Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Bài tập cộng H2, Br2 vào các hidrocacbon không no, mạch hở (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 Bài tập cộng H2, Br2 vào các hidrocacbon không no, mạch hở (50 bài tập minh họa)

A. Lý thuyết và phương pháp giải

a/ Phản ứng với H₂:

- Khi đun nóng có kim loại niken làm xúc tác, hiđrocacbon không no, mạch hở X cộng H₂ vào liên kết $\mathrm{\pi }$.

Phương trình: $C_n{H}_{2n+2-2k}+k{H}_2\stackrel{Ni,t^o}{\to }{C}_n{H}_{2n+2}$(k là số liên kết trong phân tử)

Tùy vào hiệu suất của phản ứng mà thu được hỗn hợp Y có hiđrocacbon không no dư hoặc hiđro dư hoặc cả hai còn dư.

- Phương pháp giải:

+ Số mol khí sau phản ứng luôn giảm và số mol H₂ phản ứng là $n_{H_{2}pu}=n_X-n_Y$

+ Cứ 1 mol liên kết $\mathrm{\pi }$ cộng với 1 mol H₂

+ Theo ĐLBTKL: m_X =m_Y

b/ Phản ứng với Br₂:

- Khi dẫn hiđrocacbon không no, mạch hở qua dung dịch nước brom, thấy màu nâu đỏ của dung dịch bị nhạt màu dần.

Phương trình: $C_n{H}_{2n+2-2k}+kB{r}_2\stackrel{xt,t^o}{\to }{C}_n{H}_{2n+2-2k}B{r}_{2k}$(k là số liên kết trong phân tử)

- Phương pháp giải:

+ Cứ 1 mol liên kết $\mathrm{\pi }$cộng với 1 mol Br₂ $\Rightarrow n_{lk\pi }=n_{B{r}_{2}pu}$

+ Sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố; bảo toàn mol $\mathrm{\pi }$; bảo toàn khối lượng để giải bài toán.

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho hiđrocacbon X phản ứng với brom (trong dung dịch) theo tỉ lệ mol 1:1, thu được chất hữu cơ Y (chứa 74,08% Br về khối lượng). Khi X phản ứng với HBr thì thu được hai sản phẩm hữu cơ khác nhau. Tên gọi của X là

A. but -1- en.

B. but -2- en.

C. xiclopropan.

D. propilen.

Hướng dẫn giải:

$C_x{H}_y+B{r}_2\to C_x{H}_{y}B{r}_2$

$\begin{array}{l}\%Br=\frac{80.2}{12x+y+80.2}.100\%=74,08\%\\ \Rightarrow 12x+y=56\Rightarrow x=4;y=8\end{array}$

X: C₄H₈

X phản ứng với HBr thu được 2 sản phẩm hữu cơ  X là: CH₂=CH-CH₂-CH₃

Đáp án A

Ví dụ 2: Hỗn hợp khí X gồm 0,1 mol C₂H₂; 0,2 mol C₂H₄ và 0,3 mol H₂. Đun nóng X với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H₂ bằng 11. Hỗn hợp Y phản ứng tối đa với a mol Br₂ trong dung dịch. Giá trị của a là

A. 0,1.                                                                                    

B. 0,2.

C. 0,3.

D. 0,4.

Hướng dẫn giải:

n_X = 0,1 + 0,2 + 0,3 = 0,6 mol; M_Y = 11. 2 = 22

Bảo toàn khối lượng: m_Y = m_X = 0,1.26 + 0,2.28 + 0,3.2 = 8,8 gam

$n_Y=\frac{8,8}{22}=0,4\left(mol\right)$

$n_{H_2}$ _{phản ứng} = n_X – n_Y = 0,6 - 0,4 = 0,2 (mol)

Bảo toàn số mol liên kết $\mathrm{\pi }$ ta có:

0,1.2 + 0,2 - 0,2 = $n_{B{r}_2}=a$

$\Rightarrow a=0,2\left(mol\right)$

Đáp án B

Ví dụ 3: Cho 4,48 lít hỗn hợp X (ở đktc) gồm 2 hiđrocacbon mạch hở lội từ từ qua bình chứa 1,4 lít dung dịch Br₂ 0,5M. Sau khi phản ứng hoàn toàn, số mol Br₂ giảm đi một nửa và khối lượng bình tăng thêm 6,7 gam. CTPT của 2 hiđrocacbon là

A. C₂H₂ và C₄H_8.

B. C₂H₂ và C₃H₈

C. C₃H₄ và C₄H₈

D. C₂H₂ và C₄H₆

Hướng dẫn giải:

$n_X=\frac{4,48}{22,4}=0,2mol;n_{B{r}_2}=1,4.0,5=0,7mol;n_{B{r}_{2}pu}=0,35mol$

$n_X<n_{B{r}_{2}pu}<2n_X \to$X gồm anken và ankin.

n_ankin = 0,35 – 0,2 = 0,15 (mol); n_anken =0,2 – 0,15 = 0,05 mol

Gọi công thức của ankin là C_nH_2n-2; anken là C_mH_2m (n, m >1)

m_{bình tăng}= m_X = 0,15.(14n-2) + 0,05.14m = 6,7

$\to 3n+m=10\to n=2;m=4$

Hai hiđrocacbon là C₂H₂ và C₄H_8.

Đáp án A

C. Luyện tập

Câu 1: Hiđrocacbon nào sau đây khi phản ứng với dung dịch brom thu được 1,2-đibrombutan?

A. Butan.

B. But - 1 - en.

C. But - 1 – in.

D. Buta -1,3 - đien.

Hướng dẫn giải:

(A): $C{H}_3-C{H}_2-C{H}_2-C{H}_3$không tác dụng với brom.

(B): $C{H}_2=C{H}_2-C{H}_2-C{H}_3+B{r}_2\to C{H}_{2}Br-CHBr-C{H}_2-C{H}_3$

(C): $CH\equiv C-C{H}_2-C{H}_3+2B{r}_2\to CHB{r}_2-CHB{r}_2-C{H}_2-C{H}_3$

(D): $C{H}_2=CH-CH=C{H}_2+2B{r}_2\to C{H}_{2}Br-CHBr-CHBr-C{H}_{2}Br$

Đáp án B

Câu 2: Hỗn hợp X gồm H₂ và C₂H₄ có tỉ khối so với H₂ là 7,5. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H₂ là 12,5. Hiệu suất của phản ứng hiđro hóa là

A. 50%.

B. 60%.

C. 70%.

D. 80%.

Hướng dẫn giải:

Phương trình phản ứng: $C_2{H}_4+H_2\to C_2{H}_6$

Bảo toàn khối lượng ta có m_trước = m_sau $\to {\overline{M}}_X.n_X={\overline{M}}_Y.n_Y$

$\to \frac{n_X}{n_Y}=\frac{{\overline{M}}_Y}{{\overline{M}}_X}=\frac{12,5}{7,5}=\frac{5}{3}$

Coi n_X = 5 mol; n_Y = 3 mol

Hỗn hợp X có ${\overline{M}}_X=7,5.2=15$

$\to \%n_{H_2}=\frac{28-15}{28-2}.100\%=50\%\Rightarrow n_{H_2}=n_{C_2{H}_4}=2,5mol$

Ta có: n_giảm = 5-3 =2mol =$n_{H_2}$_{phản ứng} = $n_{C_2{H}_4}$ _{phản ứng}

_{$\to \%H=\frac{2}{2,5}.100\%=80\%$}

Đáp án D

Câu 3: Dẫn 0,2 mol một olefin A qua dung dịch brom dư, khối lượng bình sau phản ứng tăng 5,6 gam. Vậy công thức phân tử của A là

A. C₂H₄.

B. C₃H₆.

C. C₄H₈.

D. C₅H₁₀.

Hướng dẫn giải:

CTPT A: C_nH_2n

$C_{\overline{n}}{H}_{\overline{2n}}+B{r}_2\to C_{\overline{n}}{H}_{\overline{2n}}B{r}_2$

Khối lượng bình tăng chính là khối lượng của olefin

$M_X=\frac{5,6}{0,2}=28\to n=2$

Đáp án A

Câu 4: Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,06 mol C₂H₂ và 0,04 mol H₂ với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Dẫn toàn bộ hỗn hợp Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom (dư) thì còn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z (ở đktc) có tỉ khối so với O₂ là 0,5. Khối lượng bình dung dịch brom tăng là

A. 1,04 gam.        

B. 1,64 gam.        

C. 1,20 gam.        

D. 1,32 gam.

Hướng dẫn giải:

- $m_Z=n_z.M=\frac{0,448}{22,4}.(0,5.32)=0,32g$

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

m_X = m_Y = 0,06.26 + 0,04.2 = 1,64 gam

Ta có m_{bình tăng} = m_Y – m_Z = 1,64 – 0,32 = 1,32g

Đáp án D

Câu 5: Hỗn hợp X gồm H_2, C₂H₄ và C₃H₆ có tỉ khối so với H₂ là 9,25. Cho 22,4 lít X (đktc) vào bình kín có sẵn một ít bột Ni. Đun nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H₂ bằng 10. Tổng số mol H₂ đã phản ứng là

A. 0,015 mol.

B. 0,05 mol.

C. 0,07 mol.

D. 0,075 mol.

Hướng dẫn giải:

M_Y= 10.2 = 20; M_X = 9,25.2 = 18,5

Bảo toàn khối lượng: m_X = m_Y

$\begin{array}{l}{M}_X.n_X=M_Y.n_Y\\ \to \frac{n_X}{n_Y}=\frac{M_Y}{M_X}=\frac{20}{18,5}\Rightarrow n_Y=0,925mol\end{array}$

$\to n_{H_2}$_{phản ứng} = n_X – n_Y = 1- 0,925 = 0,075 mol

Đáp án D

Câu 6: Hỗn hợp X gồm 0,15 mol axetilen; 0,1 mol vinylaxetilen; 0,1 mol etilen và 0,4 mol hiđro. Nung hỗn hợp X với xúc tác niken, một thời gian được hỗn hợp khí Y có tỉ khối với hiđro bằng 12,7. Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với dung dịch dịch chứa a mol Br₂. Giá trị của a là

A. 0,25 mol.

B. 0,35 mol.

C. 0,45 mol.

D. 0,65 mol.

Hướng dẫn giải:

n_X = 0,15 + 0,1 + 0,1 + 0,4 = 0,75 (mol);

m_X = 0,15. 26 + 0,1. 52 + 0,1.28 + 0,4.2 = 12,7g

Bảo toàn khối lượng có m_X = m_Y $\to {\overline{M}}_X.n_X={\overline{M}}_Y.n_Y$

- $n_{H_2}$_{phản ứng} = n_X – n_Y = 0,75- 0,5 = 0,25(mol)

- Bảo toàn số mol liên kết $\mathrm{\pi }$ : 0,15.2 + 0,1.3 + 0,1.1 = a + 0,25

Đáp án D

Câu 7: Hỗn hợp khí X gồm H₂ và C₂H₄ có tỉ khối so với He là 3,75. Dẫn X qua Ni nung nóng thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5. Hiệu suất của phản ứng hiđro hóa là

A. 50%.

B. 60%.

C. 70%.

D. 80%.

Hướng dẫn giải:

Phương trình phản ứng: $C_2{H}_4+H_2\to C_2{H}_6$

Bảo toàn khối lượng ta có m_trước = m_sau $\to {\overline{M}}_X.n_X={\overline{M}}_Y.n_Y$

$\to \frac{n_X}{n_Y}=\frac{{\overline{M}}_Y}{{\overline{M}}_X}=\frac{5}{3,75}=\frac{4}{3}$

Coi n_X = 4 mol; n_Y = 3 mol

Hỗn hợp X có ${\overline{M}}_X=3,75.4=15$

$\to \%n_{H_2}=\frac{28-15}{28-2}.100\%=50\%\Rightarrow n_{H_2}=n_{C_2{H}_4}=2mol$

Ta có: n_giảm = 4-3 =1mol =$n_{H_2}$ _{phản ứng} =$n_{C_2{H}_4}$ _{phản ứng}

$\to \%H=\frac{1}{2}.100\%=50\%$

Đáp án A

Câu 8: Hỗn hợp khí A chứa H₂ và hai anken kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Tỉ khối của A đối với H₂ là 8,26. Đun nóng nhẹ A có mặt xúc tác Ni thì thu được hỗn hợp B không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H₂ là 11,8. Công thức phân tử của hai anken trong hỗn hợp A là

A. C₂H₄ và C₃H₆.

B. C₃H₆ và C₄H₈.

C. C₄H₈ và C₅H₁₀.

D. C₅H₁₀ và C₆H₁₂.

Hướng dẫn giải:

M_A = 8,26.2 = 16,52; M_B = 11,8.2 = 23,6

Vì hỗn hợp B không làm mất màu nước brom nên B không chứa anken.

Giả sử có 1 mol hỗn hợp A.

Áp dụng bảo toàn khối lượng: m_A = m_B

$\frac{n_B}{1}=\frac{16,52}{23,6}\to n_B=n_{H_2\left(A\right)}=0,7mol$

n_2anken = 1- 0,7 = 0,3 mol

Gọi công thức chung của 2 anken là C_nH_2n

Ta có: 14n. 0,3 + 2. 0,7 = 16,52

Vậy 2 anken là C₃H₆ và C₄H₈

Đáp án B

Câu 9: Hỗn hợp khí X chứa H₂ và một ankin. Tỉ khối của X đối với H₂ là 4,8. Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Y không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H₂ là 8. Công thức phân tử của ankin là

A. C₂H₂.

B. C₃H₄.

C. C₄H₆.

D. C₅H₈.

Hướng dẫn giải:

M_X = 4,8. 2= 9,6; M_Y = 8.2 =16

Vì Y không làm mất màu nước brom nên Y không có hiđrocacbon không no.

Giả sử X có 1 mol

Áp dụng bảo toàn khối lượng ta có m_X = m_Y = 9,6.1 = 9,6(g)

_{$n_{H_2}$phản ứng} = 1 – 0,6 = 0,4 mol

n_ankin = 0,2 mol

Gọi công thức của ankin là C_nH_2n-2

Ta có: (14n - 2).0,2 + 2.(1- 0,2) = 9,6

Suy ra n=3

Đáp án B

Câu 10: Một hỗn hợp X gồm 0,12 mol C₂H₂ và 0,18 mol H₂. Cho X đi qua Ni nung nóng, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y vào bình đựng brom dư, thấy bình brom tăng m gam và thoát ra khí Z. Đốt cháy hết Z và cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)₂ dư thấy có 5 gam kết tủa xuất hiện và thấy khối lượng dung dịch giảm 1,36 gam. Tính giá trị của m?

A. 2,72 gam.

B. 1,6 gam.

C. 3,2 gam.

D. 12,8 gam.

Hướng dẫn giải:

m_X = 0,12.26 + 0,18.2 = 3,48 g

Cho X đi qua Ni nung nóng:

Phương trình phản ứng: C₂H₂ + H₂ → C₂H₄; C₂H₂ + 2H₂ → C₂H₆

Hỗn hợp Y gồm: C₂H₂, C₂H₄, C₂H₆ và H₂

Cho Y qua bình đựng Br₂ dư có C₂H₂, C₂H₄ bị giữ lại. Hỗn hợp Z gồm: C₂H₆ và H₂

Phương trình phản ứng: C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂; C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄

Đốt cháy Z thu được CO₂ và H₂O:

m_{dd giảm} =$m_{\downarrow }-\left(m_{H_{2}O} +m_{C{O}_2}\right)$ ⇒ $m_{H_{2}O}=5-1,36–0,05.44=1,44g$

$n_{H_{2}O} =\frac{1,44}{18}=0,08mol$⇒ m_Z = 0,08.2 + 0,05.12 = 0,76 g

Khối lượng bình brom tăng: m = m_X - m_Z = 3,48 – 0,76 = 2,72 g

Đáp án A