Nội dung bài giảng
5.28. Hỗn hợp M ở thể lỏng, chứa hai ankan. Để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M cần dùng vừa hết 63,28 lít không khí (đktc). Hấp thụ hết sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 lấy dư, thu được 36,00 g chất kết tủa.
1. Tính khối lượng hỗn hợp M biết rằng oxi chiếm 20,00% thể tích không khí.
2. Xác định công thức phân tử và phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M nếu biết thêm rằng hai ankan khác nhau 2 nguyên tử cacbon.
Hướng dẫn trả lời:
Số mol \({O_2}\) : \(\frac{{63,28.20}}{{100.22,4}}\) = 0,565 (mol)
Số mol \(C{O_2}\) = số mol \(CaC{O_3}\) = \(\frac{{36}}{{100}}\) = 0,36 (mol).
Cách 1:
1. \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}} + \frac{{3\overline n + 1}}{2}{O_2} \to \overline n C{O_2} + (\overline n + 1){H_2}O\)
a mol \(\frac{{3\overline n + 1}}{2}\)a mol \({\overline n }\)a mol
\(\left\{ \begin{array}{l}
\frac{{(3\overline n + 1)a}}{2} = 0,565\\
\overline n a = 0,36
\end{array} \right. \Rightarrow a = {5.10^{ - 2}};\overline n = 7,2\)
Khối lượng hỗn hợp M= (14\({\overline n }\) + 2)a = (14x7,2 + 2) X 5.10-2 =5,14(g).
2. Vì \({\overline n }\) = 7,2 và hai ankan khác nhau hai nguyên tử cacbon nên có hai cặp chất phù hợp :
- \({C_6}{H_{14}}\) (x mol) và \({C_8}{H_{18}}\) (y mol).
\(\left\{ \begin{array}{l}
x + y = {5.10^{ - 2}}\\
86{\rm{x}} + 114y = 5,14
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x = {2.10^{ - 2}}\\
y = {3.10^{ - 2}}
\end{array} \right.\)
\({C_7}{H_{16}}\) (x mol) và \({C_9}{H_{20}}\) (y mol).
\(\left\{ \begin{array}{l}
x + y = {5.10^{ - 2}}\\
100{\rm{x}} + 128y = 5,14
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x = {4,5.10^{ - 2}}\\
y = {5.10^{ - 2}}
\end{array} \right.\)
Nếu n = 6:
% về khối lượng của \({C_6}{H_{14}}\) trong hỗn hợp M : \(\frac{{{{2.10}^{ - 2}}.86}}{{5,14}}.100\% = 33,46\% \)
% về khối lượng của \({C_8}{H_{18}}\) trong hỗn hợp M : 100% - 33,46% = 66,54%
Nếu n = 7:
Thành phần phần trăm về khối lượng của \({C_7}{H_{16}}\) trong hỗn hợp : \(\frac{{{{4,5.10}^{ - 2}}}}{{5,14}}.100\% = 87,55\% \)
Thành phần phần trăm về khối lượng của \({C_9}{H_{20}}\) trong hỗn hợp : 100% - 87,55% = 12,45%
Cách 2:
1. Trong 0,36 mol C02, 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, - 11,52 = 6,56 (g).
Khối lương hiđro (trong nước) : \(\frac{{6,56.2}}{{16}} = 0,82(g).\)
Khối lượng M = khối lượng C + khối lượng H = 4,32 + 0,82 = 5,14 (g)
2. Khi đốt 1 mol ankan, số mol H20 tạo ra nhiều hơn số mol C02 là 1 mol. Khi đốt hỗn hợp M, số mol H20 nhiều hơn số mol C02: \(\frac{{0,82}}{2} - 0,36 = {5.10^{ - 2}}(mol).\)
Vậy, hỗn hợp M có \({5.10^{ - 2}}\) mol ankan.
Khối lượng trung bình của 1 mol ankan : \(\overline M = \frac{{5,14}}{{{{5.10}^{ - 2}}}} = 102,8(g)\)
14n + 2 < 102,8 < 14n + 30 \( \Rightarrow \) 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.