải:

$2 C_{n} H_{2 n - 2} + (3 n - 1) O_{2} \overset{t^{o}}{\to} 2 n C O_{2} + (2 n - 2) H_{2} O$

$\begin{array}{l} n_{C O_{2}} = n_{C a C O_{3}} = 0, 6 m o l \Rightarrow M_{X} = \frac{8}{\frac{0, 6}{n}} = \frac{8 n}{0, 6} \\ \Rightarrow 14 n - 2 = \frac{40 n}{3} \Rightarrow n = 3 \end{array}$

Đáp án B

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M gồm một ankan X và một ankin Y, thu được số mol CO₂ bằng số mol H₂O. Thành phần phần trăm về số mol của X và Y trong hỗn hợp M lần lượt là

A. 75% và 25%.

B. 20% và 80%.

C. 50% và 50%.

D. 80% và 20%.

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l} n_{H_{2} O (X)} + n_{H_{2} O (Y)} = n_{C O_{2} (X)} + n_{C O_{2} (Y)} \\ \to n_{H_{2} O (X)} - n_{C O_{2} (X)} = n_{C O_{2} (Y)} - n_{H_{2} O (Y)} \\ \to n_{X} = n_{Y} \\ \to % n_{X} = % n_{Y} = 50 % \end{array}$

Đáp án C

Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 2 ankin có tỉ lệ mol 1:1 thì thu được 15,68 lít CO₂ (đktc) và 9,0 gam H₂O. Công thức của 2 ankin là

A.C₄H₆ và C₅H₈
B.C₂H₂ và C₃H₄
C.C₃H₄ và C₅H₈
D.C₃H₄ và C₄H₆

Hướng dẫn giải:

$n_{C O_{2}} = \frac{15, 68}{22, 4} = 0, 7 m o l; n_{H_{2} O} = \frac{9}{18} = 0, 5 m o l$

n_X= 0,7 - 0,5 = 0,2 mol $\Rightarrow$ mỗi ankin có 0,1 mol

Gọi công thức phân tử của 2 ankin là C_nH_2n-2 và C_mH_2m-2

Bảo toàn nguyên tố C ta có: n + m = 7

Nên đáp án D thỏa mãn đề bài.

Đáp án D

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam ankin X thu được m gam nước. Công thức phân tử của X là

A. C₃H₄

B. C₅H₈
C. C₃H₄

D. C₄H₆

Hướng dẫn giải:

$2 C_{n} H_{2 n - 2} + (3 n - 1) O_{2} \overset{t^{o}}{\to} 2 n C O_{2} + (2 n - 2) H_{2} O$

$n_{C_{n} H_{2 n - 2}} = \frac{m}{12 n + 2 n - 2} = \frac{m}{14 n - 2}; n_{H_{2} O} = \frac{m}{18}$

Ta có:

$\begin{array}{l} n_{H_{2} O} = (n - 1) n_{C_{n} H_{2 n - 2}} \\ \Leftrightarrow \frac{m}{18} = (n - 1) \frac{m}{14 n - 2} \\ \Rightarrow n = 4 \end{array}$

X: C₄H₆

Đáp án D

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn 1 lít hỗn hợp khí gồm C₂H₂ và hiđrocacbon A sinh ra 2 lít khí CO₂ và 2 lít H₂O (các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất). Công thức phân tử của A là

A. C₂H₆

B. CH₄

C. C₂H₄

D. C₃H₈

Hướng dẫn giải:

$\bar{C} = \frac{n_{C O_{2}}}{n_{h h}} = \frac{v_{C O_{2}}}{v_{h h}} = 2$

Mà C₂H₂ có 2 nguyên tử C nên X cũng có 2 nguyên tử C.

$\bar{H} = \frac{2 n_{H_{2} O}}{n_{h h}} = 4$

Mà C₂H₂ có 2 nguyên tử H nên X có 6 nguyên tử H.

Vậy X là C₂H₆

Đáp án A

Câu 5: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H₂ là 21,2 gồm propan, propen và propin. Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X, tổng khối lượng của CO₂ và H₂O thu được là

A. 20,40 gam.

B. 18,60 gam.

C. 16,80 gam.

D. 18,96 gam.

Hướng dẫn giải:

X gồm C₃H_8,C₃H₆, C₃H₄; M_x= 21,2. 2 = 42,4

m_X= 0,1 . 42,4 = 4,24 g

$\begin{array}{l} n_{C O_{2}} = 3 n_{X} = 0, 3 m o l \to n_{C} = 0, 3 m o l \Rightarrow m_{C} = 3, 6 g \\ \Rightarrow n_{H} = \frac{4, 24 - 3, 6}{1} = 0, 64 m o l \\ \Rightarrow m_{C O_{2}} + m_{H_{2} O} = 0, 3.44 + \frac{0, 64}{2} .18 = 18, 96 g \end{array}$

Đáp án D

Câu 6: Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinylaxetilen có tỉ khối với H₂ là 17. Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng Ca(OH)₂ dư thì khối lượng bình tăng thêm m gam. Giá trị m là

A. 7,3.

B. 3,39.

C. 6,6.

D. 5,85.

Hướng dẫn giải:

X gồm C₂H₄, CH₄, C₃H₄, C₄H₄ (số nguyên tử H đều bằng 4)

$\begin{array}{l} n_{H_{2} O} = 2 n_{x} = 2.0, 05 = 0, 1 m o l; d_{\frac{X}{H_{2}}} = 17 \to \bar{M_{X}} = 34 \\ \to m_{X} = 0, 05.34 = 1, 7 g \to m_{C} = m_{X} - m_{H} = 1, 7 - 0, 1.2 = 1, 5 g \\ \to n_{C} = 0, 125 m o l \\ \Rightarrow m = m_{C O_{2}} + m_{H_{2} O} = 0, 125.44 + 0, 1.18 = 7, 3 g \end{array}$

Đáp án A

Câu 7: Một hợp chất gồm 2 ankin khi đốt cháy cho ra 13,2 gam CO₂ và 3,6 gam H₂O. Khối lượng brom có thể cộng vào hỗn hợp trên là

A. 16 gam.

B. 24 gam.

C. 32 gam.

D. 36 gam.

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l} n_{C O_{2}} = 0, 3 m o l; n_{H_{2} O} = 0, 2 m o l \\ \Rightarrow n_{a n k i n} = 0, 3 - 0, 2 = 0, 1 m o l \end{array}$

n_Brom= 2.n_ankin= 0,2 mol

$\Rightarrow$ m_brom = 0,2.160 = 32 g

Đáp án C

Câu 8: Hỗn hợp X có tỷ khối so với H₂ là 13,7 gồm etan, eten, etin. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X , toàn bộ sản phẩm cháy cho qua bình đựng dung dịch H₂SO₄ đặc thấy khối lượng bình tăng m (g) . Xác định m?

A. 3,6 g

B. 2,04 g

C. 3,06 g

D. 5,3 g

Hướng dẫn giải:

$M_{X} = 13, 7.2 = 27, 4 \Rightarrow m_{X} = 27, 4.0, 1 = 2, 74 g$

Do etan, eten, etin đều có 2 nguyên tử cacbon nên

$\begin{array}{l} n_{C} = n_{C O_{2}} = 2 n_{X} = 0, 2 m o l \\ n_{H} = \frac{2, 74 - 0, 2.12}{1} = 0, 34 m o l \Rightarrow n_{H_{2} O} = 0, 17 m o l \\ \Rightarrow m_{H_{2} O} = 0, 17.18 = 3, 06 g \end{array}$

Khối lượng bình tăng chính là khối lượng của nước.

Đáp án C

Câu 9: Hỗn hợp X gồm 0,1 mol C₂H₂ ; 0,15 mol C₂H₄; 0,2 mol C₂H₆ và 0,3 mol H₂. Đun nóng hỗn hợp X với Ni, xúc tác một thời gian thu được hỗn hợp Y. Đốt cháy hoàn toàn Y thu được số gam CO₂ và H₂O lần lượt là:

A. 23,4 g và 39,4 g

B. 39,6 g và 23,4 g

C. 19,8 g và 11,7 g

D. 11,7 g và 19,8 g

Hướng dẫn giải:

Đốt cháy Y cũng chính là đốt cháy X

Bảo toàn nguyên tố C:

$\begin{array}{l} \begin{array}{l} n_{C O_{2}} = 2. n_{C_{2} H_{2}} + 2. n_{C_{2} H_{4}} + 2. n_{C_{2} H_{6}} \\ = 2.0, 1 + 2.0, 15 + 2.0, 2 = 0, 9 m o l \end{array} \\ = > m_{_{C O_{2}}} = 39, 6 g a m \end{array}$

Bảo toàn nguyên tố H:

$\begin{array}{l} n_{H_{2} O} = n_{C_{2} H_{2}} + 2. n_{C_{2} H_{4}} + 3. n_{C_{2} H_{6}} + n_{H_{2}} = 1, 3 m o l \\ = > m_{H_{2} O} = 23, 4 g a m \end{array}$

Đáp án B

Câu 10: Đốt cháy m gam hỗn hợp C₂H₆, C₃H₄, C₃H₈, C₄H₁₀ được 35,2 gam CO₂ và 21,6 gam H₂O. Giá trị của m là

A. 14,4.

B. 10,8.

C. 12.

D. 56,8.

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l} n_{C O_{2}} = 0, 8 m o l \Rightarrow n_{C} = 0, 8 m o l \Rightarrow m_{C} = 0, 8.12 = 9, 6 g \\ n_{H_{2} O} = 1, 2 m o l \Rightarrow n_{H} = 2, 4 m o l \Rightarrow m_{H} = 2, 4 g \\ m = m_{C} + m_{H} = 12 g \end{array}$