Sử dụng phân tích phân tử và các định luật bảo toàn giải Toán đốt cháy chất hữu cơ
Hóa học lớp 8
Tìm hiểu thêmTặng thêm 15 ngày khi mua gói 4 tháng.
1
Sö DôNG ph©n tÝch ph©n tö vµ c¸c ®Þnh luËt b¶o
toµn trong gi¶i to¸n ®èt ch¸y chÊt h÷u c¬
0
t
x y z t 2 2 2 2
( A )
C H O N O CO H O N
Theo BTKL
2 2 2 2
A C H O N
A O CO H O N
BTKL m m m m m
BTKL m m m m m
trong A
ph¶n øng
Theo BT mol nguyên tố
C(trong
H(trong
O(trong H O
2
N(trong
n n
n
n
n ( 2 n
n
nguyen tè chÊt chøa nã
A) A CO
2
A) A H O
2
A) O CO
2 2
A) A N
2
chØ sè nguyªn tè
= n .x= n
= n .y= 2n
+ 2n ph¶n øng) n
= n .t = 2n
2. Bảo toàn Electron (như quy tắc hóa trị ở cấp THCS)
Khi đốt hợp chất (A) thì nguyên tố oxi không cháy (không kết hợp với oxi), nên chỉ xảy ra sự trao đổi
Electron giữa các nguyên tố C, H trong hỗn hợp (A) với O trong A và O
2
phản ứng.
Sơ đồ đốt cháy Quá trình cho, nhận Electron
0
0 0
0 4 2 1 2 0
t
2
2
2 2
0 0
(A )
C, H
O C O H O N
O N
,
Nhường electron:
0 4 0 1
C 4e C H 1e H
;
n
E (nhường)
=
C H
4n n
Nhận eletron:
0 2 0 2
2
O 2e O O 4e 2O
;
n
E (nhận)
=
2
O O
2n 4n
Theo BTE
C H O O
2
C H O O
2
4n n 2n 4n
4n n 2n 4n
Có thể hiểu đơn giản hơn bằng cách sử dụng quy tắc hóa trị (theo hóa THCS)
Giả thiết
IV I
A
C, H
+
II
IV
B
O
2
(trong A)
O
0
t
2 2
CO H O
Xét cả quá trình thì C(IV), H(I) trao đổi hóa trị với O(II), O
2
(IV) ta có
A
n
B
hãa trÞ A = n hãa trÞ B
C H O O
2
C H O O
2
4n n 2n 4n
4n n 2n 4n
Nếu trong chất cháy có chứa kim loại kiềm (Na, K...) thì xử lý như H vì nó cũng nhường 1e (hóa trị I).
3. Phân tích phân tử (phân tích hệ số).
Các mối liên hệ về tỉ lệ hệ số hoặc tổng hiệu các hệ số đều biểu thị mối liên hệ số mol giữa các thành phần
cáo tạo nên một chất.
3.1. Nguyên tắc phân tích phân tử: Từ chỉ số, hệ số trong CTPT ta phân tích sao cho lập được mối liên hệ
giữa các đại lượng đề cho và đại lượng cần tìm. (Không có công thức mặc định, vì vậy phương pháp này
không cần học thuộc lòng như một số người đã và đang lầm tưởng).
I- Cơ sở của phương pháp
Cơ sở của phương pháp dựa trên các Định luật BTKL, BT mol nguyên tố, BT mol electron và ý nghĩa của
CTHH (đã được học ngay từ cấp THCS – Hóa học lớp 8).
1. Bảo toàn mol nguyên tố và bảo toàn khối lượng:
Tổng quát: Xét phản ứng đốt cháy hợp chất hữu cơ (A): C
x
H
y
O
z
N
t
2
3.2. Một số trường hợp thường sử dụng nhất:
a) Phân tích tổng quát (đúng cho mọi hợp chất C, H, O, N)
2
2 2
E C H O O
2
H C A N
2
H O CO A
2
2
Quan
x 2x 2 2k y y z
E 4C H 2O
H 2C 2 N 2k
n 4n n 2n 4n
H O 0,5H C 1 0,5N k
C H N O n 2n 2n n 2n
CO C
n n n
N 0,5N
A
E
O
4
1
Lu«n ®óng
hÖ chØ sè,
1
hÖ sè
XÐt mol A
2 2
2
2
2
C H O O
A CO N H O A
N
4n n 2n 4n
n n n n n n .(k 1
n
NX
)
n
C¸c mèi liªn hÖ thêng dïng nhÊt
Tïy biÕn mèi liªn hÖ theo d÷ kiÖn ®Ò cho
§Æt ®óng CTTQ lµ OK, kh«ng nªn thuéc c¸c mèi li
ªn hÖ
§Ò cho d÷ kiÖn nµo th× cø ngã vµo CTPT, xem hÖ sè cña nã
ph©n tÝch ra mèi l
LuyÖn nhiÒu th× ...
iªn hÖ gi÷a nã vµ
bæng dng tù thu
é
c¸i cÇn
c, nh
t×
uÇ
m.
n yÔn nhu
b) Phân tích qua một loại hợp chất cụ thể. (Hiểu được Vd dưới đây thì tự mình làm được các loại khác)
Nếu chất A đã biết thuộc dãy đồng đẳng nào hoặc biết CTPT cụ thể thì việc phân tích sẽ rất đơn giản.
Peptit no mạch hở tạo bởi các -aminoaxit chỉ chứa 1NH
2
, 1COOH (thường gặp nhất)
2
2
2 2
O C N
peptit C peptit N
O N peptit
2
H O CO N peptit
2
n 2n 2 k k k 1
E 6n 3k 6C – 3N
4n 6n – 3n
M 14n 18 29k
m 14n 18n 29n
C H N O O N 1
n n n
H O 0,5H C 1 0,5N
0,5N
n n
N
n n
Lu«n ®óng
Hỗn hợp Axit cacboxylic, este
n
COO Q
(1),(2)
it : 0
it
XCOOH,Y COOH
Q it :
te
(....
n n
te
COO) Z
Ph©n tÝch sè nhãm chøc vµ hÖ sè chÊt
ax n n (1)
COO Ax
ax n n =(n-1).n (2)
COO e.ste
(n 1).n
es
es
c) Phân tích quan hệ chỉ số C, H, O
Khi đốt hỗn hợp hữu cơ mà biết số mol C, H, O thì hướng ưu tiên phân tích là hiệu chỉ số (H – C – O)
Tổng quát: (A): C
x
H
y
O
z
N
t
Giả sử hiệu các chỉ số (H – C – O) = T
H C O A
n – n – n T.n
Cách phân tích này thường giải rất nhanh bài tập đốt cháy hỗn hợp nhiều chất (99% có quy luật)
Ví dụ về cách vận dụng hiệu H-C-O trong hỗn hợp: (hoặc tổng, hoặc bỏ bớt 1 nguyên tố)
x x y 2 y y 1
1 2 H C O
H C O 0
H C O
z 2z 2 z 2
H C O 2
C H , C H O : n (mol)
0.n 2.n n n n
A
n n n
C H O : (mol) n
2
2
n
Với hỗn hợp chứa các chất đã có sẵn CTPT hoặc biết nó thuộc dãy đồng đẳng nào thì việc phân tích CTPT
càng thuận tiện hơn các trường hợp tổng quát.
Nhắc lại: Không cần thuộc, cứ cho chất gì thì mổ bụng nó ra coi những dữ kiện giấu trong bụng nó là ok.
TÙY CƠ ỨNG BIẾN – CHỌN MIẾNG MÀ ĂN- ĐỪNG CÓ LĂN TĂN – NHE RĂNG MÀ ĐẾM.
3
II- Một số ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 0,165 mol hỗn hợp X gồm metyl propionat, metyl axetat và hai hiđrocacbon
mạch hở cần vừa đủ 0,635 mol O
2
, tạo ra 7,2 gam H
2
O. Nếu cho 0,2018 mol X vào dung dịch Br
2
dư thì số
mol Br
2
phản ứng tối đa là
A. 0,2446. B. 0,2386. C. 0,2234. D. 0,2512.
0,2018
Br Br
2 2
3n
4n
H
m 2m
3H E 4 4k
O
2
2
2 k
COO
0,165
X 0,165.4 4n 3.0,8 0,635.4 n 0,2446
: 0,165
0, 18
C H
20
mol X
Ch¬i vui v× nã kh«ng ch¸y
mol
mol
Các em có thể giải theo cách khác:
Như sử dụng mối liên hệ nCO
2
– nH
2
O = npi – nX
Bơm H
2
với số mol bằng số mol Br
2
vào hỗn hợp rồi đốt
.v.v.
(Các em học sinh tự giải nhé, ở bài này thầy chỉ giải theo kỹ thuật phân tích phân tử thôi)
Ví dụ 2: Hỗn hợp E gồm C
3
H
5
(OH)
3
, C
6
H
8
, C
2
H
4
(OH)
2
, CH
3
CH
2
CHO và một tetrapeptit X mạch hở, được
tạo bởi các aminoaxit cùng dãy đồng đẳng với glyxin (trong đó X chiếm 5/13 số mol hỗn hợp E). Đốt cháy
hoàn toàn m gam hỗn hợp E cần 45,92 lít khí O
2
(đktc), thu được hỗn hợp Y gồm CO
2
, N
2
, H
2
O. Dẫn hỗn
hợp Y qua dung dịch Ba(OH)
2
dư thì thấy có 325,05 gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 224,19 gam.
Mặt khác, 0,5m gam hỗn hợp E tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch NaOH 1M. Phần trăm khối lượng của
peptit X trong hỗn hợp E gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 70,5%. B. 63,4%. C. 73,9%. D. 59,1%.
(Thầy Nguyễn Đình Hành – THCS&THPT Y Đôn, Gia Lai)
Hướng dẫn giải:
BT BTKL
CO BaCO H O
2 3 2
325,05
n n 1,65 n (325,05 1,65.44 224,19) :18 1,57
197
0,4 8
2.0,2.1 0,4 0,1 0,16
4 5
2,05.2 0,77
mol O
N (peptit X) NaOH X cßn l¹i
O(E)
mol mol
n = n mol n = = 0,1 mol n mol
n =1,65.2+1,57 mol
E
n 2n 2 4 5
33 5 6 8
2 4 2 3 2
C H OH , C H ,
C H OH , CH
m 40,86
X: C H N O : 0,1
( )
n
X': :0,1
CH CHO
H C O n
O
( )
7
H 2
6
C
(gam)
(mol)
0,1.(n 7)+ 0,16.2 =1,57.2 1,65 0,77
E
mo
l
X X
0,1.288.100%
11 M 288 %m 70,485%
40,86
Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 13,728 gam triglixerit X, thu được a mol hỗn hợp Y gồm CO
2
và H
2
O. Cho toàn
bộ hỗn hợp Y qua cacbon nung đỏ, thu được 2,364 mol hỗn hợp Z gồm CO, H
2
và CO
2
. Cho hỗn hợp Z qua
dung dịch Ba(OH)
2
dư thu được 202,516 gam kết tủa. Cho 13,728 gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa
đủ, thu được glixerol và m gam muối. Mặt khác, 13,728 gam X tác dụng được tối đa với 0,032 mol Br
2
trong
dung dịch. Giá trị của m là
A. 14,648. B. 14,784. C. 14,176. D. 14,624.
(Nguồn: Thầy Hoàng Văn Chung – THPT Chuyên Bến Tre)
Hướng dẫn giải:
Ở bài này ta chỉ biết được tổng số mol CO
2
và số mol H
2
O. Vì vậy việc phân tích theo mối liên hệ này.
Xử lý với hỗn hợp Z:
2 2 2
2
CO H O Z (CO H )
2
Y
1,336
CO :1,028
Z n n n 0,5n 1,696
CO H
mol
BaCO
3
mol= n
mol
Đến đây bài toán có khá nhiều cách để xử lý. Dưới đây là một số cách trong số nhiều cách…
Hướng dẫn giải: Bài này có nhiều cách giải, ở đây chỉ giới thiệu cách "phân tích CTPT"
Bài toán cho 3 dữ kiện: là số mol O
2
, mol H
2
O, mol hỗn hợp và hỏi số mol Br
2
? phân tích theo E, H, pi
Sử dụng phân tích phân tử và các định luật bảo toàn giải Toán đốt cháy chất hữu cơ lớp 8
VnDoc xin giới thiệu tới các bạn bài Sử dụng phân tích phân tử và các định luật bảo toàn giải Toán đốt cháy chất hữu cơ. Đây là tài liệu môn Hóa dành cho các bạn học sinh ôn tập, củng cố kiến thức, rèn luyện kĩ năng làm bài Hóa. Mời các bạn cùng tham khảo
- Phản ứng hóa học của Mangan (Mn) và Hợp chất của Mangan - Cân bằng phương trình hóa học
- Phản ứng hóa học của Vàng (Au) và Hợp chất của Vàng - Cân bằng phương trình hóa học
- Phản ứng hóa học của Crom (Cr) và Hợp chất của Crom - Cân bằng phương trình hóa học
- Sơ lược phương pháp giải Toán hỗn hợp chất khử tác dụng với H+ và No3-
............................................
Ngoài Sử dụng phân tích phân tử và các định luật bảo toàn giải Toán đốt cháy chất hữu cơ. Mời các bạn học sinh còn có thể tham khảo các đề thi học kì 1 lớp 8, đề thi học kì 2 lớp 8 các môn Toán, Văn, Anh, Lý, Địa, Sinh mà chúng tôi đã sưu tầm và chọn lọc. Với tài liệu lớp 8 sẽ giúp các bạn ôn tập tốt hơn. Chúc các bạn học tập tốt
