Phương pháp giải Dạng 5: Bài tập phản ứng cháy của ancol (50 bài tập minh họa)

Ngọc Nguyễn Ngày: 17-07-2023 Lớp 11

189

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Dạng 5: Bài tập phản ứng cháy của ancol (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 5: Bài tập phản ứng cháy của ancol (50 bài tập minh họa)

A. Phương pháp giải

$C_{n} H_{2 n + 2 - 2 k} O_{x} + \frac{3 n + 1 - k - x}{2} O_{2} \overset{t^{0}}{\to} n C O_{2} + (n + 1 - k) H_{2} O$

Lưu ý: Phản ứng đốt cháy của ancol có đặc điểm tương tự phản ứng đốt cháy hiđrocacbon tương ứng:

+ Nếu $n_{H_{2} O} > n_{C O_{2}}$ → Ancol no, mạch hở có công thức chung là C_nH_2n+2O_x

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

$n_{a n c o l n o} = n_{H_{2} O} - n_{C O_{2}}$

+ Nếu đốt cháy ancol cho $n_{H_{2} O} > 1, 5. n_{C O_{2}}$ thì ancol là CH₃OH. Chỉ có CH₄ và CH₃OH có tính chất này (không kể amin):

$C H_{3} O H + \frac{3}{2} O_{2} \overset{t^{0}}{\to} C O_{2} + 2 H_{2} O$

+ Nếu đốt cháy ancol cho $n_{C O_{2}} = n_{H_{2} O}$ thì ancol đó có dạng C_nH_2nO_x

$C_{n} H_{2 n} O_{x} + \frac{3 n - x}{2} O_{2} \overset{t^{0}}{\to} n C O_{2} + n H_{2} O$

- Phương pháp: Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng.

Bảo toàn nguyên tố O: $x . n_{a n c o l} + 2 n_{O_{2}} = 2 n_{C O_{2}} + n_{H_{2} O}$

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp 3 ancol đơn chức, thuộc cùng dãy dồng đẳng thu được 3,808 lít khí CO₂ (đktc) và 5,4 gam H₂O. Giá trị của m là:

A. 5,42

B. 5,72

C. 4,72

D. 7,42

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l} n_{C O_{2}} = \frac{3, 808}{22, 4} = 0, 17 (m o l) \\ n_{H_{2} O} = \frac{5, 4}{18} = 0, 3 (m o l) \end{array}$

Ta thấy: $n_{H_{2} O} > n_{C O_{2}} \to$ 3 ancol là no, đơn chức, mạch hở

$\to n_{a n c o l} = n_{H_{2} O} - n_{C O_{2}} = 0, 3 - 0, 17 = 0, 13 m o l$

Đặt công thức chung của 3 ancol là C_nH_2n+2O

Ta có: $\begin{array}{l} n_{O (a n c o l)} = n_{a n c o l} = 0, 13 m o l \\ n_{C (a n c o l)} = n_{C O_{2}} = 0, 17 m o l \\ n_{H (a n c o l)} = 2. n_{H_{2} O} = 2.0, 3 = 0, 6 m o l \end{array}$

$m_{a n c o l} = m_{O} + m_{C} + m_{H} = 0, 13.16 + 0, 17.12 + 0, 6.1 = 4, 72 g a m$

Đáp án C

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 7,8 gam hỗn hợp A gồm 2 ancol no, mạch hở, đơn chức liên tiếp thì thu được 6,72 lít CO₂ (đktc). Công thức phân tử và % thể tích của chất có khối lượng phân tử lớn hơn trong hỗn hợp A là:

A. CH₄O; 50%.

B. C₂H₆O; 50%.

C. C₂H₆; 50%.

D. C₃H₈O; 40%.

Hướng dẫn giải

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

Gọi công thức chung cho 2 ancol là C_nH_2n+2O

Bảo toàn nguyên tố C: $n_{C O_{2}} = n . n_{a n c o l} \to n_{a n c o l} = \frac{0, 3}{n} m o l$

$\to \frac{7, 8}{14 n + 18} = \frac{0, 3}{n} \to n = 1, 5$

$\to$ 2 ancol là CH₄O (a mol) và C₂H₆O (b mol)

$\{\begin{matrix} a + 2 b = 0, 3 \\ 32 a + 46 b = 7, 8 \end{matrix} \Leftrightarrow \{\begin{matrix} a = 0, 1 \\ b = 0, 1 \end{matrix}$

$\to % V_{C H_{4} O} = % V_{C_{2} H_{6} O} = 50 %$

Đáp án B

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol một ancol X no, mạch hở cần vừa đủ 17,92 lít khí O₂ (ở đktc). Mặt khác, nếu cho 0,1 mol X tác dụng vừa đủ với m gam Cu(OH)₂ thì tạo thành dung dịch có màu xanh lam. Giá trị của m và tên gọi của X tương ứng là

A. 9,8 và propan-1,2-điol.

B. 4,9 và propan-1,2-điol.

C. 4,9 và propan-1,3-điol.

D. 4,9 và glixerol.

Hướng dẫn giải

Gọi công thức phân tử của ancol: C_nH_2n+2O_a ( $a \geq 2$ vì ancol hòa tan Cu(OH)₂)

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

$\begin{array}{l} n_{O_{2}} = \frac{3 n + 1 - a}{2} . n_{a n c o l} \\ \Leftrightarrow 0, 8 = \frac{3 n + 1 - a}{2} .0, 2 \\ \Leftrightarrow 3 n - a = 7 \\ \to n = 3; a = 2 \end{array}$

$\to$ Ancol là CH₂OHCHOHCH₃

$\to m = 98. \frac{0, 1}{2} = 4, 9 (g)$

Đáp án B

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam ancol đơn chức A được 6,6 gam CO₂ và 3,6 gam H₂O. Giá trị m là

A. 3 gam.

B. 2,0 gam.

C. 2,8 gam.

D. 10,2 gam.

Hướng dẫn giải

$\begin{array}{l} n_{C O_{2}} = \frac{6, 6}{44} = 0, 15 (m o l) \\ n_{H_{2} O} = \frac{3, 6}{18} = 0, 2 (m o l) \\ \to n_{H_{2} O} > n_{C O_{2}} \to A n c o l n o \\ \to n_{a n c o l} = 0, 2 - 0, 15 = 0, 05 m o l \end{array}$

Vì ancol đơn chức nên ta có: $n_{O (a n c o l)} = n_{a n c o l} = 0, 2 - 0, 15 = 0, 05 m o l$

$\begin{array}{l} m = m_{C} + m_{H} + m_{O} \\ \Leftrightarrow m = 0, 15.12 + 0, 2.2 + 0, 05.16 = 3 g \end{array}$

Đáp án A

Câu 2: Có một hợp chất hữu cơ đơn chức Y, khi đốt cháy Y ta chỉ thu được CO₂ và H₂O với số mol như nhau và số mol oxi tiêu tốn gấp 4 lần số mol của Y. Biết rằng: Y làm mất màu dung dịch brom và khi Y cộng hợp hiđro thì được rượu no, đơn chức. Công thức cấu tạo mạch hở của Y là:

A. $C H_{3} - C H_{2} - O H$

B. $C H_{2} = C H - C H_{2} - C H_{2} - O H$

C. $C H_{3} - C H = C H - C H_{2} - O H$

D. $C H_{2} = C H - C H_{2} - O H .$

Hướng dẫn giải

Vì đốt Y tạo $n_{C O_{2}} = n_{H_{2} O}$ , Y phản ứng với H₂ tạo ancol đơn chức $\to$ Y có dạng

Giả sử đốt 1 mol Y

$\begin{array}{l} C_{n} H_{2 n} O + \frac{3 n - 1}{2} O_{2} \overset{t^{o}}{\to} n C O_{2} + n H_{2} O \\ 1 \to \frac{3 n - 1}{2} \end{array}$

$\begin{array}{l} \to n_{O_{2}} = 4 mol \to \frac{3 n - 1}{2} = 4 \\ \to n = 3 \end{array}$

Y là $C H_{2} = C H C H_{2} O H$

Đáp án D

Câu 3: Một ancol X tác dụng với Na dư thu được thể tích H₂ bằng thể tích hơi ancol X đã phản ứng. Đốt cháy hoàn toàn một thể tích hơi ancol X thu được không đến ba thể tích CO₂ (các thể tích đo ở cùng điều kiện). Vậy X là:

A. Ancol etylic

B. Etylen glicol

C. Ancol propylic

D. Propan điol

Hướng dẫn giải

Một ancol X tác dụng với Na dư thu được thể tích H₂ bằng thể tích hơi ancol X đã phản ứng. Suy ra X có 2 nhóm OH trong phân tử.

Đốt cháy hoàn toàn một thể tích hơi ancol X thu được không đến ba thể tích CO₂ suy ra số C trong X không quá 3.

Mà X lại có 2 nhóm OH nên X chỉ có thể là CH₂OH-CH₂OH (etylen glicol)

Đáp án B

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M gồm hai ancol X và Y là đồng đẳng kế tiếp của nhau, thu được 0,3 mol CO₂ và 0,425 mol H₂O. Mặt khác, cho 0,25 mol hỗn hợp M tác dụng với Na (dư), thu được chưa đến 0,15 mol H₂. Công thức phân tử của X, Y là:

A. C₂H₆O₂, C₃H₈O₂.

B. C₂H₆O, CH₄O.

C. C₃H₆O, C₄H₈O.

D. C₂H₆O, C₃H₈O.

Hướng dẫn giải

Vì $n_{H_{2} O} > n_{C O_{2}} \to$ X và Y là hai ancol no, mạch hở.

Đặt công thức chung của hai 2 ancol là C_nH_2n+2O_a

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

Ta có: $\frac{n_{C O_{2}}}{n_{H_{2} O}} = \frac{n}{n + 1} = \frac{0, 3}{0, 425} \Rightarrow n = 2, 4$

→ Hai ancol đó là C₂H₆O_avà C₃H₈O_a

Khi cho 0,25 mol M + Na dư thu được chưa đến 0,15 mol H₂

→ Hai ancol cần tìm là ancol đơn chức

→ Hai ancol là C₂H₆O và C₃H₈O

Đáp án D

Câu 5: Đốt cháy một ancol đơn chức, mạch hở X thu được CO₂ và hơi nước theo tỉ lệ thể tích $V_{C O_{2}} : V_{H {}_{2}O} = 4 : 5$ . Công thức phân tử của X là

A. C₄H₁₀O.

B. C₃H₆O.

C. C₃H₆O.

D. C₂H₆O.

Hướng dẫn giải

Giả sử $n_{C O_{2}} = 4 m o l, n_{H_{2} O} = 5 m o l$ .

Nhận thấy $n_{H_{2} O} > n_{C O_{2}} \to$ Ancol là ancol no, mạch hở

$\to n_{a n c o l} = n_{H_{2} O} - n_{C O_{2}} = 5 - 4 = 1 m o l$

Số nguyên tử C của ancol là: số C = $\frac{n_{C O_{2}}}{n_{a n c o l}} = 4$

$\to$ Công thức phân tử của ancol là C₄H₁₀O

Đáp án A

Câu 6: Cho hỗn hợp A gồm 1 rượu no, đơn chức và 1 rượu no 2 chức tác dụng với Na dư thu được 0,616 lít H₂ (đktc). Nếu đốt cháy hoàn toàn 1 lượng gấp đôi hỗn hợp A thì thu được 7,92 gam CO₂ và 4,5 gam H₂O. Công thức phân tử của mỗi rượu là

A. C₂H₅OH và C₃H₆(OH)₂.

B. C₂H₄(OH)₂ và C₃H₇OH.

C. C₃H₅OH và C₂H₄(OH)₂.

D. CH₃OH và C₃H₆(OH)₂.

Hướng dẫn giải

Gọi công thức phân tử của rượu no đơn chức là C_nH_2n+2O (x mol) và rượu no, 2 chức là C_mH_2m+2O₂ (y mol)

Ta có: $n_{H_{2}} = 0, 5. n_{C_{n} H_{2 n + 2} O} + n_{C_{m} H_{2 m + 2} O_{2}} \Rightarrow 0, 5 x + y = 0, 0275 (1)$

Đốt 1 lượng gấp đôi A thu được 0,18 mol CO₂ và 0,25 mol H₂O

Bảo toàn nguyên tố C: $n_{C O_{2}} = 2 x n + 2 y m = 0, 18 (2)$

Bảo toàn nguyên tố H: $n_{H_{2} O} = 2 x (n + 1) + 2 y (m + 1) = 0, 25 (3)$

Từ (1), (2) và (3) $\Rightarrow x = 0, 015; y = 0, 02 v à 3 n + 4 m = 18$

n	1	2	3	4	5
m	(loại)	3 (TM)	(loại)	(loại)	(loại)

2 ancol là C₂H₅OH và C₃H₆(OH)₂

Đáp án A

Câu 7: Cho biết X mạch hở. Đốt cháy a mol X thu được 4a mol CO₂ và 4a mol H₂O. Nếu cho a mol X tác dụng hết với Na thu được a mol H₂. Số công thức cấu tạo thỏa mãn của X là

A. 5

B. 3

C. 2

D. 4

Hướng dẫn giải

Ta có: Số C = $\frac{n_{C O_{2}}}{n_{X}} = \frac{4 a}{a} = 4$

Số H = $\frac{2 n_{H_{2} O}}{n_{X}} = \frac{2.4 a}{a} = 8$

→ X có công thức C₄H₈O_x

Cứ a mol X phản ứng với Na sinh ra a mol H₂ → $x = \frac{2 n_{H_{2}}}{n_{X}} = \frac{2 a}{a} = 2$

→ X có công thức C₄H₈O₂ có số liên kết π + vòng = 1

Các đồng phân cấu tạo ancol đa chức, mạch hở của X là:

$\begin{array}{l} H O - C H_{2} - C H (O H) - C H = C H_{2} \\ C H_{2} O H - C H = C H - C H_{2} O H \\ C H_{2} = C (C H_{2} O H) - C H_{2} O H \end{array}$

→ X có 3 công thức cấu tạo thỏa mãn.

Đáp án B

Câu 8: Cho m gam hỗn hợp X gồm các ancol no, mạch hở, đồng đẳng của nhau cháy hoàn toàn trong O₂ thì thu được 0,5 mol CO₂ và 0,7 mol H₂O. Cùng m gam X tác dụng với Na dư thì thu được a gam muối. Giá trị của a có thể đạt được đến giá trị lớn nhất là

A. 10,6

B. 13,8

C. 15

D. 22,6

Hướng dẫn giải

Ta có: $n_{X} = 0, 7 - 0, 5 = 0, 2 m o l$

Số nguyên tử $\bar{C}$ = $\frac{0, 5}{0, 2} = 2, 5$ → X gồm các ancol có tối đa 2 chức

Để lượng muối là tối đa thì lượng chức ancol cũng là tối đa → Công thức chung của X là $C_{2, 5} H_{5} {(O H)}_{2}$

$\begin{array}{l} C_{2, 5} H_{5} {(O H)}_{2} + 2 N a \to C_{2, 5} H_{5} {(O N a)}_{2} + H_{2} \\ 0, 2 \to 0, 2 (m o l) \end{array}$

→ m _muối = 0,2.113 = 22,6 gam

Đáp án D

Câu 9: Cho 1 bình kín dung tích 16 lít chứa hỗn hợp X gồm 3 ancol đơn chức A, B, C và 13,44 gam O₂ (ở 109,2 ${}_{o}C$ ; 0,98 atm). Đốt cháy hết rượu rồi đưa nhiệt độ bình về 136,5 ${}_{o}C$ thì áp suất trong bình lúc này là P. Cho tất cả sản phẩm lần lượt qua bình 1 đựng H₂SO₄ đặc, bình 2 đựng NaOH dư. Sau thí nghiệm thấy khối lượng bình 1 tăng 3,78 gam, bình 2 tăng 6,16 gam. Giá trị của P là

A. 1,512.

B. 1,186.

C. 1,322.

D. 2,016.

Hướng dẫn giải

Gọi công thức phân tử chung của A, B, C là $C_{n} H_{m} O$

$\begin{array}{l} n_{X} = \frac{P V}{R T} = 0, 5 m o l \\ \to n_{A, B, C} = 0, 5 - \frac{13, 44}{32} = 0, 08 (m o l) \end{array}$

$n_{H_{2} O} = \frac{3, 78}{18} = 0, 21 m o l; n_{C O_{2}} = \frac{6, 16}{44} = 0, 14 m o l$

Ta có: ${n_{O_{2}}}_{p u} = n_{C O_{2}} + \frac{1}{2} n_{H_{2} O} - \frac{1}{2} n_{a n c o l} = 0, 205 (m o l)$

$\to n_{O_{2} (d u)} = 0, 42 - 0, 205 = 0, 215 m o l$

Tổng số mol khí sau phản ứng là: n = 0,215 + 0,14 + 0,21 = 0,565mol

$\to P = \frac{n R T}{V} = \frac{0, 565.0, 082. (136, 5 + 273)}{16} = 1, 186 a t m$

Đáp án B

Câu 10: Cho hỗn hợp X gồm 6,4 gam ancol metylic và b (mol) 2 ancol A và B no, đơn chức liên tiếp. Chia X thành 2 phần bằng nhau.

Phần 1: Tác dụng hết với Na thu được 4,48 lít H₂ (đktc).

Phần 2: Đốt cháy hoàn toàn rồi cho sản phẩm cháy lần lượt qua bình 1 đựng P₂O₅, bình 2 đựng Ba(OH)₂ dư thấy khối lượng bình 1 tăng a gam, bình 2 tăng (a + 22,7) gam. Công thức phân tử của 2 ancol A và B là

A. C₂H₅OH và C₃H₇OH.

B. C₂H₅OH và C₄H₉OH.

C. C₃H₇OH và C₄H₉OH.

D. C₃H₅OH và C₄H₈OH.

Hướng dẫn giải

Ở mỗi phần: $n_{C H_{3} O H} = 0, 1 m o l$

Gọi công thức phân tử trung bình của 2 ancol A và B là $C_{n} H_{2 n + 2} O$

Tác dụng với Na: $n_{H_{2}} = 0, 5. n_{C H_{3} O H} + 0, 5. n_{2 a n c o l} = 0, 2 m o l$

$\to n_{2 a n c o l} = 2.0, 2 - 0, 1 = 0, 3 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C: $n_{C O_{2}} = 0, 1 + 0, 3 n$

Bảo toàn nguyên tố H: $n_{H_{2} O} = 2.0, 1 + (n + 1) .0, 3$

Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng H₂O, khối lượng bình 2 tăng là khối lượng CO₂

$\begin{array}{l} m_{b ì n h 2} - m_{b ì n h 1} = m_{C O_{2}} - m_{H_{2} O} = 22, 7 \\ \Leftrightarrow 44. (0, 1 + 0, 3. n) + 18. [2.0, 1 + (n + 1) .0, 3] = 22, 7 \\ \Leftrightarrow n = 3, 5 \end{array}$