Hỗn hợp M chứa hai ankan kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Để đốt cháy hoàn toàn 22,20 g M cần dùng vừa hết 54,88 lít O 2 (lấy ở đktc).
Xác định công thức phân tử và phần trăm về khối lượng của từng chất trong hỗn hợp
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Đặt công thức của 2 ancol là C n H 2 n + 1 O H
Theo phương trình:
(14 n + 18) g ancol tác dụng với mol O 2
Theo đầu bài: 35,6 g ancol tác dụng với 2,850 mol O 2
⇒ Hai ancol là C 3 H 7 O H (x mol) và C 4 H 9 O H (y mol)
Từ đó tính được phần trăm khối lượng từng chất (như ở trên).
Giả sử trong 18,9 g hỗn hợp X có x mol ancol etylic và y mol hai ankan (công thức chung C n H 2 n + 2 ).
46x + (14 n + 2)y = 18,90 (1)
C 2 H 5 O H + 3 O 2 → 2 C O 2 + 3 H 2 O
x mol 2x mol 3x mol
Số mol C O 2 =
Số mol H 2 O =
Giải hệ phương trình (1), (2), (3) tìm được x = 0,1 ; y = 0,15 ; n = 6,6
Công thức của hai ankan là C 6 H 14 và C 7 H 16 .
Đặt lượng C 6 H 14 là a mol, lượng C 7 H 16 là b mol :
% về khối lương của C 6 H 14 :
% về khối lượng của C 7 H 16 :
Số mol C O 2
Khối lượng C trong đó là: 9,25. 1 - 1 .12= 11,1(g)
Đó cũng là khối lượng C trong 13,2 g hỗn hợp M.
Khối lượng H trong 13,2 g M là: 13,2 - 11,1 = 2,1 (g)
Số mol H 2 O tạo thành:
Vì số mol H 2 O tạo thành > số mol C O 2 nên hai chất trong hỗn hợp M đều là ankan.
Công thức phân tử hai chất là C 7 H 16 (x mol) và C 8 H 18 (y mol).
Khối lượng hai chất là : 100x + 114y = 13,2.
Số mol C O 2 là : 7x + 8y = 9,25. 10 - 1
⇒ x = 0,75. 10 - 1 ; y = 0,5. 10 - 1 .
Thành phần phần trăm theo khối lượng:
C 7 H 16 chiếm:
C 8 H 18 chiếm: 100% - 56,8% = 43,2%
Số mol O 2 :
Số mol C O 2 = số mol C a C O 3 = 0,36 (mol).
1. Trong 0,36 mol C O 2 , khối lượng cacbon: 0,36 x 12 = 4,32 (g) và khối lượng oxi: 0,36 x 32 = 11,52 (g).
Khối lượng oxi trong nước là: 0,565 x 32,0 - 11,52 = 6,56 (g).
Khối lương hiđro (trong nước):
Khối lượng M = khối lượng C + khối lượng H = 4,32 + 0,82 = 5,14 (g)
2. Khi đốt 1 mol ankan, số mol H 2 O tạo ra nhiều hơn số mol C O 2 là 1 mol. Khi đốt hỗn hợp M, số mol H 2 O nhiều hơn số mol C O 2 :
Vậy hỗn hợp M có 5. 10 - 2 mol ankan.
Khối lượng trung bình của 1 mol ankan:
14n + 2 < 102,8 < 14n + 30
⇒ 5,20 < n < 7,20
Đến đây có thể tìm được công thức phân tử và phần trăm khối lượng từng chất như ở cách thứ nhất.
Số mol 3 chất trong 3,20 g hỗn hợp M:
Số mol 3 chất trong 16 g M:
Khi đốt hỗn hợp M ta chỉ thu được C O 2 và H 2 O .
Vậy, các chất trong hỗn hợp đó chỉ có thể chứa C, H và O.
Đặt công thức chất X là C x H y O z thì chất Y là C x + 1 H y + 2 O z . Chất Z là đồng phân của Y nên công thức phân tử giống chất Y.
Giả sử trong 16 g hỗn hợp M có a mol chất X và b mol hai chất Y và Z :
Khi đốt 16 g M thì tổng khối lượng C O 2 và H 2 O thu được bằng tổng khối lượng của M và O 2 và bằng :
Mặt khác, số mol C O 2 = số mol H 2 O = n:
44n + 18n = 49,6 ⇒ n = 0,8
Số mol C O 2 là: xa + (x + 1)b = 0,8 (mol) (3)
Số mol H 2 O là:
do đó: ya + (y + 2)b = 1,6 (4)
Giải hệ phương trình :
Biến đổi (3) ta có x(a + b) + b = 0,8
Vì a + b = 0,3 nên b = 0,8 - 0,3x
Vì 0 < b < 0,3 nên 0 < 0,8 - 0,3x < 0,3 ⇒ 1,66 < x < 2,66
x nguyên ⇒ x = 2 ⇒ b = 0,8 - 0,3.2 = 0,2
⇒ a = 0,3 - 0,2 = 0,1
Thay giá trị của a và b vào (4), tìm được y = 4.
Thay giá trị của a, b, x và y vào (2), tìm được z = 1.
Vậy chất X có CTPT là C 2 H 4 O , hai chất Y và z có cùng CTPT là C 3 H 6 O .
Chất X chỉ có thể có CTCT là (etanal) vì chất C H 2 = C H - O H không bền và chuyển ngay thành etanal.
Chất Y là đồng đẳng của X nên
CTCT là (propanal).
Hỗn hợp M có phản ứng với Na. Vậy, chất Z phải là ancol C H 2 = C H - C H 2 - O H (propenol):
2 C H 2 = C H - C H 2 - O H + 2Na → 2 C H 2 = C H - C H 2 - O N a + H 2 ↑
Số mol Z trong 48 g M là: 2. số mol H 2 = 0,15 (mol).
Số mol z trong 16 g M là:
Số mol Y trong 16 g M là: 0,2 - 0,05 = 0,15 (mol).
Thành phần khối lượng của hỗn hợp M:
Chất X chiếm:
Chất Y chiếm:
Chất Z chiếm:
Số mol 2 chất trong 7,28g M:
Số mol 2 chất trong 5,2g M:
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
m C O 2 + m H 2 O = m M + m O 2 = 12.4(g)
Theo đầu bài, số mol C O 2 = số mol H 2 O = n.
44n + 18n = 12,4 ⇒ n = 0,2 (mol)
Các chất trong hỗn hợp có chứa C, H và có thể có O. Chất thứ nhất là C X H Y O Z (a mol) và chất thứ 2 là C X + 2 H Y + 4 O Z (b mol).
xa + (x + 2)b = 0,2 (3)
Giải hệ phương trình :
Từ (3) ta có x(a + b) + 2b = 0,200
2b = 0,200 - 0,0750x
b = 0,100 - 0,0375x
0 < b < 0,075 ⇒ 0 < 0,100 - 0,0375x < 0,0750
⇒ 0,660 < X < 2,66
Trong khoảng này có 2 số nguyên là 1 và 2.
Nếu x = 1.
b = 0,100 - 3.75. 10 - 2 = 0,0625
a = 0,0750 - 0,0625 = 0,0125.
Thay giá trị của a và b vào (4) ta có :
0125y + 0,0625(y + 4) = 0,400
⇒ y = 2.
Thay x = 1, y = 2; a = 0,0125, b = 0,0625 vào (2):
(14 + 16z).0,0125 + (42 + 16z).0,0625 = 5,20
⇒ z = 2.
C H 2 O 2 chiếm:
C 3 H 6 O 2 chiếm: 100% - 11,1% = 88,9%.
Nếu x = 2 .
b = 0,100 - 0,0375 X 2 = 0,0250
a = 0,0750 - 0,0250 = 0,05
từ đó tìm tiếp, ta được y = 4 và z = 2.
% khối lượng của C 2 H 4 O 2 :
% khối lương của C 4 H 8 O 2 : 100% - 57,7% = 42,3%.
Đặt lượng C 7 H 16 là x mol, lượng C 8 H 18 là y mol.
100x + 114y = 6,95 (1)
C 7 H 16 + 11 O 2 → 7 C O 2 + 8H2O
x mol 11x mol
2 C 8 H 18 + 25 O 2 → 16 C O 2 + 18 C O 2
y mol 12,5 y mol
11x + 12,5y = 0,7625 (2)
Từ (1) và (2), tìm được x = 0,0125; y = 0,05.
% về khối lượng của C 7 H 16 :
% về khối lượng của C 8 H 18 : 100% - 18% = 82,0%.
Số mol 2 chất trong 2,58 g M:
Số mol 2 chất trong 6,45 g M:
Khi đốt hỗn hợp M, thu được C O 2 và H 2 O ; vậy các chất trong hỗn hợp phải chứa C và H, có thể có O. Hai chất lại kế tiếp nhau trong một dãy đồng đẳng (nghĩa là hom nhau 1 nhóm CH2) nên công thức phân tử hai chất đó là C x H y O z và C x + 1 H y + 2 O z (x, y nguyên và > 0; z nguyên và > 0).
Giả sử trong 6,45 g M có a moi C x H y O z và b mol C x + 1 H y + 2 O z :
Số mol C O 2 :
Số mol H 2 O :
⇒ ya + (y + 2)b = 0,85 (4)
Giải hệ phương trình :
Biến đổi (3) ta có x(a + b) + b = 0,300
b = 0,300-0,125x
0 < b < 0,125 ⇒ 0 < 0,300 - 0,125x < 0,125
1,40 < x < 2,40
⇒ x = 2; b = 0,300 - 0,125.2 = 0,05.
⇒ a = 0,125 - 0,05 = 0,075.
Thay giá trị của a và b vào (4) ta có :
0,0750y + 0,0500(y + 2) = 0,85
⇒ y = 6.
Thay giá trị của a, b, x, y vào (2) ta tìm được z = 1.
Thành phần hỗn hợp M :
Khối lượng C 2 H 6 O chiếm
Khối lượng C 3 H g O chiếm
Số mol 2 chất trong 6,55 g M là:
Số mol 2 chất trong 2,62 g M là:
Giả sử trong 2,62 g M có a mol C x H y và b mol C x + 1 H y + 2
xa + (x + 1)b = 0,2 (3)
Từ (3), ta có x(a + b) + b = 0,2
b = 0,2 - 0,03x
Vì 0 < b < 0,03 nên 0 < 0,2 - 0,03x < 0,03.
⇒ 5,67 < x < 6,67 ⇒ x = 6 .
b = 0,2 - 0,03.6 = 0,02; a = 0,03 - 0,02 = 0,01
Thay giá trị của a và b vào (2), tìm được y = 6.
Khối lương C 6 H 6 chiếm
Khối lương C 7 H 8 chiếm 100 - 29,8% = 70,2%.
Giả sử trong 22,2 g hỗn hợp M có x mol C và y mol C n + 1 H 2 n + 4 :
(14n + 2)x + (14n + 16)y = 22,2 (1)
Số mol O 2 :
n O 2
⇒ (3n + 1)x + (3n + 4)y = 4,9 (2)
Nhân (2) với 14: (42n + 14)x + (42n + 56)y = 68,6 (2')
Nhân (1) với 3: (42n + 6)x + (42n + 48)y = 66,6 (1')
Lấy (2') trừ đi (1'): 8x + 8y = 2
x + y = 0,25
Biến đổi (2): 3n(x + y) + x + 4y = 4,9
Thay x + y = 0,25; 0,75n + 0,25 + 3y = 4,9
⇒ 3y = 4,65 - 0,75n
y = 1,55 - 0,25n
Vì 0 < y < 0,25 ⇒ 0 < 1,55 - 0,25n < 0,25
5,2 < n < 6,2
n = 6 ⇒ y = 1,55 - 0,25.6 = 5. 10 - 2
x = 0,25 - 5. 10 - 2 = 0,2
% về khối lượng C 6 H 14 trong hỗn hợp M:
% về khối lượng C 7 H 16