100 bài toán Hiđrocacbon bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học lớp 11 (có đáp án)

ctvtoan5 6 năm trước 2777 lượt xem 439 lượt tải

Chào các bạn học sinh và quý thầy cô, hôm nay LogaVN gửi tới bạn đọc tài liệu "100 bài toán Hiđrocacbon bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học lớp 11 (có đáp án)". Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn học tập và giảng dạy.

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

Câu 1. Dựa vào số liệu sau, tính tỉ lệ % các sản phẩm thế thu được khi cho propan lần lượt tác dụng với clo và

brom (có ánh sáng, tỉ lệ mol 1:1).

HƯỚNG DẪN

Tỉ lệ % các sản phẩm thế phụ thuộc vào số lượng ni nguyên tử H cùng một loại và khả năng phản ứng ri của những nguyên tử H đó:

. Áp dụng cho propan: CH3-CH2-CH3 có 6H bậc I, 2H bậc II:

• Thế clo:

• Thế brom:

LƯU Ý: Sản phẩm chính là sản phẩm thế nguyên tử H của C có bậc cao hơn.

Câu 2. Cho clo tác dụng với n-butan thu được hai sản phẩm đồng phân có công thức C 4H 9Cl.

a) Viết sơ đồ phản ứng (có điều kiện kèm theo) dạng công thức cấu tạo.

b) Tính tỉ lệ phần trăm mỗi sản phẩm biết rằng nguyên tử H ở cacbon bậc hai có khả năng phản ứng cao hơn ở bậc một 4 lần.

c) Thay clo bằng brom thì phản ứng sẽ xảy ra nhanh hơn hay chậm hơn, sự chênh lệch về phần trăm của hai sản phẩm sẽ tăng hay giảm?

HƯỚNG DẪN

b) n-butan có 6H bậc I và 4H bậc II. Tỉ lệ phần trăm các sản phẩm thế monoclo

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 1 -

Câu 1. Dựa vào số liệu sau, tính tỉ lệ % các sản phẩm thế thu được khi cho propan lần lượt tác dụng với clo và

brom (có ánh sáng, tỉ lệ mol 1:1).

C H −

III

C H −

Clo hóa 1 4,3 7

Brom hóa 1 82 1600

HƯỚNG DẪN

Tỉ lệ % các sản phẩm thế phụ thuộc vào số lượng ni nguyên tử H cùng một loại và khả năng phản ứng ri

của những nguyên tử H đó:

i i

100r n

r n

∑

. Áp dụng cho propan: CH3-CH2-CH3 có 6H bậc I, 2H bậc II:

• Thế clo:

2.4,3

%spc .100 58,9%

2.4,3 6.1

= =

;

6.1

%spp .100 41 ,1%

2.4,3 6.1

= =

• Thế brom:

2.82

%spc .100 96,47%

2.82 6.1

= =

;

6.1

%spp .100 3,53%

2.82 6.1

= =

LƯU Ý: Sản phẩm chính là sản phẩm thế nguyên tử H của C có bậc cao hơn.

Câu 2. Cho clo tác dụng với n-butan thu được hai sản phẩm đồng phân có công thức C 4H 9Cl.

a) Viết sơ đồ phản ứng (có điều kiện kèm theo) dạng công thức cấu tạo.

b) Tính tỉ lệ phần trăm mỗi sản phẩm biết rằng nguyên tử H ở cacbon bậc hai có khả năng phản ứng cao

hơn ở bậc một 4 lần.

c) Thay clo bằng brom thì phản ứng sẽ xảy ra nhanh hơn hay chậm hơn, sự chênh lệch về phần trăm của

hai sản phẩm sẽ tăng hay giảm?

HƯỚNG DẪN

a) CH 3-CH 2-CH 2-CH 3 + Cl 2

as(1:1)

HCl −

 → CH 3-CH 2-CHCl-CH 3 (spc) + CH 3-CH 2-CH 2-CH 2Cl (spp)

b) n-butan có 6H bậc I và 4H bậc II. Tỉ lệ phần trăm các sản phẩm thế monoclo

4.4

%spc .100 72,73%

6.1 4.4

= =

;

6.1

%spp .100 27,27%

4.4 6.1

= =

c) Thay clo bằng brom thì phản ứng sẽ xảy ra chậm hơn (do khả năng phản ứng của brom kém hơn so với clo), sự

chênh lệch tỉ lệ phần trăm của hai sản phẩm sẽ tăng lên.

Câu 3 (HSG 12 Khánh Hòa bảng B 2009-2010).

a) Tính tỉ lệ các sản phẩm monoclo hóa (tại nhiệt độ phòng) và monobrom hóa (tại 127

C) isobutan. Biết tỉ

lệ khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử H trên cacbon bậc nhất, bậc hai và bậc ba trong phản ứng clo hóa là

1,0 : 3,8 : 5,0 và trong phản ứng brom hóa là 1 : 82 : 1600.

b) Dựa vào kết quả tính được ở câu (a), cho nhận xét về các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng các sản

phẩm của phản ứng halogen hóa ankan.

HƯỚNG DẪN

a) Phân tử isobutan : CH 3-CH(CH 3)-CH 3 có 9H bậc I và 1H bậc III. Tỉ lệ các sản phẩm thế mono đối với clo và

brom lần lượt là :

• Thế clo:

1.5

%spc .100 35,71%

1.5 9.1

= =

;

9.1

%spp .100 64,29%

1.5 9.1

= =

• Thế brom:

1.1600

%spc .100 99,44%

1.1600 9.1

= =

;

9.1

%spp .100 0,56%

1.1600 9.1

= =

b) Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng các sản phẩm của phản ứng halogen hóa ankan là độ bền của gốc tự do

các bậc và khả năng phản ứng của halogen.

Câu 4. Khi cho isobutan tác dụng với clo ở 25

C có chiếu sáng thu được hỗn hợp gồm 1-clo-2-metylpropan chiếm

64% và 2-clo-2-metylpropan chiếm 36%. Brom hóa trong điều kiện tương tự hầu như chỉ thu được 2-brom-2-

metylpropan mà không có 1-brom-2-metylpropan được tạo ra.

a) Tính khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử H bậc I và bậc III trong phản ứng clo hóa nói trên.

b) Giải thích sự khác nhau về tỉ lệ các sản phẩm đồng phân trong mỗi trường hợp và sự khác nhau trong

hai trường hợp nói trên.

HƯỚNG DẪN

a) (CH 3) 3CH + Cl 2

as(1:1)

HCl −

 → (CH 3) 2CH-CH 2Cl (A) + (CH 3) 3CCl (B)

Tỉ lệ % các sản phẩm thế phụ thuộc vào số lượng n i nguyên tử H cùng một loại và khả năng phản ứng r i của những

nguyên tử H đó:

i i

100r n

r n

∑

. Từ đề bài %A = 64% mà isobutan có có 9H bậc I nên khả năng phản ứng tương đối 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 2 -

của nguyên tử H bậc I là: 64 : 9 = 7,11; %B = 36% mà isobutan có có 1H bậc III nên khả năng phản ứng tương đối

của nguyên tử H bậc III là: 36: 1 = 36.

Khả năng phản ứng tương đối giữa H của C bậc I so với H của C bậc III là: 36 : 7,11 = 5,063.

b) Do độ bền của gốc tự do các bậc và khả năng phản ứng khác nhau của clo và brom.

Câu 5 (HSG 12 tỉnh Lào Cai 2012-2013). Cho butan qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu được hỗn hợp X gồm C 4H 10,

C 4H 8, C 4H 6, H 2. Tỉ khối của X so với butan là 0,4. Xác định số mol brom tối đa phản ứng với 0,6 mol X.

HƯỚNG DẪN

Các phương trình:

C 4H 10

xt, t

 → C 4H 8 + H 2

C 4H 10

xt, t

 → C 4H 6 + 2H 2

Giả sử ban đầu có 1 mol C 4H 10 thì bảo toàn khối lượng :

4 10

X C H X

m m 58(gam) n 2,5(mol)

58.0,4

= = ⇒ = =

Từ phương trình dễ thấy:

2 4 10

/X H X C H (bd)

n n n n

= = − = 2,5 – 1 = 1,5 (mol)

Nhận xét: Trong 2,5 mol X có 1,5 mol π nên trong 0,6 mol X có 0,36 mol π

Vậy số mol brom tối đa phản ứng với 0,6 mol X là 0,36 mol.

Câu 6. Cho butan tác dụng với clo có chiếu sáng, thu được hỗn hợp các dẫn xuất monoclo.

a) Viết phương trình hóa học và gọi tên các dẫn xuất monoclo tạo thành.

b) Trình bày cơ chế của phản ứng tạo thành sản phẩm chính.

HƯỚNG DẪN

a) CH 3-CH 2-CH 2-CH 3 + Cl 2

askt

1: 1

→ CH 3-CH 2-CHCl-CH 3 + HCl

2-clobutan (spc)

CH 3-CH 2-CH 2-CH 3 + Cl 2

askt

1: 1

→ CH 3-CH 2-CH 2-CH 2Cl + HCl

1-clobutan (spp)

b) Cơ chế phản ứng dây chuyền:

Bước khơi mào: Cl 2

askt

→

2Cl

Bước phát triển dây chuyền:

Cl + CH 3-CH 2-CH 2-CH 3 → CH 3-CH 2-

C H-CH 3 + HCl

CH 3-CH 2-

C H-CH 3 + Cl 2 → CH 3-CH 2-CHCl-CH 3 +

Bước đứt dây chuyền:

CH 3-CH 2-

C H-CH 3 +

Cl → CH 3-CH 2-CHCl-CH 3

2CH 3-CH 2-

C H-CH 3 →CH 3-CH 2-CH(CH 3)-CH(CH 3)-CH 2-CH 3

Cl → Cl 2

Câu 7 (CASIO Long An 2011-2012). Đốt cháy 5,2 gam hỗn hợp X gồm ba hiđrocacbon cùng dãy đồng đẳng có

số mol bằng nhau bằng lượng oxi vừa đủ thu hỗn hợp Y. Dẫn hỗn hợp Y vào 4 lít dung dịch Ca(OH) 2 0,05M thu

được a (gam) kết tủa và dung dịch Z. Cho dung dịch Ba(OH) 2 đến dư vào dung dịch Z thì thu thêm b (gam) kết tủa

nữa, biết a + b = 49,55. Xác định công thức phân tử của ba hiđrocacbon trên.

HƯỚNG DẪN

Gọi mol Ca(OH) 2 đã phản ứng với CO 2 lần lượt là x, y. Các phản ứng xảy ra:

Ca(OH) 2 + CO 2  → CaCO 3 + H 2O

Ca(OH) 2 + 2CO 2  → Ca(HCO 3) 2

Ca(HCO 3) 2 + Ba(OH) 2  → CaCO 3 + BaCO 3 + 2H 2O

Từ đề có hệ

x y 4.0,05 0,2 x 0,05

n 0,35(mol)

100x 297y 49,55 y 0,15

+ = = =  

⇒ ⇒ =

 

+ = =

 

Gọi mol nước sinh ra từ phản ứng cháy là z ta có

X C H

m m m 12.0,35 2z 5,2 z 0,5(mol) = + ⇔ + = ⇒ =

Vì

2 2

H O CO

n n > nên X gồm các ankan;

2 2

ankan H O CO

n n n 0,15(mol) = − = nên số mol mỗi ankan là 0,05 (mol)

Đặt công thức 3 ankan là C mH 2m+2; C nH 2n+2; C tH 2t+2 thì bảo toàn C ta có: 0,05m + 0,05n + 0,05t = 0,35 hay m + n +

t = 7. Chỉ có nghiệm m = 1; n = 2; t = 4.

Công thức ba hiđrocacbon: CH 4; C 2H 6; C 4H 10. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 3 -

Câu 8 (HSG 12 Đăklăk vòng 2 2009-2010). Cho 0,736 gam hỗn hợp gồm 2 ankan (tỉ lệ mol 1:1) cùng với 3,36 lít

O 2 (dư, ở đktc) vào một ống úp ngược trên chậu nước. Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy, đưa nhiệt độ ống về

C ta nhận thấy:

• Mực nước trong ống cao hơn mực nước trong chậu là 68 mm.

• Thể tích phần ống chứa khí là 2,8 lít.

Xác định công thức phân tử của 2 ankan. Biết áp suất khí quyển là 758,7 mmHg, áp suất gây ra bởi hơi

nước trong ống ở 25

C là 23,7 mmHg, khối lượng riêng của Hg là 13,6 g/cm

HƯỚNG DẪN

Gọi công thức chung của 2 ankan

n 2n 2

C H

3,36

n 0,15(mol)

22,4

= = ;

ankan

0,736

n (mol)

14n 2

Phương trình:

n 2n 2

C H

(3n 1)

O 2 → n CO 2 + ( n +1)H 2O

0,736

14n 2 +

→

(3n 1)

0,736

14n 2 +

→ n .

0,736

14n 2 +

(dö)

2 2

O CO

n n + = (0,15 -

(3n 1)

0,736

14n 2 +

) + n .

0,736

14n 2 +

(mol)

Áp suất khí gây ra bởi (CO 2 + O 2 dư) = 758,7 – 23,7 –

6 , 13

= 730 mmHg

(dö)

2 2

O CO

n n + =

P.V

R.T

4 , 22 ). 25 273 .( 760

273 . 8 , 2 . 730

= 0,11 (mol)

⇒ (0,15 -

(3n 1)

0,736

14n 2 +

) + n .

0,736

14n 2 +

= 0,11 ⇒ n = 1,5

⇒ Một ankan là CH 4 và C nH 2n+2; n =

1.1 n.1

= 1,5 ⇒ n = 2 (C 2H 6)

Câu 9. X có công thức phân tử C6H6. X chỉ có các vòng đơn, không có liên kết π,cộng Br2 theo tỉ lệ 1:2, tác

dụng với H2 tỉ lệ 1:5. X tác dụng với Cl2 (ánh sáng) theo tỉ lệ 1:1 thu được một sản phẩm monoclo duy nhất. Xác

định công thức cấu tạo của X.

HƯỚNG DẪN

• Độ bất bão hòa của X:

2 6(4 2) 6(1 2)

+ − + −

Δ = =

• X + Br 2 theo tỉ lệ 1: 2 ⇒ X chỉ có 2 vòng 3 cạnh.

• X tác dụng với H 2 theo tỉ lệ 1 : 5 ⇒ X có thêm 3 vòng 4 cạnh.

• X tác dụng với Cl 2 tỉ lệ 1 : 1, thu được sản phẩm monoclo duy nhất ⇒ X chỉ có các nhóm CH.

Công thức cấu tạo X là:

Câu 10 (HSG 12 Đăklăk 2009-2010). Anken (A) có công thức phân tử C 6H 12 có đồng phân hình học, tác dụng với

Br 2 cho hợp chất đibrom (B). Cho B tác dụng với KOH trong ancol đun nóng thu được đien (C) và một ankin (C’).

Chất (C) bị oxi hóa bởi KMnO 4 đậm đặc và nóng cho axit axetic và CO 2 .

Hãy xác định cấu tạo của (A), viết sơ đồ các chuyển hóa trên.

HƯỚNG DẪN

C 6H 12 + Br 2  → C 6H 12Br 2

KOH

-HBr

 → C 6H 10

KMnO

 → CH 3COOH + CO 2

(B) (C: đien)

Sự oxi hóa đien có 6C cho ra CH 3COOH và CO 2 vậy phải có 2 mol CH 3COOH và 2 mol CO 2. Muốn có

CH 3COOH phải có hợp phần CH 3-CH=, còn CO 2 là do =CH-CH=.

Vậy đien (C) có cấu tạo: CH 3-CH=CH-CH=CH-CH 3 (hexa-2,4-đien) .

B phải có 2 brom ở cacbon cạnh nhau, vậy vị trí Br là C 3 và C 4: CH 3CH 2CHBr-CHBrCH 2CH 3, do đó A phải có nối

đôi giữa C 3 và C 4: CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2--CH 3 (cis và trans)

Các phản ứng: 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 4 -

CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2--CH 3

Br +

 → CH 3CH 2CHBr-CHBrCH 2CH 3

KOH

 →

(A) (B)

CH 3-CH=CH-CH=CH-CH 3 + CH 3 -CH 2 -C≡C-CH 2--CH 3

KMnO 4

2CH 3COOH + HOOC-COOH

CO 2

Câu 11. Phân tích một terpen A cho kết quả: %C = 88,235% (về khối lượng); M A = 136 (g/mol); A có khả năng

làm mất màu dung dịch Br 2, tác dụng với brom theo tỉ lệ 1 : 2 nhưng không tác dụng với dung dịch AgNO 3/NH 3.

Ozon phân hoàn toàn A tạo ra hai sản phẩm hữu cơ là anđehit fomic và 3-axetyl-6-on-heptanal. Xác định công

thức cấu tạo của A.

HƯỚNG DẪN

Đặt A: C xH y

x : y =

%C %H 88,235

x : y : :11,765 5:8

12 1 12

= = = ⇒ CT thực nghiệm (C 5H 8) n

M A = 136 ⇒ CTPT A : C 10H 16 (số lk π + số vòng = 3)

• A tác dụng Br 2 theo tỉ lệ mol 1:2 ⇒ A có 2 liên kết π và 1 vòng

• A không tác dụng với AgNO 3/NH 3 ⇒ A không có liên kết ba đầu mạch

• Ozon phân hoàn toàn A tạo ra 2 sản phẩm hữu cơ: anđehit fomic và 3-axetyl-6-on heptanal ⇒ CTCT A:

Câu 12 (HSG 12 Đăklăk 2011-2012). Đề hiđro hóa 1 mol ankan A thu được 1 mol hiđrocacbon B không no, thực

hiện phản ứng ozon phân B cho ra 1 mol anđehit maleic và 2 mol anđehit fomic. Xác định công thức cấu tạo của

hiđrocacbon A và B. Viết phản ứng xảy ra.

HƯỚNG DẪN

CH 3-CH 2-CH 2-CH 3

xt,t

2H −

 → CH 2=CH-CH 2-CH=CH 2

CH CH

O O

2 CH

O/Zn

HOC CH

CHO +

2HCHO

Câu 13. Hiđrocacbon X có công thức phân tử C 8H 10, không làm mất màu dung dịch brom. Khi đun nóng X trong

dung dịch KMnO 4, thu được hợp chất C 8H 4K 2O 4 (Y). Cho Y tác dụng với dung dịch HCl, thu được hợp chất

C 8H 6O 4. Lập luận để xác định công thức cấu tạo có thể có và gọi tên X.

HƯỚNG DẪN

X có CTPT C8H10 có độ bội liên kết:

2 8(4 2) 10(1 2)

+ − + −

Δ = =

X không làm mất màu dung dịch brom

+ dd KMnO , t + HCl

8 4 2 4 8 6 4

X Y (C H K O ) C H O  →  →

⇒ X có vòng benzen ⇒ X có công thức dạng: CH3-C6H4-CH3

Các phản ứng:

CH3-C6H4-CH3 + 4KMnO4

 →

KOOC-C6H4-COOK + 2KOH + 4MnO2 + 2H2O

KOOC-C 6H 4-COOK + 2HCl  → HOOC-C 6H 4-COOH + 2KCl

Các CTCT có thể có của X: 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 5 -

o-xilen m-xilen p-xilen

Câu 14. Viết các phương trình hóa học trong sơ đồ sau đây:

3 2

Cl ,

2 4

Na OH,t Fe HCl HNO ® Æ c/H S O ® Æ c ¸nh s¸ng

1:1 1:1

X Y Z T M

  →   →  →  → .

Biết rằng X, Z, T, M là các chất hữu cơ; Y có tên gọi là p-nitrotoluen.

HƯỚNG DẪN

Các phương trình hóa học:

Câu 15. Viết các phương trình hoá học của các phản ứng có thể xảy ra khi cho stiren, toluen, propylbenzen lần

lượt tác dụng với dung dịch KMnO 4 (ở nhiệt độ thích hợp).

HƯỚNG DẪN

Ở nhiệt độ thường, dung dịch KMnO 4 chỉ phản phản ứng được với stiren. Khi đun nóng, dung dịch KMnO 4 phản

ứng được với cả ba chất:

3C 6H 5-CH=CH 2 + 2KMnO 4+ 4H 2O  → 3C 6H 5-CH(OH)-CH 2(OH) +2MnO 2 ↓ +2KOH

3C 6H 5CH=CH 2 + 10KMnO 4

 → 3C 6H 5COOK + 3K 2CO 3 + KOH + 10MnO 2 ↓ + 4H 2O

C 6H 5-CH 3 + 2KMnO 4

 → C 6H 5COOK + 2MnO 2 ↓ + KOH + H 2O

3C 6H 5CH 2CH 2CH 3 + 10KMnO 4

 → 3C 6H 5COOK + 3CH 3COOK + 4KOH + 4H 2O + 10MnO 2 ↓

Câu 16 (HSG Hóa 12 Hải Dương 2017-2018). Oxi hóa hoàn toàn hiđrocacbon A hoặc B đều thu được CO 2 và

H 2O có tỉ lệ mol tương ứng là 7 : 4. Hóa hơi hoàn toàn 13,8 gam A hoặc B đều thu được thể tích bằng với thể tích

của 4,2 gam khí N 2 ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Cho 11,04 gam A tác dụng với lượng dư dung dịch

AgNO 3 trong NH 3 thu được 36,72 gam kết tủa; B không phản ứng với dung dịch AgNO 3 trong NH 3, không làm

mất màu dung dịch brom, bị oxi hóa bởi dung dịch KMnO 4 khi đun nóng. Xác định công thức phân tử, viết công

thức cấu tạo phù hợp của A và B.

HƯỚNG DẪN

Do khối lượng mol của A, B bằng nhau; khi đốt cháy A hoặc B đều thu được tỉ lệ mol CO 2 và H 2O như nhau ⇒ A

và B có cùng công thức phân tử.

- Đặt công thức phân tử của A và B là C xH y (x, y > 0); M A = M B =

13,8

0,15

= 92 (g/mol)

Ta có: 12x + y = 92 (I) và

H O

2x 7

n y 4

= =

(II). Từ (I) và (II) ⇒ x =7; y = 8.

Vậy công thức phân tử của A, B là C 7H 8. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 6 -

Biện luận tìm công thức cấu tạo của A:

• A phản ứng với AgNO 3/NH 3 tạo thành kết tủa ⇒ A có liên kết -C≡CH.

n A = 0,12 mol. Giả sử A có a liên kết -C≡CH.

Phương trình:

C 7H 8 + aAgNO 3 + aNH 3 → C 7H 8-aAg a ↓ + aNH 4NO 3

0,12 mol 0,12 mol

M kết tủa =

36,72

0,12

= 306 ⇒ 92 + 107a = 306 ⇒ a = 2 ⇒ A có dạng HC≡C-C 3H 6-C≡CH.

Công thức cấu tạo phù hợp của A là

HC≡C-CH 2-CH 2-CH 2-C≡CH; HC≡C-C(CH 3) 2-C≡CH

HC≡C-CH(CH 3)-CH 2-C≡CH; HC≡C-CH(C 2H 5)-C≡CH

Biện luận tìm công thức cấu tạo của B

• B không có phản ứng với dung dịch AgNO 3/NH 3; không làm mất màu dung dịch brom; bị oxi hóa bởi

dung dịch KMnO 4 ở khi đun nóng ⇒ B là C 6H 5-CH 3 (toluen)

Phương trình: C 6H 5-CH 3 + 2KMnO 4

 → C 6H 5COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2O

Câu 17 (HSG 12 Đăklăk 2009-2010). Hỗn hợp khí A (đktc) gồm 2 hiđrocacbon mạch hở không phân nhánh X,

Y. Lấy 268,8 ml hỗn hợp A cho từ từ qua dung dịch brom, thấy có 3,2 gam brom phản ứng và không có khí thoát

ra khỏi bình. Còn nếu đốt cháy 268,8 ml hỗn hợp A thì thu được1,408 gam CO 2.

Xác định công thức phân tử của X, Y và tính thành phần phần trăm về số mol của X, Y trong A.

HƯỚNG DẪN

Số mol A = 0,012; số mol Br 2 = 0,02; số mol CO 2 = 0,032 (mol)

Cho A phản ứng với dung dịch Br 2 không thấy khí thoát ra khỏi bình chứng tỏ X, Y không no.

Gọi công thức chung X, Y là

n 2n 2 2k

C H

+ −

, k ≥ 1, n ≤ 4, k là số liên kết π trung bình.

n 2n 2 2k

C H

+ −

+ k Br 2 →

n 2n 2 2k 2k

C H Br

+ −

0,012 → 0,012 k

n = 0,012 k = 0,02 ⇒ k =

⇒ 1 chất có 1 lk π, 1 chất có a liên kết π, a ≥ 2.

Bảo toàn nguyên tố C:

n = 0,012 n = 0,032 ⇒ n =

= 2,67 ⇒ chất có ít C hơn là C 2, chất nhiều C hơn là C n,

(3 ≤ n ≤ 4).

Gọi x là số mol của chất C n có trong 1 mol hỗn hợp ⇒ số mol của chất C 2 là (1-x)

Trường hợp C 2 có 1 liên kết π π π π (C 2H 4), C n có a liên kết π π π π

• Nếu n = 3, ta có: n = 3x + 2(1-x) =

; k = ax + 1(1-x) =

⇒ x =

; a = 2 ⇒ C 3H 4

Vậy hỗn hợp là: C 2H 4 (33,33%) và C 3H 4 (66,67%).

• Nếu n = 4, ta có: n = 4x + 2(1-x) =

; k = ax + 1(1-x) =

⇒ x =

; a = 3 ⇒ C 4H 4

Vậy hỗn hợp là: C 2H 4 (66,67%) và C 4H 4 (33,33%).

Trường hợp C 2 có a liên kết π π π π, C n có 1 liên kết π π π π

• Nếu n = 3, ta có: n = 3x + 2(1-x) =

; k = 1x + a(1-x) =

⇒ x =

; a = 3 ⇒ loại

• Nếu n = 4, ta có: n = 4x + 2(1-x) =

; k = 1x + a(1-x) =

⇒ x =

; a = 2 ⇒ C 2H 2

Vậy hỗn hợp là: C 2H 2 (66,67%) và C 4H 8 (33,33%).

Câu 18. Hỗn hợp N gồm C3H6, C4H10, C2H2 và H2. Cho m gam N vào bình kín có chứa một ít bột Ni làm xúc tác,

nung nóng, thu được hỗn hợp M. Đốt cháy hoàn toàn M cần dùng vừa đủ V lít O2 (đktc). Sản phẩm cháy cho hấp

thụ hết vào bình đựng nước vôi trong dư, thu được một dung dịch có khối lượng giảm 21,45 gam. Nếu cho M đi

qua bình đựng lượng dư dung dịch brom trong CCl4 thì có 24 gam brom phản ứng. Mặt khác, cho 11,2 lít (đktc)

hỗn hợp N đi qua bình đựng dung dịch brom dư trong CCl4, thấy có 64 gam brom phản ứng. Biết các phản ứng đều

xảy ra hoàn toàn. Tìm giá trị của V. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 7 -

HƯỚNG DẪN

Quy C 4H 10 thành 2C 2H 2.3H 2 ⇒ Hỗn hợp: C 3H 6: x mol, C 2H 2: y mol và H 2: z mol

C 3H 6 + 9/2O 2 → 3CO 2 + 3H 2O (1)

x → 4,5x

C 2H 2 + 5/2O 2 → 2CO 2 + H 2O (2)

y → 2,5y

H 2 + 1/2O 2 → H 2O (3)

z → 0,5z

Từ các dữ kiện đề cho ta lập được hệ:

100.(3x 2y) [44(3x 2y) 18(3x y z) 21,45

x 2y z 0,15

0,4(x y z) 0,5(x 2y)

+ − + + + + = 



+ = +





+ + = +



⇔

114x 94y 18z 21 ,45 x 0,15

x 2y z 0,15 y 0,075

0,1x 0,6y 0,4z 0 z 0,15

+ − = =  

 

+ = + ⇒ =

 

 

+ − = =

 

Vậy: V = 22,4(4,5.0,15 + 2,5. 0,075 + 0,15.0,15) = 21 lít.

Câu 19. A, B, C, D, E, F là các đồng phân có công thức phân tử C 4H 8. A, B, C, D, E đều làm mất màu dung dịch

brom còn F thì không. D và E là cặp đồng phân hình học. Hỗn hợp chứa A, D, E phản ứng với H 2/Ni, t

chỉ thu

được một sản phẩm. B không làm mất màu dung dịch KMnO 4. Nhiệt độ sôi của E cao hơn D. Xác định các chất A,

B, C, D, E, F.

HƯỚNG DẪN

• B làm mất màu dung dịch Br 2 nhưng không mất màu dung dịch KMnO 4 → B là metylxiclopropan.

xiclo-C 3H 5 -CH 3+ Br 2 → CH 3-CHBr-CH 2-CH 2Br

• F không làm mất màu dung dịch Br 2 → F là xiclobutan.

• A, D, E phản ứng với H 2 chỉ thu được một sản phẩm → A, D, E có cùng mạch cacbon (anken không

nhánh).

C 4H 8 + H 2

Ni, t

 → CH 3-CH 2-CH 2-CH 3

• Sản phẩm từ D, E là cặp đồng phân hình học. Nhiệt độ sôi của E cao hơn → E là cis-but-2-en; D là trans-

but-2-en.

Suy ra A phải là but-1-en và C phải là 2-metylpropen.

Câu 20. Đốt cháy hoàn toàn 10,4 gam một hiđrocacbon X rồi dẫn sản phẩm cháy qua bình 1 chứa H 2SO 4 đặc và

bình 2 chứa 600 ml dung dịch Ba(OH) 2 1M. Sau phản ứng, khối lượng bình 1 tăng 5,4 gam, bình 2 tăng 37 gam

đồng thời xuất hiện 78,8 gam kết tủa.

a) Xác định công thức phân tử của X. Biết khi làm bay hơi 10,4 gam X thu được thể tích khí bằng thể tích

của 3 gam C 2H 6 ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.

b) X có một đồng phân X 1 (có trong chương trình THPT), biết rằng khi cho 3,12 gam X 1 phản ứng vừa đủ

với 96 gam dung dịch Br 2 5% trong bóng tối. Nhưng 3,12 gam X tác dụng tối đa với 2,688 lít H 2 (đktc) khi đun

nóng có xúc tác Ni. Viết công thức cấu tạo và gọi tên X 1.

HƯỚNG DẪN

a) Từ

2 6 2 6

X C H X C H

V V n n 0,1(mol) = ⇒ = = và

2 2

CO H O

m m 5,4 37 42,4(gam) + = + =

• Trường hợp 1: Dung dịch Ba(OH) 2 dư

2 3

CO BaCO

H O

n n 0,4(mol)

42,4 0,4.44

n 1 ,378(mol)

= = 



⇒



−

= =





Đặt công thức của X là C xH y dễ thấy:

H O

2.1 ,378

y 27,56

n 0,1

= = = (loại vì y phải nguyên)

• Trường hợp 2: Dung dịch Ba(OH 2 phản ứng với CO 2 tạo ra hai muối Ba(HCO 3) 2 và BaCO 3 ta tính được:

n 0,8(mol) = ;

H O

n 0,4(mol) =

Đặt công thức của X là C xH y tính được:

2 2

CO H O

X X

n 2n

0,8 2.0,4

x 8; y 8

n 0,1 n 0,1

= = = = = = . Vậy X là C 8H 8.

X Br

n n 0,03(mol) = = ⇒ X có 1 lên kết pi kém bền (dạng anken).

H X

n 4n = ⇒ X có 4 liên kết pi mà X là hợp chất có trong chương trình THPT nên X là stiren: C 6H 5-CH=CH 2 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 8 -

Câu 21. Ankađien A có công thức phân tử C 8H 14 tác dụng với dung dịch Br 2 theo tỷ lệ mol 1: 1 sinh ra chất B. Khi

đun A với dung dịch KMnO 4 trong môi trường H 2SO 4 loãng, sinh ra ba sản phẩm hữu cơ là CH 3COOH,

(CH 3) 2C=O, HOOC-CH 2-COOH. Xác định công thức cấu tạo của A, B và viết các phương trình phản ứng xảy ra.

HƯỚNG DẪN

Đun A với dung dịch KMnO 4 trong H 2SO 4 sinh ra: CH 3COOH, (CH 3) 2C=O, HOOC-CH 2-COOH nên công thức

cấu tạo của A là (CH 3) 2C=CH-CH 2-CH=CH-CH 3; B là (CH 3) 2CBr-CHBr CH 2-CH=CH-CH 3 hoặc (CH 3) 2C = CH-

CH 2-CHBr-CHBr-CH 3

Phương trình: 5(CH 3) 2C=CH-CH 2-CH=CH-CH 3 + 14KMnO 4 + 21H 2SO 4  → 5(CH 3) 2CO + 5CH 2(COOH) 2 +

5CH 3COOH + 14MnSO 4 + 7K 2SO 4 + 21H 2O

Câu 22. Hỗn hợp X gồm các hiđrocacbon mạch hở: CH 4, C 2H 4, C 3H 4 và C 4H 4. Nung nóng 6,72 lít hỗn hợp E chứa

X và H 2 có mặt Ni làm xúc tác thu được hỗn hợp F có tỉ khối so với hiđro bằng 19. Dẫn toàn bộ F qua bình đựng

dung dịch Br 2 dư thấy lượng Br 2 phản ứng là a gam; đồng thời khối lượng bình tăng 3,68 gam. Khí thoát ra khỏi

bình (hỗn hợp khí T) có thể tích là 1,792 lít chỉ chứa các hiđrocacbon. Đốt cháy toàn bộ T thu được 4,32 gam

nước. Thể tích các khí đều đo ở đktc. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của a.

HƯỚNG DẪN

T là hiđrocacbon no ⇒

n = 0,24 - 0,08 = 0,16

⇒ m T = m C + m H =2,4 gam

⇒ m F = ∆m bình tăng + m T = 6,08 gam

⇒ n F= 0,16 = n X

⇒

n phản ứng = 0,14

Đặt CTTQ chung của hỗn hợp X là

C H : 0,16 mol

Trong X: n H = 4n X = 0,64 mol ⇒ n C =

5,8 0,64

0, 43

−

= mol

⇒ x 2,6875 = ⇒ k 1,6875 =

Bảo toàn mol liên kết π:

2 pu 2 2

H Br Br

k.0,16 n n n 0,13 = + ⇒ = ⇒

m 20,8 = gam.

Câu 23. Hiđrocacbon C 7H 12 (A) bị oxi hóa bằng axit cromic tạo ra axit xiclopentancacboxylic, (A) tác dụng với

H 2SO 4 đặc rồi thủy phân thu được ancol C 7H 14O, ancol này cho phản ứng iođofom. Viết cấu tạo của hiđrocacbon

trên và viết các phương trình phản ứng để giải thích.

HƯỚNG DẪN

Ta thấy: (A) có ∆ = 2 , có chứa vòng 5 cạnh, vậy A có 2 nguyên tử C trên nhánh tạo 1 liên kết đôi C=C. Vậy A là

CH=CH

(vinyl xiclopentan)

CH=CH

Oxi hóa

COOH

CH=CH

CH(SO4H)-CH

3 CH(OH)-CH

+CHI

+3NaI+4H

O CH(OH)-CH

+4NaOH

COONa

Câu 24. Chất hữu cơ X có công thức phân tử là C 9H 9Cl. Khi oxi hóa X bằng dung dịch KMnO 4 trong H 2SO 4, đun

nóng thì thu được axit benzoic. X tác dụng được với dung dịch NaOH cho hai sản phẩm X 1, X 2 đều có công thức

phân tử là C 9H 10O. Xác định công thức cấu tạo của X, X 1, X 2 và viết các phương trình phản ứng xảy ra.

HƯỚNG DẪN

C 9H 9Cl có số liên kết π + số vòng no là 5

• A 2

KMnO /H

 → C 6H 5COOH ⇒ A 2 có 1 nhánh ở vòng benzen

• A 2

NaOH +

 → X 2, Y 2 có công thức phân tử C 9H 10O ⇒ A 2: C 6H 5-CH=CH-CH 2Cl (có 2 dạng cis và trans)

X 2, Y 2 lần lượt là: C 6H 5-CH=CH-CH 2OH (có 2 dạng cis và trans) và C 6H 5-CH(OH)CH=CH 2 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 9 -

Phương trình: 5C 6H 5–CH=CH-CH 2Cl + 8KMnO 4 + 12H 2SO 4 → 5C 6H 5-COOH + 4K 2SO 4+ 8MnSO 4 + 5ClCH 2-

COOH + 12H 2O

Câu 25. X, Y, Z, T là các đồng phân có công thức chung C 4H 7Br. Đun nóng X hoặc Y với dung dịch NaOH đều thu

được anđehit butiric, đun nóng Z hoặc T với dung dịch NaOH đều thu được etylmetylxeton. X bền hơn Y, Z bền hơn

T. Viết công thức cấu trúc X, Y, Z, T và các phản ứng xảy ra.

HƯỚNG DẪN

Công thức cấu trúc X, Y, Z, T:

Các phương trình phản ứng :

CH 3-CH 2-CH=CHBr + NaOH

 → CH 3-CH 2-CH 2-CH=O + NaBr

CH 3-CH=CBr-CH 3 + NaOH

 → CH 3-CH 2-CO-CH 3+ NaBr

Câu 26 (HSG Thái Nguyên 2010). Hỗn hợp A gồm 3 hiđrocacbon X, Y, Z (Y và Z là đồng đẳng kế tiếp). Đốt

cháy hoàn toàn 672 ml A rồi dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình I chứa 52,91 gam dung dịch H 2SO 4 98%, bình II

chứa 437,5 ml dung dịch Ba(OH) 2 0,08M. Kết thúc thí nghiệm nồng độ H 2SO 4 ở bình I còn 96,2%. Bình II xuất

hiện 4,925 gam kết tủa. Mặt khác, khi dẫn 1209,6 ml A đi qua bình chứa dung dịch brom, nhận thấy sau phản ứng

dung dịch này bị nhạt màu, khối lượng dung dịch tăng thêm 0,468 gam và có 806,4 ml khí thoát ra khỏi bình. Xác

định công thức phân tử của X, Y, Z và phần trăm thể tích các khí trong A, biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn

và các khí đều đo ở đktc.

HƯỚNG DẪN

H O

n = 0,055 (mol);

Ba(OH)

n = 0,08 . 0,4375 = 0,035 (mol);

BaCO

4,925

n 0,025(mol)

197

= =

+ TH1: Ba(OH) 2 phản ứng hết:

n = 0,045 mol

+ TH2: Ba(OH) 2 phản ứng dư: thì số mol CO 2 bằng số mol kết tủa:

n = 0,025 mol

Cả hai trường hợp đều cho số mol CO 2 nhỏ hơn số mol H 2O. Do đó hỗn hợp A phải có ankan và hiđrocacbon

không no.

Tìm số mol hiđrocacbon trong 672 ml:

n ankan=

806, 4.672

1209,6.22400

= 0,02 (mol); n hiđrocacbon không no=

672

22400

- 0,02 = 0,01 (mol)

Khối lượng dung dịch tăng sau phản ứng với brom là khối lượng của hiđrocacbon không no. Vậy khối lượng của

nó trong 672 ml là:

m hiđrocacbon không no =

0, 468.672

1209,6

= 0,26 gam

Tìm công thức phân tử hiđrocacbon không no:

Đặt CTC hiđrocacbon không no là: C nH 2n+ 2-2a (với n ≥ 2 và a ≥ 1)

Ta có: 14n + 2 – 2a =

0,26

0,01

= 26 ⇔ 7n – a = 12 ⇒ chỉ có: n = 2 và a = 2 là thỏa mãn.

Vậy CTPT của hiđrocacbon không no là: C 2H 2 (X)

Tìm công thức phân tử và số mol hiđrocacbon no:

Theo bài ra thì hiđrocacbon no đó là Y và Z, có CTC là:

m 2m 2

C H

(với m > 1)

Số mol CO 2 của nó khi đốt cháy là:

0,02m 0,045 0,01.2

0,02m 0,025 0,01.2



= −



= − 



⇒

m 1, 25

m 0, 25 ( ) loaïi





= 



Vậy CTPT 2 ankan Y và Z là: CH 4 và C 2H 6 có số mol lần lượt là x và y mol . Ta có hệ:

2 0,045 0,01.2

4 6 0,055.2 0,01.2

x y

+ = − 



+ = −



⇒

0,015

0,005

= 





100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 10 -

Vậy ta tính được phần trăm thể tích mỗi khí như sau: C 2H 2 (33,33%); CH 4 (50,0%); C 2H 6 (16,67%).

Câu 27. Hợp chất A có công thức C 9H 8 có khả năng kết tủa với dung dịch AgNO 3 trong NH 3 và phản ứng với

brom trong CCl 4 theo tỷ lệ mol 1 : 2. Đun nóng A với dung dịch KMnO 4 tới khi hết màu tím, rồi thêm lượng dư

dung dịch HCl đặc vào hỗn hợp sau phản ứng thấy có kết tủa trắng là axit benzoic đồng thời giải phóng khí CO 2 và

Cl 2. Xác định công thức cấu tạo của A và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.

HƯỚNG DẪN

A tác dụng với dung dịch AgNO 3 trong NH 3 suy ra A có liên kết ba đầu mạch. A tác dụng với Br 2/CCl 4 theo tỷ lệ

mol 1:2. Vậy A có hai liên kết π ở gốc hidrocacbon mạch hở.

Công thức cấu tạo của A là : C 6H 5−CH 2−C≡ CH

Các phương trình phản ứng :

C 6H 5-CH 2-C≡ CH + AgNO 3 + NH 3 → 

C 6H 5-CH 2-C≡ CAg↓ + NH 4NO 3

C 6H 5-CH 2-C ≡ CH + 2Br 2 →  C 6H 5-CH 2-CBr 2-CHBr 2

3C 6H 5-CH 2-C ≡ CH +14KMnO 4 → 

3C 6H 5COOK + 5K 2CO 3 + KHCO 3 +14MnO 2 + 4H 2O

MnO 2 + 4HCl → 

MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2O

C 6H 5COOK + HCl →  C 6H 5COOH↓ + KCl

K 2CO 3 + 2HCl →  2KCl + H 2O + CO 2

KHCO 3 + HCl →  KCl + H 2O + CO 2

Câu 28. Hiđrocacbon (A) có công thức phân tử là C 9H 10. (A) có khả năng tác dụng với Br 2 khan, xúc tác bột Fe, t

Hiđro hóa (A) với xúc tác Ni, t

thu được (B) có công thức phân tử là C 9H 12. Oxi hoá (B) bằng O 2 trong H 2SO 4 thu

được axeton. Xác định công thức cấu tạo, gọi tên (A), (B) và viết các phương trình phản ứng xảy ra.

HƯỚNG DẪN

A (C 9H 10) + Br 2 khan (bột Fe, t

) ⇒ A có vòng benzen.

A (C 9H 10) + H 2 (Ni, t

) →  B (C 9H 12) ⇒ A có một liên kết đôi ở nhánh.

B (C 9H 12) + O 2 (H 2SO 4) →  axeton ⇒ B là cumen

B là Isopropyl benzen A là isopropenyl benzen

+ Br

Fe, t

HBr

+ H

Ni, t

+ O

, t

COCH

Câu 29. Cho hiđrocacbon X tác dụng với dung dịch brom dư được dẫn xuất tetrabrom chứa 75,8% brom (theo

khối lượng). Khi cộng brom (1:1) thu được cặp đồng phân cis-trans.

1. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo và gọi tên của X. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 11 -

2. Viết phương trình của X với:

a) Dung dịch KMnO 4 (trong môi trường H 2SO 4).

b) Dung dịch AgNO 3/NH 3.

c) H 2O (xúc tác

Hg / H

+ +

d) HBr theo tỉ lệ 1:2.

HƯỚNG DẪN

1. Hiđrocacbon X: C xH y

C xH y + 2Br 2 → C xH yBr 4 ; theo giả thiết: %Br = 100 .

320 12

4 . 80

+ + y x

= 75,8 ⇒ 12x + y = 102

Giá trị thỏa mãn: x = 8 , y = 6. CTPT của X: C 8H 6 (Δ= 6).

Vì X có khả năng phản ứng với brom thoe tỉ lệ 1 : 1 và 1 : 2 chứng tỏ phân tử X có 2 liên kết π kém bền và 1 nhân

thơm. Vậy X là phenylaxetilen:

C CH

2. Phương trình phản ứng:

C CH

+ 8KMnO 4 + 12H 2SO 4 → 5

COOH

+ 4K 2SO 4 + 8MnSO 4 + 12H 2O

C CH

+ AgNO 3 + NH 3 →

C CAg

+ NH 4NO 3

C CH

+ H 2O

Hg /H

+ +

 →

C CH

+ 2HBr →

C CH

Câu 30. Hiđrocacbon A là một chất rắn có tính dẻo, đàn hồi (11,76% H theo khối lượng) có trong mủ cây cao su.

Ozon phân A cho C 16H 16O 6, khi cho một mol chất này vào nước nóng thu được 2 mol anđehit levulinic

HOC[CH 2] 2COCH 3. Hiđrocacbon B (11,11% H theo khối lượng) là chất tổng hợp đầu tiên có thành phân giống A

nhưng không có tính dẻo và tính đàn hồi giống như A. B được tạo thành khi đun nóng hiđrocacbon C có mặt natri;

C có thành phần định tính giống B.

a) Cho biết CTCT của A, B, C

b) Sự vắng mặt của axetylaxeton trong sản phẩm của chúng chứng tỏ A có đặc trưng gì?

HƯỚNG DẪN

a) Công thức thực nghiệm của A là (C 5H 8) x, nó là cao su tự nhiên. Các công thức thực nghiệm của B và C lần lượt

là (C 2H 3) y. B là cao su tổng hợp polibutađien còn C là buta-1,3-đien.

b) Sự vắng mặt của axetylaxeton trong sản phẩm ozon phân chứng tỏ cao su thiên nhiên có cấu trúc “đầu - đầu”

Câu 31 (HSG 12 Đăklăk 2011-2012). Hiđrocacbon A có

d = 2,5. Xác định công thức cấu tạo của A biết 1 mol

2 4

ddKMnO

H SO

 → 2 mol CO 2 + 2 mol axit oxalic. A có đồng phân hình học không? Nếu có hãy viết các đồng phân

hình học của A và gọi tên A.

HƯỚNG DẪN 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 12 -

C C

CH CH

C C

CH CH

cis-hexa-1,3,5-trien trans-hexa-1,3,5-trien

Câu 32 (HSG Lý Thái Tổ-Bắc Ninh 2014-2015). Anken A có công thức phân tử là C 6H 12 có đồng phân hình học,

khi tác dụng với dung dịch Brom cho hợp chất đibrom B. Cho B tác dụng với KOH trong ancol đun nóng, thu

được ankađien C và một ankin D. Khi C bị oxi hoá bởi dung dịch KMnO 4/H 2SO 4 và đun nóng thu được axit axetic

và CO 2.

a) Xác định công thức cấu tạo và gọi tên A, C, D. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

b) Viết các đồng phân hình học của C.

HƯỚNG DẪN

a) C 6H 12 có đồng phân hình học nên có thể có các CTCT sau:

(1) CH 3-CH=CH-CH 2-CH 2-CH 3.

(2) CH 3-CH 2-C(CH 3)=CH-CH 3.

(3) CH 3-CH 2-CH=CH-CH 2-CH 3.

(4) CH 3-CH(CH 3)-CH=CH-CH 3.

Do B tác dụng với KOH/ancol tạo ankin D nên A không thể là (2)

Do C oxi hoá tạo axit axetic và CO 2 nên C phải là: CH 3-CH=CH-CH=CH-CH 3 (hexa-2,4-đien)

Ankin D là: CH 3-CH 2-C≡C-CH 2-CH 3 (hex-3-in)

Vậy A phải là (3): CH 3-CH 2-CH=CH-CH 2-CH 3 (hex-3-en)

Các phương trình:

CH 3-CH 2-CH=CH-CH 2-CH 3 + Br 2 → CH 3-CH 2-CHBr-CHBr-CH 2-CH 3.

CH 3-CH 2-CHBr-CHBr-CH 2-CH 3 + KOH

ancol

 → CH 3-CH=CH-CH=CH-CH 3 + 2KBr + 2H 2O

5CH 3-CH=CH-CH=CH-CH 3 + 18KMnO 4 +27H 2SO 4 → 10CH 3COOH + 10CO 2 + 9K 2SO 4 + 18MnSO 4 +3H 2O

b) Viết các đồng phân hình học của C: 3 đồng phân hình học là: cis-cis; cis-trans; trans-trans

Câu 33. Oxi hóa hoàn toàn 1,64 lít một hiđrocacbon A ở 127

C và 2,0 atm. Sản phẩm cháy thu được dẫn qua bình

chứa nước vôi trong dư thu được 80 gam kết tủa và khối lượng bình tăng 47,8 gam. Ozon phân khử A thu được

hỗn hợp các chất CH 3-CHO, (CH 3) 2C=O, OHC-COCH 3 theo tỉ lệ mol 1:1:1.

a) Xác định CTCT và gọi tên A.

b) Viết công thức các đồng phân lập thể ứng với CTCT của A vừa tìm được ở trên. Xác định cấu hình của

chúng.

HƯỚNG DẪN

P.V 2.1,64

n 0,1(mol)

R.T 0,082.(127 273)

= = =

;

2 3

CO CaCO

n n 0,8(mol)

100

= = = ;

H O

47,8 0,8.44

n 0,7(mol)

−

= =

Vậy A là C 8H 14 (2,3-đimetylhexa-2,4-đien hoặc 2,4-đimetylhexa-2,4-đien):

CH CH C C

C CH

CH CH

b) Với mỗi đồng phân cấu tạo ta có hai đồng phân hình học cis (Z) và trans (E)

C C

Câu 34. Hai hiđrocacbon A, B đều có cùng công thức phân tử C 7H 14. Xác định công thức cấu tạo của A, B biết:

• Oxi hóa A bằng dung dịch KMnO 4/H 2SO 4 tạo ra hai chất là CH 3CH 2COCH 3 và CH 3CH 2COOH.

• B có cấu tạo mạch thẳng và khi oxi hóa B bằng dung dịch K 2Cr 2O 7/HCl tạo CO 2.

Xác định cấu tạo và gọi tên A, B. Viết các phản ứng xảy ra.

C xH y: 12x + y = 80

6 8

x 6

C H

y 8

= 

⇒ ⇒





1 mol A + dd KMnO 4/H 2SO 4 → 2 mol CO 2 + 2mol HOOC – COOH

A phải có nhóm CH 2= và 2 nhóm =CH-CH=

Công thức phân tử của A là C 6H 8 ⇒

2.6 2 8

+ −

Δ = =

A có CTCT: CH=CH-CH=CH-CH=CH 2. (hexa-1,3,5-trien)

A có đồng phân hình học: 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 13 -

HƯỚNG DẪN

A là 3-metylhex-3-en; B là hept-1-en; các phương trình phản ứng:

5CH 3-CH 2-CH=C(CH 3)-CH 2-CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2SO 4 → 5CH 3-CH 2-COOH + 5CH 3-CH 2-CO-CH 3 +

6MnSO 4 + 3K 2SO 4 + 9H 2O

3CH 2=CH-[CH 2] 4-CH 3 + 5K 2Cr 2O 7 + 40HCl → 3CH 3-[CH 2] 4-COOH + 10CrCl 3 + 3CO 2 + 10KCl + 23H 2O

Câu 35. Hỗn hợp khí A ở điều kiện tiêu chuẩn gồm hai olefin. Để đốt cháy hết 7 thể tích A cần 31 thể tích O 2 (các

thể tích đo ở cùng điều kiện). Biết olefin chứa nhiều cacbon hơn chiếm khoảng 40%-50% thể tích hỗn hợp A. Xác

định công thức phân tử của hai olefin.

HƯỚNG DẪN

Đặt công thức chung hai anken:

n 2n

C H ; bảo toàn oxi cho phản ứng cháy:

7n.2 7n 31.2 n 2,95

+ = ⇒ = =

Vậy hỗn hợp gồm C 2H 4 và anken còn lại là C mH 2m.

Trong 7 thể tích A thì

m 2m

C H

2,8 V 3,5 < < nên bảo toàn nguyên tố C ta tìm được: 3,9 < m < 4,375. Vậy anken còn

lại là C 4H 8.

Câu 36 (CASIO Vĩnh Phúc 2008-2009). Một hỗn hợp gồm hai hiđrocacbon mạch hở, trong phân tử mỗi chất

chứa không quá một liên kết ba hay hai liên kết đôi, số nguyên tử cacbon mỗi chất tối đa là 7. Đốt cháy 0,05 mol

hỗn hợp thu được 0,25 mol CO 2 và 0.23 mol H 2O. Xác định công thức cấu tạo của hai hiđrocacbon.

HƯỚNG DẪN

Gọi công thức của hai hiđrôcacbon lần lượt là: C nH 2n+2-2a và C mH 2m+2-2b với n, m ≤ 7; a, b ≤ 2.

Công thức chung của hai hiđrocacbon là:

n 2n 2 2a

C H

+ −

. Phương trình phản ứng:

n 2n 2 2a

C H

+ −

3n 1 a

+ −

O 2

 →

2 2

nCO (n 1 a)H O + + − (1)

Từ (1) ⇒

0,25

n 5

n 0,05

= = = ;

0, 23

a 5 1 1,4

0,05

= + − = ⇒ Có một hiđrocacbon có hai liên kết π

Gọi x, y lần lượt là số mol của C nH 2n+2-2a và C mH 2m+2-2b trong hỗn hợp.

• TH1: a = 0; b = 2. ta có hệ

0,05

2 0,07

0,25

x y

nx my



+ = 







+ = 

 

⇒ 3n + 7m = 50 ⇒ n = m = 5 là nghiệm duy nhất thỏa mãn.

Hai hiđrocacbon là: C 5H 12 và C 5H 8.

• TH2: a =1; b = 2. Ta có hệ.

0,05 0,03

2 0,07 0,02

0, 25 3 2 25

x y x

x y y

nx my n m

 

+ = =  

 

+ = ⇒ =

 

 

+ = + =  

   

⇒ n = 7; m = 2 hoặc n = m = 5 (giống trường hợp 1)

Vậy: Hiđrocacbon là C 5H 12 và C 5H 8 hoặc C 2H 2 và C 7H 14.

Câu 37 (CASIO Bạc Liêu 2009-2010). Đốt cháy một hiđrocacbon A (khí) với oxi trong một bình kín. Nếu giữ

nguyên nồng độ của A và tăng nồng độ oxi gấp đôi thì tốc độ phản ứng cháy tăng gấp 32 lần. Tìm công thức phân

tử có thể có của A.

HƯỚNG DẪN

Đặt A: C xH y (y chẵn và y ≤ 2x + 2)

C xH y +

 

 

+ 



 

 

O 2

 → xCO 2 +

H 2O

TH1:

 

 

+ 



 

 

nguyên thì:

A O

v k.C .C

Giả sử nồng độ oxi lúc đầu là a(M) thì

y y

x x

4 4

A A O

v k.C .C k.C .a

+ +

= =

Sau khi tăng nồng độ oxi gấp đôi thì

y y

x x

4 4

A A O

v' k.C .C k.C .(2a)

+ +

= =

tốc độ phản ứng cháy tăng gấp 32 lần nên:

v' y

2 32 x 5 3 x 5

v 4

= = ⇒ + = ⇒ ≤ <

Trường hợp này nhận được nghiệm C 3H 8 hoặc C 4H 4. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 14 -

TH2:

 

 

+ 



 

 

bán nguyên thì:

2(x )

A O

v k.C .C

Lập luận tương tự ở trên ta có:

2 2

x 2

2(x ) 5 C H

y 2 4

 = 



+ = ⇒ ⇒





 

Câu 38 (CASIO Tây Ninh 2013-2014). X là hỗn hợp chứa hai hiđrocacbon A, B có cùng số nguyên tử cacbon và

hơn kém nhau 1 liên kết π. Đốt cháy 8,96 lít hỗn hợp X cần vừa đủ 38,08 lít O 2 và sản phẩm cháy khi dẫn qua bình

P 2O 5 thì làm khối lượng chất này tăng thêm 18,0 gam.

a) Xác định công thức phân tử của A, B và phần trăm theo thể tích của chúng trong hỗn hợp X.

b) Thêm hiđrocacbon D vào 8,96 lít hỗn hợp X được hỗn hợp Y. Đốt cháy hoàn toàn Y thu được 66 gam

CO 2 và 25,2 gam H 2O. Xác định công thức của D và phần trăm theo thể tích các chất trong hỗn hợp Y.

c) Cho V lít H 2 vào hỗn hợp Y rồi cho qua bột Ni nung nóng thu được khí Z có tỉ khối so với CO 2 bằng 1.

Tính V.

(Cho biết thể tích các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn)

HƯỚNG DẪN

a) n X = 0,4 (mol);

H O

n 1(mol) = ;

n 1,7(mol) =

Bảo toàn oxi tính được:

1,7.2 1,0

n 1,2(mol)

−

= = . So sánh thấy

2 2

CO H O

n n > nên A và B phải là anken với

ankin hoặc ankan với ankin; mặt khác A và B cùng số C và hơn kém nhau 1 liên kết π nên A, B là C 3H 4 (a mol) và

C 3H 6 (b mol). Giải hệ

3 4 3 6

C H C H

H O

a b 0,4

a b 0,2(mol) %V %V 50%

2a 3b n 1

 + = 



⇒ = = ⇒ = =



 + = =

 

b) Dễ dàng tính được mol CO 2 và mol H 2O do riêng D cháy tạo ra thêm là 0,3 và 0,4 mol. Vậy D là ankan C nH 2n+2

ankan D

0,3

n 3

n 0,4 0,3

= = =

−

nên D là C 3H 8: 0,1 mol

Trong Y có

3 4 3 6 3 8

C H C H C H

%V %V 40%; %V 20% = = = .

c) Z M 44 = ⇒ Z chỉ có chứa C 3H 8 ⇒

n 0,6(mol) = ⇒

V 13,44 = (lít).

Câu 39. Hỗn hợp hơi X gồm hiđro, một anken, một ankin có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử, có tỉ khối so

với hiđro bằng 7,8. Sau khi dẫn hỗn hợp qua Ni nung nóng để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp Y có tỉ

khối so với hỗn hợp X là

. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của anken, ankin và phần trăm theo

thể tích mỗi chất trong hỗn hợp X.

HƯỚNG DẪN

Đặt công thức anken và ankin lần lượt là C nH 2n và C nH 2n-2 (n ≥ 2)

X M 7,8.2 15,6(g / mol) = = ; Y

20 104

M .15,6 (g / mol)

9 3

= =

Giả sử có 1 mol X thì m X = m Y = 15,6 (gam)⇒

15,6

n 0,45(mol)

104

= =

2 ( p/u )

H X Y

n n n 0,55(mol) ⇒ = − =

Vậy đặt trong 1 mol hỗn hợp đầu có

n 2n

n 2n 2

C H : x (mol)

C H : y(mol)

H :1 x y (mol)

−









 − −

 

Trường hợp 1: H 2 phản ứng hết; ta lập được hệ:

x y 0,45

14,5 2y

14n(x y) 2y 14,5 6,3

 + =  +



⇒ =





+ − =

 

mà 0 < y < 0,45 nên 2,3 n 2,44 n 2 < < ⇒ =

Loại trường hợp này vì C 2H 2; C 2H 4 đều có M <

104

Trường hợp 1: H 2 dư; anken và ankin phản ứng hết; ta lập được hệ:

x 2y 0,55

14nx (14n 2)y 2(1 x y) 15,6 (*)

 + = 







+ − + − − =

 

Thay x = 0,55 – 2y vào (*) rút ra:

14,7

7,7 14y

−

mà 0 < y < 0,275 nên 1,91 < n < 3,82

Chọn n = 3; thay vào có hai chất cần tìm là C 3H 6 (15%) và C 3H 4 (20%);

%V 65% = . 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 15 -

Câu 40 (HSG 12 Nghệ An bảng A 2011-2012).

1. Viết các phương trình phản ứng (dưới dạng công thức cấu tạo) theo sơ đồ sau:

C 3H 6

Br +

 → A

ddNaOH,t +

  → B    → 

, , t Cu O

3 3

ddAgNO /NH +

→ E   → 

+ddHCl

F     → 

, , t xt OH CH

G (đa chức)

2. Khi đồng trùng hợp buta–1,3–đien với stiren, ngoài cao su Buna–S còn có một số sản phẩm phụ, trong đó có

chất A mà khi hiđro hóa hoàn toàn chất A thu được chất B (đixiclohexyl). Viết phương trình hóa học của các phản

ứng tạo thành cao su Buna–S, A và B dưới dạng công thức cấu tạo.

HƯỚNG DẪN

1. C 3H 6 là xiclopropan; A là Br-[CH 2] 3-Br; B là HO-[CH 2] 3-OH; D là OHC-CH 2-CHO; E là CH 2(COONH 4) 2; F

là CH 2(COOH) 2; G là CH 2(COOCH 3) 2.

2. nCH 2=CH-CH=CH 2 + nC 6H 5-CH=CH 2

, t xt

 →

-[CH 2-CH=CH-CH-CH(C 6H 5)-CH 2]- (cao su buna-S)

CH CH CH

+ CH CH

+ 4H

Câu 41. Cho hỗn hợp X gồm CH 4, C 2H 4 và C 2H 2. Lấy 8,6 gam X tác dụng hết với dung dịch brom (dư) thì khối

lượng brom phản ứng là 48 gam. Mặt khác, nếu cho 13,44 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X tác dụng với lượng dư dung

dịch AgNO 3 trong NH 3, thu được 36 gam kết tủa. Tính phần trăm theo khối lượng và theo thể tích của mỗi chất

trong X.

Đặt hỗn hợp X

2 4

2 2

CH :x (mol)

C H :y (mol)

C H :z (mol)











từ đề có hệ

16x 28y 26z 8,6

y 2z n 0,3

n n x y z 4z



+ + =



+ = =





↓= ⇒ + + =





⇒

2 4

2 2

CH :0,2(mol)

C H :0,1(mol)











HS tự tính phần trăm khối lượng và thể tích.

Câu 42. Trong một bình kín dung tích không đổi chứa hỗn hợp X gồm 0,07 mol CH≡CH; 0,05 mol CH≡C–

CH=CH 2; 0,1 mol H 2 và một ít bột Ni. Nung nóng bình để thực hiện phản ứng thu được hỗn hợp Y gồm 7

hiđrocacbon có tỉ khối hơi đối với H 2 là 19,25. Bằng phương pháp thích hợp tách lượng hỗn hợp Y thu được m

gam hỗn hợp Y 1 (gồm CH≡CH và CH≡C–CH=CH 2) và 1,568 lít hỗn hợp khí Y 2 (đktc) gồm 5 hiđrocacbon. Biết

toàn bộ lượng hỗn hợp Y 2 tách được có khả năng phản ứng với tối đa 600 ml dung dịch Br 2 0,1M. Tính m.

HƯỚNG DẪN

Bảo toàn khối lượng: m Y = m X = 0,07.26 + 0,05.52 + 0,1.2 = 4,62 gam

4,62

M 19,25.2 38,5 n 0,12(mol)

38,5

= = ⇒ = =

H (p/u) X Y

n n n (0,07 0,05 0,1) 0,12 0,1(mol) = − = + + − =

⇒

2 ( p/u )

/Y /X H

n n n 0,07.2 0,05.3 0,1 0,19(mol)

π π

= − = + − =

Đặt hỗn hợp Y 1

HC CH :x (mol)

HC C CH CH :y(mol)

 ≡ 





 ≡ − =

 

ta có hệ

1 2

Y Y

/Y /Y /Y

x y n n 0,12 0,07 0,05

x 0,02

n n n 2x 3y 0,19 0,06 0,13 y 0,03

π π π

 + = − = − =   = 

 

⇒

 

 

= − ⇒ + = − = =

  



⇒ m = 26.0,02 + 52.0,03 = 2,08 (gam).

Câu 43. Một bình kín chỉ chứa các chất sau: axetilen (0,5 mol), vinylaxetilen (0,4 mol), hiđro (0,65 mol) và một ít

bột niken. Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H 2 bằng 19,5. Khí X phản ứng

vừa đủ với 0,7 mol AgNO 3 trong dung dịch NH 3, thu được m gam kết tủa và 10,08 lít hỗn hợp khí Y (đktc). Khí Y

phản ứng tối đa với 0,55 mol Br 2 trong dung dịch. Tính m.

HƯỚNG DẪN

Bảo toàn khối lượng: m X = 0,5.26 + 0,4.52 + 0,65.2 = 35,1 (gam) 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 16 -

35,1

M 19,5.2 39 n 0,9 (mol)

= = ⇒ = =

H (p/u) bd X

n n n (0,5 0,4 0,65) 0,9 0,65(mol) = − = + + − = . Vậy H 2 đã phản ứng hết, X chỉ chứa các hiđrocacbon.

Hỗn hợp Y phản ứng với tối đa 0,55 mol Br 2 nên mol π trong Y cũng là 0,55.

Đặt m gam kết tủa gồm:

2 3

AgC CAg :x (mol)

AgC C CH CH :y(mol)

AgC C CH CH :z (mol)



≡ 



≡ − =





 ≡ −

 

ta có hệ

AgNO

2x y z n 0,7

x 0,25

2x 3y 2z 0,5.2 0,4.3 0,65 0,55 1 (BT mol lk pi) y 0,1

x y z 0,9 0,45 0,45 z 0,1

 + + = =   = 



 

+ + = + − − = ⇒ =

 

 

+ + = − = =  

  



m kết tủa = 0,25.240 + 0,1.159 + 0,1.161 = 92 (gam).

Câu 44. Hỗn hợp khí A gồm ba hiđrocacbon X, Y, Z. Hỗn hợp khí B gồm O 2 và O 3. Trộn A với B theo tỉ lệ thể

tích V A : V B = 1,5 : 3,2 rồi đốt cháy hoàn toàn thì chỉ thu được khí CO 2 và hơi nước có tỉ lệ thể tích

V : V 1,3:1,2 =

H O

. Cho 1,5 lít A đi qua bình 1 đựng lượng dư dung dịch AgNO 3 trong NH 3, bình 2 đựng dung

dịch Br 2 dư. Sau thí nghiệm thấy có 0,4 lít khí thoát ra, bình 1 xuất hiện 6,4286 gam bạc axetilenua (AgC≡CAg),

bình 2 dung dịch bị nhạt màu. Biết tỉ khối của B so với H 2 là 19. Xác định công thức phân tử của X, Y, Z (Các thể

tích khí đo ở đktc).

HƯỚNG DẪN

Đặt công thức chung của X, Y, Z là

x y

C H

Vì tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ số mol nên chọn n A = 1,5 (mol) và n B = 3,2 (mol). Xét hỗn hợp B:

(32)

(48)

⇒ Trong 3,2 mol B có

n 2(mol)

n 7,6(mol)

n 1,2(mol)



= 



⇒ =



 =





∑

Đốt cháy A bằng hỗn hợp B thu được

H O

n 1,5x

(mol)

n 0,75y





⇒





 

Ta có hệ

H O

2.1,5x 0,75y 7,6

x 1,73

V 15

1,5x 1,3

y 3,2

V 1,2 0,75y





+ = 



 = ≈



 

⇒

 

 

= =

 

=  

 





Vậy dễ thấy trong A phải có chứa CH 4 và C 2H 2. Vì 1,5 lít A được đo ở điều kiện tiêu chuẩn nên ta tính được:

HC CH AgC CAg HC CH

6,4286 6,4286

n n V .22,4 0,6

240 240

≡ ≡ ≡

= = ⇒ = = (lít)

Khí thoát ra cuối cùng là CH 4 (0,4 lít) nên thể tích hiđrocacbon còn lại là 0,5 lít.

Gọi công thức của hiđrocacbon còn lại là C xH y, BTNT cacbon: 0,4.1 + 0,6.2 + 0,5.x =

1,5. 2,6

= ⇒ x = 2

Bảo toàn nguyên tố hiđro: 0,4.4 + 0,6.2 + 0,5.y = 0,75.3,2.2 ⇒ y = 4. Vậy hiđrocacbon còn lại là C 2H 4.

Câu 45. Khi tiến hành trùng hợp buta-1,3-đien ngoài các sản phẩm polime người ta còn thu được một sản phẩm A.

Xác định công thức cấu tạo của A biết:

• A có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp.

• A tác dụng với H 2 tạo ra đồng đẳng của xiclohexan.

• Khi bị oxi hóa bởi KMnO 4/H 2SO 4 thu được sản phẩm HOOC-CH 2-CH(COOH)-[CH 2] 2-COOH

Viết các phản ứng xảy ra.

HƯỚNG DẪN

Từ các dữ kiện đề cho ta xác định được A là vinyl xiclohexen. Các phương trình:

CH CH

n p, t

, xt

CH CH

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 17 -

CH CH

+ H

Ni, t

CH CH

+ 18KMnO 4 + 27H 2SO 4  →

5HOOC CH

CH CH

COOH

+ 9K 2SO 4 + 5CO 2 + 18MnSO 4 + 32H 2O

Câu 46 (HSG 12 Quảng Ninh bảng A 2012-2013). Dẫn hỗn hợp khí A gồm một hiđrocacbon no và một

hiđrocacbon không no vào bình đựng nước brom chứa 10 gam brom. Sau phản ứng thấy khối lượng bình tăng

lên 1,75 gam và dung dịch X. Đồng thời khí bay ra khỏi bình có khối lượng 3,65 gam.

a) Đốt cháy hoàn toàn lượng khí bay ra khỏi bình thu được 10,78 gam CO 2. Xác định công thức phân tử

của các hiđrocacbon trên, và tính tỉ khối của hỗn hợp A so với H 2.

b) Cho một lượng vừa đủ nước vôi trong vào dung dịch X, đun nóng, sau đó thêm tiếp một lượng dư dung

dịch AgNO 3. Tính số gam kết tủa tạo thành.

HƯỚNG DẪN

a) Đặt hỗn hợp A

n 2n 2

m 2m 2 2k

C H :a (mol)

C H :b(mol)

+ −









 

C mH 2m+2-2k + kBr 2  → C mH 2m+2-2kBr 2k

Gọi c là số mol hiđrocacbon đã phản ứng với Br 2 ta có hệ

m 2

kc n 0,0625

14m 30k 2 k 1 160

(14m 2 2k).c 1,75

c 0,0625

 =  



= = =



 

⇒ = − ⇒ =

 

 

+ − =

=  



 

⇒ Hiđrocacbon không no là CH 2=CH 2

Xét phản ứng cháy ta có:

n na 2b 0,0625.2 0,245 na 2b 0,37

a 0,11

14na 2a 28b 5,4 (14n 2).a 28(b 0,0625) 3,65

 = + − =   + = 

 

⇔ ⇒ =

 

 

+ + = + + − =

   

Thay a = 0,11 vào lại tính được:0,11n + 2b = 0,37⇒ b = 0,185 – 0,055n > 0,0625⇒ n < 2,23

• n = 1⇒ hỗn hợp A

2 4

CH : 0,11(mol)

d 11,25

C H :0,13(mol)





⇒ =





 

• n = 2⇒ hỗn hợp A

2 6

2 4

C H : 0,11(mol)

d 14,59

C H :0,075(mol)





⇒ =





 

b) Dung dịch X có C 2H 4Br 2: 0,0625 mol

C 2H 4Br 2 + Ca(OH) 2  → C 2H 4(OH) 2 + CaBr 2

CaBr 2 + 2AgNO 3  → Ca(NO 3) 2 + 2AgBr

Vậy: m AgBr = 0,0625.2.188 = 23,5 gam.

Câu 47 (CASIO Long An 2012-2013). Hỗn hợp A gồm C 2H 2, C 3H 6 và C 3H 8. Nếu đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn

hợp A bằng lượng oxi vừa đủ rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy lần lượt qua bình 1 đựng H 2SO 4 đặc, dư và bình 2

đựng dung dịch Ca(OH) 2 dư, thấy bình 2 có 15,0 gam kết tủa và khối lượng tăng của bình 2 nhiều hơn so với khối

lượng tăng của bình 1 là 4,26 gam. Nếu cho 2,016 lít hỗn hợp A phản ứng với 100,0 gam dung dịch brom 24% mới

nhạt màu brom, sau đó phải sục thêm 0,896 lít khí SO 2 nữa thì mới mất màu hoàn toàn, lượng SO 2 dư phản ứng

vừa đủ với 40,0 ml dung dịch KMnO 4 0,1M. Biết các phản ứng xảy ra ho àn to àn; tính phần trăm thể tích mỗi khí

trong hỗn hợp A (các thể tích khí đều đo ở đktc).

HƯỚNG DẪN

Theo đề:

2 3 2 2 2

CO CaCO CO H O H O

n n 0,15(mol) m 6,6(gam) m 6,6 4,26 2,34(gam) n 0,13(mol) = = ⇒ = ⇒ = − = ⇒ =

Đặt hỗn hợp A

2 2

3 6

3 8

C H :x (mol)

C H :y(mol)

C H :z(mol)









 

; bảo toàn nguyên tố C và H ta có: 2x + 3y + 3z = 0,15 (I) và x + 3y + 4z = 0,13 (II)

Cho A tác dụng với dung dịch Br 2 thì C 3H 8 không phản ứng:

C 2H 2 + 2Br 2  → C 2H 2Br 4 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 18 -

C 3H 6 + Br 2  → C 3H 6Br 2

SO 2 + Br 2 + 2H 2O  → H 2SO 4 + 2HBr

5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2O → 2H 2SO 4 + 2MnSO 4 + K 2SO 4

Từ phương trình kết hợp với dữ kiện đề cho ta có: 0,12.(x + y + z) = 0,09.(2x + y) hay 2x – y – 4z = 0 (III)

Giải hệ (I), (II), (III) tính được: x = 0,03 (mol); y = 0,02 (mol); z = 0,01 (mol)

⇒

2 2

C H

%V 50% = ;

3 6

C H

%V 33,3333% = ;

3 8

C H

%V 16,6667% = .

Câu 48. A là một hỗn hợp khí (ở đktc) gồm 3 hiđrocacbon X, Y, Z mạch hở, thuộc 3 dãy đồng đẳng. B là hỗn hợp

gồm oxi và ozon có tỉ khối hơi so với H 2 bằng 19,2. Để đốt cháy hoàn toàn 1 mol A cần 5 mol hỗn hợp B và thu

được số mol CO 2 bằng số mol H 2O.

Cho 22,4 lít hỗn hợp A đi qua bình brom dư thấy có 11,2 lít khí bay ra và khối lượng bình brom tăng thêm

27,0 gam. Nếu cho 22,4 lít hỗn hợp A qua dung dịch AgNO 3 trong NH 3 (dư) thấy tạo thành 32,2 gam kết tủa vàng

(các thể tích khí đều đo ở đktc).

a) Tính tỉ khối của A so với H 2.

b) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của X, Y, Z.

c) Tính phần trăm theo thể tích mỗi khí trong A.

HƯỚNG DẪN

a) Đốt cháy hoàn toàn 1 mol A cần 5 mol hỗn hợp B và thu được số mol CO 2 bằng số mol H 2O nên ta giả sử đốt a

mol A cần 5a mol B và thu được:

2 2

CO H O

n n 1(mol) = = . Bảo toàn nguyên tố oxi:

n O/B = 1.2 + 1 = 3 (mol) ⇒ m B = 48 (gam) ⇒

B A

n 1,25(mol) n 0,25(mol)

19,2.2

= = ⇒ =

Bảo toàn khối lượng:

2 2 2 2

A B CO H O A CO H O B

m m m m m m m m 44 18 48 14(gam) + = + ⇒ = + − = + − =

14 56

M 56 d 28

0,25 2

= = ⇒ = =

b) Khí bay ra khỏi bình brom là ankan (giả sử là X). Ta có:

n 2n 2

X(C H )

11,2

n 0,5(mol)

22,4 M 58

0,5

m 56 27 29(gam)





= =



⇒ = =





= − = 

 

⇒ X là C 4H 10

Vì

(A)

C 4

n 0,25

= = = ; X là C 4H 10 và Y, Z là chất khí nên công thức chung của Y và Z là

C H

(Y,Z)

M 54 y 6

0,5

= = ⇒ = ⇒ phải có một chất là C 4H 8 (giả sử là Y); khi đó Z có thể là C 4H 2 hoặc C 4H 4 hoặc cả Y

và Z đều có cùng CTPT C 4H 6 (Y, Z là đồng phân của nhau).

Trường hợp 1: Z là C 4H 2⇒ Hỗn hợp Y và Z

4 8

4 2

C H :x (mol)

C H :y(mol)









 

ta có hệ

x y 0,5

8x 2y 6.0,5(BTNT H) 1





 + =  

 

⇒

 

 

+ =

  



 

Tác dụng với dung dịch AgNO 3/NH 3:

HC≡C-C≡CH + 2AgNO 3 + 2NH 3  → AgC≡C-C≡CAg + 2NH 4NO 3

AgC C C CAg

m .264 44(gam) 32,2(gam)

≡ − ≡

= = ≠ ⇒ trường hợp này loại.

Trường hợp 2: Z là C 4H 4⇒ Hỗn hợp Y và Z

4 8

4 4

C H :z (mol)

C H :t (mol)









 

ta có hệ

z t 0,5 z 0,25

8z 4t 6.0,5(BTNT H) t 0,25

  + = =  

 

⇒

 

 

+ = =

   

Tác dụng với dung dịch AgNO 3/NH 3:

HC≡C-CH=CH 2 + AgNO 3 + NH 3  → AgC≡C-CH=CH 2 + NH 4NO 3

AgC C CH CH

m 0,25.159 39,75(gam) 32,2(gam)

≡ − =

= = ≠ ⇒ trường hợp này cũng loại.

Vậy Y và Z đều có cùng CTPT C 4H 6 (giả sử Y là but-1-in: HC≡C-CH 2-CH 3); Z là CH 3-C≡C-CH 3 hoặc CH 2=CH-

CH=CH 2 hoặc CH 3-CH=C=CH 2

Tác dụng với dung dịch AgNO 3/NH 3:

HC≡C-CH 2-CH 3 + AgNO 3 + NH 3  → AgC≡C-CH 2-CH 3 + NH 4NO 3

Y Z

32,2

n n 0,2(mol) n 0,3(mol)

161

= ↓= = ⇒ = ⇒ phần trăm thể tích: %X = 50%; %Y = 20%; %Z = 30%. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 19 -

Câu 49. Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon A rồi dẫn sản phẩm cháy vào bình đựng nước vôi trong thấy khối

lượng bình tăng thêm 2,624 gam. Lọc thu được 2,0 gam kết tủa và dung dịch B, đun sôi dung dịch B lại thu được

thêm 1,0 gam kết tủa nữa. Cũng lượng A trên tác dụng với clo ở 300

C thu được hỗn hợp C gồm bốn dẫn xuất

chứa clo của A là đồng phân của nhau với hiệu suất 100%. Tỉ khối hơi của C so với He nhỏ hơn 46,5.

a) Xác định công thức cấu tạo của A.

b) Tính thành phần phần trăm theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp C? Biết tỉ số tốc độ phản ứng thế

hiđro ở cacbon bậc 1, 2, 3 lần lượt là 1 : 3,3 : 4.4.

Đáp số: a) A là isopentan; b) %(1) = 15%; %(2) = 33%; %(3) = 22%; %(4) = 30%.

HƯỚNG DẪN

a) Ca(OH) 2 + CO 2  → CaCO 3 + H 2O (1)

Ca(OH) 2 + 2CO 2  → Ca(HCO 3) 2 (2)

Ca(HCO 3) 2

 → CaCO 3 + CO 2 + H 2O (3)

Từ (1), (2), (3) tính được:

2 1

n 2. 0,04(mol)

100 100

= + =

m bình tăng =

2 2 2

CO H O H O

2,624 0,04.44

m m n 0,048(mol)

−

+ ⇒ = =

Vì

2 2

CO H O

n n < nên A là ankan: C nH 2n+2 ⇒

ankan

0,04

n 5

n 0,048 0,04

= = =

−

⇒ A là C 5H 12

A tác dụng với clo thu được hỗn hợp C gồm 4 dẫn xuất chứa clo đồng phân của nhau:

C 5H 12 + aCl 2

300 C

 → C 5H 12-aCl a + aHCl

Từ đề: M C < 46,5.4 = 186 ⇒ 72 + 34,5a < 186 ⇒ a < 3,3.

Vậy C chỉ chứa dẫn xuất monoclo nên A là isopentan: (CH 3) 2CH-CH 2-CH 3 (hay 2-metylbutan)

b) Phản ứng tạo ra hỗn hợp C:

CH CH

+ Cl 2

300 C

HCl −

 →

CH CH

C CH

CH CH

(1)

(2)

(3)

(4)

Isopentan có 9H bậc I; 2H bậc II; 1H bậc III. Ta có tỉ lệ phần trăm mỗi sản phẩm trong C lần lượt là:

3.1

%(1) .100 15%

9.1 2.3,3 1.4,4

= =

+ +

;

2.3,3

%(2) .100 33%

9.1 2.3,3 1.4,4

= =

+ +

1.4,4

%(3) .100 22%

9.1 2.3,3 1.4,4

= =

+ +

6.1

%(4) .100 30%

9.1 2.3,3 1.4,4

= =

+ +

Câu 50 (Chuyên Lê Hồng Phong-TPHCM 2008). Hỗn hợp khí X gồm ankin A và hiđrocacbon B. Đốt cháy hoàn

toàn 1,12 lít X thu được 2,912 lít CO 2 và 2,52 gam H 2O.

a) Xác định công thức phân tử của A, B biết thể tích các khí đo ở đktc.

b) Khi tam hợp A, ngoài sản phẩm thơm X’ còn có sản phẩm phụ Y. Viết công thức cấu tạo của Y thực

hiện dãy chuyển hóa sau: Y

H /Pd, t +

→ Z

1:1

 → 3 sản phẩm đồng phân.

HƯỚNG DẪN

2,912

n 0,13(mol)

22,4

= = ;

H O

2,52

n 0,14(mol)

= = . Vì

2 2

CO H O

n n < nên B phải là ankan.

Đặt hỗn hợp X:

n 2n 2

m 2m 2

na mb 0,13(BTNTC) na mb 0,13

C H :a (mol) a 0,02

(na mb) a b 0,14(BTNT H) 0,13 a b 0,14

C H :b(mol) b 0,03

a b 0,05 a b 0,05

−

  + = + =  

 

  =    

   

⇒ + − + = ⇒ − + = ⇒

   

   

     

+ = + =  

   

Thay vào có 0,02n + 0,03m = 0,13 hay 2n + 3m = 0,13 (n ≥ 2) ta có: n = 2; m = 3 là nghiệm duy nhất. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 20 -

Vậy công thức hai chất cần tìm là C 2H 2 (A) và C 3H 8 (B).

b) X; là benzen (C 6H 6); sản phẩm phụ Y là CH 2=CH-C≡C-CH=CH 2

CH 2=CH-C≡C-CH=CH 2 + H 2

Pd,t

 → CH 2=CH-CH=CH-CH=CH 2

CH 2=CH-CH=CH-CH=CH 2 + Br 2

1:1

 →

2 2

CH Br CHBr CH CH CH CH

CH CH CHBr CHBr CH CH

CH Br CH CH CH CH CH Br

− − = − =

= − − − =

− = −









 

= −

Câu 51 (CASIO Quảng Ngãi 2009-2010). Hỗn hợp X gồm 2 olefin A và B với số mol bằng nhau. Biết 14,7 gam

hỗn hợp X làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa 24 gam brom.

Nếu trộn A và B với khối lượng bằng nhau thì thu được hỗn hợp Y. Biết 25,2 gam hỗn hợp Y khi hợp

nước hoàn toàn thì thu được 29,925 gam hỗn hợp ancol.

Tìm công thức phân tử của A và B.

HƯỚNG DẪN

Đặt trong 14,7 gam hỗn hợp X

m 2m

X Br

n 2n

C H :a (mol)

n 2a n 0,15(mol) a 0,075(mol)

C H :a (mol) 160





⇒ = = = = ⇒ =





 

⇒ 14m + 14n = 196 hay m + n = 14 (I)

Trong 25,2 gam hỗn hợp Y:

m 2m n 2n

C H C H

25,2

m m 12,6(gam)

= = =

Gọi x, y lần lượt là mol của C mH 2m và C nH 2n ta có phương trình:

H O

12,6 12,6 29,925 25,2

n 0,2625

14m 14n 18

−

+ = = =

hay

0,9 0,9 m n 0,2625 7

0,2625 hay m.n 48

m n m.n 0,9 24

+ = ⇒ = = = (II)

Từ (I) có m = 14 – n thay vào (II) giải được: n = 8 hoặc n = 6.

Vậy hai olefin là C 8H 16 và C 6H 12.

Câu 52. Đốt cháy hoàn toàn 2,04 gam chất rắn X cần 4,032 lít O 2 (đktc); sinh ra CO 2 và H 2O theo tỉ lệ thể tích là 6

: 7.

a) Xác định công thức phân tử của X.

b) Khi đun nóng X với H 2SO 4 đặc ở 180

C thu được hỗn hợp 3 olefin đồng phân A, B, C. Ozon hóa hỗn

hợp olefin đó rồi thủy phân ozonit thu được hỗn hợp 2 anđehit và 2 xeton. Tìm công thức cấu tạo của X, A, B, C;

gọi tên chúng và viết các phản ứng xảy ra.

HƯỚNG DẪN

a) Từ đề có hệ:

2 2

CO H O

H O

4,032

44.n 18.n 2,04 32. 7,8 (BTKL)

n 0,12(mol) 22,4

6 n 0,14(mol)

n 7





+ = + =



  = 



 

⇒

 

 

 =



 

m O/X = 2,04 – 12.0,12 – 2.0,14 = 0,32 (mol) ⇒ n O = 0,02 (mol)

Đặt X là C xH yO z ta có x : y : z = n C : n H : n O = 6 : 14 : 1⇒ X là (C 6H 14O) n với ĐK: 14n ≤ 2.6n + 2 ⇒ n = 1.

Vậy X là C 6H 14O

b) Từ dữ kiện đề bài xác định được X là 3-metylpentan-3-ol

Suy ra A, B là hai đồng phân cis và trans của 3-metylpent-2-en (sản phẩm chính của phản ứng tách nước)

CH C CH

C là 2-etylbut-1-en:

Câu 53. Một hiđrocacbon A mạch hở có tỉ khối so với không khí bằng 2,759.

a) Tìm công thức phân tử của A. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 21 -

b) Tìm công thức cấu tạo đúng của A biết khi cho 1 mol A tác ụng với dung dịch KMnO 4 trong axit H 2SO 4

thu được 2 mol CO 2 và 2 mol axit oxalic.

c) A có đồng phân hình học không? Biểu diễn và gọi tên các đồng phân hình học đó.

d) Cho A tác dụng với dung dịch Br 2 theo tỉ lệ mol 1 : 1 thu được hỗn hợp 4 sản phẩm B, C, D, E; trong đó

E là sản phẩm có công thức đối xứng, có hàm lượng ít nhất trong hỗn hợp; B là sản phẩm đối xứng có hàm lượng

cao nhất trong hỗn hợp. Viết phương trình tạo ra 4 sản phẩm và trình bày cơ chế phản ứng.

HƯỚNG DẪN

a) Đặt A là C xH y ta có: 12x + y = 2,759.29 = 80; ĐK: y ≤ 2x + 2 nên chọn

x 6

y 8

 = 







 

. Vậy A là C 6H 8.

2 6(4 2) 8(1 2)

+ − + −

Δ= =

4 2 4

KMnO /H SO

→ 2mol CO 2 + 2 mol HOOC-COOH nên A phải có chứa 2 nhóm CH 2 (hoặc –CH=) và 2 nhóm

=CH-CH= (hoặc ≡C-C≡)

Vậy cấu tạo đúng của A là: CH 2=CH-CH=CH-CH=CH 2 (hexa-1,3,5-trien).

c) A có đồng phân hình học (dạng cis và trans) như sau:

C C

H H

CH CH

C C

H CH

d) CH 2=CH-CH=CH-CH=CH 2 + Br 2

1:1

 →

2 2

CH CH CH CH CHBr CH Br

CH CH CHBr CHBr CH CH

CH CH CH CH CH CH Br (B)

CH CH CHBr CH CH C

(

H Br

= − = − −

= − − − =

= − = −









−



 

− − = −

Cơ chế phản ứng tạo ra các sản phẩm:

CH 2=CH-CH=CH-CH=CH 2 + Br Br

δ+ δ−

−  →

2 2

CH CH CH CH CH CH Br

⊕

= − = − − + Br

−

2 2

CH CH CH CH CH CH Br

⊕

= − = − − + Br

−

 →

2 2

CH CH CH CH CHBr CH Br = − = − −

CH 2=CH-CH=CH-CH=CH 2 + Br Br

δ+ δ−

−  →

2 2

CH CH CH CH CH CH Br

⊕

− = − = − + Br

−

2 2

CH CH CH CH CH CH Br

⊕

− = − = − + Br

−

 →

2 2

CH Br CH CH CH CH CH Br − = − = −

HS tự viết các sản phẩm còn lại.

Câu 54. 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 Br 2

0,5M. Sau khi phản ứng hoàn toàn, số mol Br 2 giảm đi một nửa và khối lượng bình tăng thêm 6,7 gam. Xác định

công thức phân tử của 2 hiđrocacbon.

HƯỚNG DẪN

n X = 0,2 mol;

Br (p/u)

n 0,35(mol) =

Dễ thấy:

1 2

< < nên trong hỗn hợp chắc chắc có một anken

Khối lượng bình tăng là khối lượng hai hiđrocacbon bị giữ lại.Ta có:

Hỗn hợp X

m 2m

n 2n 2 2k

a b 0,2

C H :a (mol)

a kb 0,35

C H :b(mol)

14ma (14n 2 2k).b 6,7

+ −

 + = 







 

⇒ + =

 

 

  

+ + − = 

 

Giải và biện luận hệ trên ta được

a 0,05

m 4

b 0,15 m 3n 10

n 2

k 2

 = 



 =  

 

= ⇒ + = ⇒

 

 

  

= 

 

. Vậy hỗn hợp X gồm

4 8

2 2

C H









 

Câu 55. Hai hiđrocacbon đồng phân A, B được tách ra từ dầu mỏ, có các tính chất vật lí và dữ kiện phân tích như

Chất

t (

%C %H

A 68,6 -141 85,63 14,34

B 67,9 -133 85,63 14,34 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 22 -

A và B đều làm mất màu dung dịch Br 2 và dung dịch KMnO 4. Khi ozon hóa rồi khử thì tạo ra một sản phẩm duy

nhất là propanal. Viết tên của A, B theo danh pháp IUPAC.

HƯỚNG DẪN

Đặt A, B là C xH y ta có:

%C %H 85,63

x : y : :14,34 1: 2

12 1 12

= = =

Vậy công thức của A, B là (CH 2) n

Ozon hóa rồi khử thì tạo ra sản phẩm duy nhất là propanal nên A, B là: CH 3-CH 2-CH=CH-CH 2-CH 3 (dạng cis và

trans)

Vậy A là cis-hex-3-en và B là trans-hex-3-en.

Câu 56. Hiđrocacbon A và B có cùng công thức C 6H 10, cùng làm mất màu nước brom. A cho kết tủa với

Cu 2Cl 2/NH 3 và khi bị oxi hóa bằng dung dịch KMnO 4 trong môi trường axit thì cho CO 2 và axit trimetylaxetic. B

không phản ứng với dung dịch AgNO 3/NH 3, còn khi bị oxi hóa thì cho axit axetic và axit isobutiric. Xác định công

thức cấu tạo của A và B.

HƯỚNG DẪN

C 6H 10 có

2 6(4 2) 10(1 2)

+ − + −

Δ= =

A cho kết tủa với Cu 2Cl 2/NH 3 nên A có liên kết ba đầu mạch

4 2 4

KMnO /H SO

→ CO 2 + (CH 3) 3-C-COOH nên A có cấu tạo:

C CH

B không phản ứng với dung dịch AgNO 3/NH 3 nên B không có liên kết ba đầu mạch.

B bị oxi hóa cho CH 3COOH và CH 3-CH(CH 3)-COOH nên B có cấu tạo

CH C

C CH

Câu 57. Hai hiđrocacbon mạch hở X, Y đều là chất khí ở điều kiện thường. Hỗn hợp A gồm H 2 và X, hỗn hợp B

gồm H 2 và Y. Đốt cháy hoàn toàn 6,0 gam A thu được 17,6 gam CO 2; mặt khác 6,0 gam A tác dụng vừa đủ với

dung dịch chứa 32,0 gam Br 2/CCl 4. Tỉ khối hơi của B so với H 2 bằng 3; đun nóng B với bột Ni xúc tác thu được

hỗn hợp khí C có tỉ khối so với H 2 bằng 4,5. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, xác định công thức cáu tạo X, Y

và phần trăm theo thể tích mỗi khí trong hỗn hợp A, B.

HƯỚNG DẪN

Đặt công thức của X là C nH 2n+2-2a và của Y là C mH 2m+2-2b (a, b là số liên kết π ; m, n ≤ 4 vì là khí)

Các phản ứng của hỗn hợp A

C nH 2n+2-2a +

3n 1 a

+ −

O 2

 → nCO 2 + (n + 1 – a)H 2O

2H 2 + O 2

 → 2H 2O

C nH 2n+2-2a + aBr 2 → C nH 2n+2-2aBr 2a

Gọi x là mol của X trong A; từ phương trình và các dữ kiện đề cho ta có hệ:

17,6

n n.x 0,4

n 2a

n a.x 0,2

160





= = =



⇒ =





= = =



 

Lập bảng ta được kết quả

a 1 2 3

n 2 4 6

x 0,2 0,1

X C 2H 4 C 4H 6 Loại vì n > 4

Trường hợp 1: X là C 2H 4

6 28.0,2

n 0,2(mol)

−

⇒ = = ⇒ phần trăm thể tích:

2 4

C H

%V 50%

 = 









100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 23 -

Trường hợp 2: X là C 4H 6

6 54.0,1

n 0,3(mol)

−

⇒ = = ⇒ phần trăm thể tích:

4 6

C H

%V 25%

%V 75%



= 









Phản ứng của hỗn hợp B

C mH 2m+2-2b + bH 2

Ni,t

 → C mH 2m

Giả sử ban đầu có 1 mol B: B M 2.3 6 = = ⇒ Bảo toàn khối lượng: m C = m B = 6 (gam)

C M 2.4,5 9 = = chứng tỏ trong C còn H 2 dư ⇒ Y đã phản ứng hết.

Đặt mol của Y trong hỗn hợp B là y (mol). Ta có hệ:

( ) ( )

2 ( p/u )

H B C

14m 2 – 2b .y 2 1 – y

6 1

n by n n 1

9 3 my

6 + + =





= = − = − =



⇒ =





 

Lập bảng ta được kết quả

m 1 2 3 4

b 1 2 3 4

Y CH 2 (loại) C 2H 2 C 3H 2 (loại) C 4H 2

Trường hợp 1: Y là C 2H 2 ⇒ phần trăm thể tích:

2 2

C H

%V .100% 16,67%

%V 83,33%





= =







 

Trường hợp 2: X là C 4H 2 ⇒ phần trăm thể tích:

4 2

C H

%V .100% 8,33%

%V 91,67%





= =







 

Câu 58. Oxi hóa hỗn hợp hai hiđrocacbon đồng phân bằng dung dịch KMnO 4/H 2SO 4 thu được 11,2 lít CO 2; 24,4

gam axit benzoic và 16,6 gam axit terephtalic. Xác định công thức cấu tạo của các hiđrocacbon.

HƯỚNG DẪN

11,2

n 0,5(mol)

22,4

= = ;

6 5

C H COOH

24,4

n 0,2(mol)

122

= = ;

6 4 2

C H (COOH)

16,6

n 0,1(mol)

166

= =

Vì:

2 6 5 6 4 2

CO C H COOH C H (COOH)

n n 2n = + nên có một đồng phân sẽ tạo ra 1 axit benzoic + 2CO 2 và 1 đồng phân sẽ tạo

ra 1 axit terephtalic + 1CO 2. Vậy hai đồng phân đã cho là:

CH CH

C CH

Phương trình:

CH CH

+ 18KMnO 4 + 27H 2SO 4 → COOH

+ 10CO 2 + 9K 2SO 4 + 42H 2O

+ 18MnSO 4

C CH

3 5

+ 18KMnO 4 + 27H 2SO 4 → COOH HOOC

+ 5CO 2

+ 18MnSO 4 + 9K 2SO 4 + 42H 2O

Câu 59. Hỗn hợp A gồm C 2H 2; CH 2=CH-CH 3; C 4H 10 và H 2. Chia A làm hai phần không bằng nhau.

• Phần 1 có thể tích 14,56 lít đem dẫn qua bột Ni nung nóng thấy thoát ra 7,84 lít hỗn hợp khí B. Dẫn B qua

bình brom dư thấy có 8 gam Br 2 phản ứng.

• Đốt cháy hoàn toàn phần 2 cần vừa đủ 0,345 mol O 2. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình nước vôi

trong dư thu được m gam kết tủa.

Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và thể tích khí đo ở đktc; tính m.

Đáp số: 21,0 gam.

HƯỚNG DẪN 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 24 -

Cách 1. Ta quy đổi C 4H 10 = 2C 2H 2 + 3H 2; các phản ứng xảy ra hoàn toàn mà sau phản ứng B tác dụng được với

dung dịch Br 2 nên H 2 đã hết.

Đặt trong phần 1 của hỗn hợp A

2 2

3 6

C H :x (mol)

C H :y(mol)

H :z(mol)









 

ta có hệ

H (p/u)

14,56

x y z 0,65

22,4

x 0

7,84

n z 0,65 0,3 y 0,35

22,4

z 0,3

2x y 0,3 0,05 (BT mollk )

160





+ + = =



 = 



 

= = − = ⇒ =

 

 

=  

  



 + − = = π





(Kết quả

2 2

C H

n 0 = không ảnh hưởng đến kết quả bài toán vì ở đây ta đã quy đổi hỗn hợp)

Giải sử m P2 = km P1 thì đốt phần 2 :

3 6 2 O :0,345(mol)

2 2

C H :0,35k (mol) CO :1,05k (mol)

H O :1,35k (mol) H :0,3k (mol)

 

 

 →

 

 

   

Bảo toàn nguyên tố oxi: 0,345.2 = 1,05k.2 + 1,35k ⇒ k = 0,2 ⇒

n 1,05k 0,21(mol) = =

Dẫn sản phẩm cháy qua nước vôi trong dư nên

2 3 3

CO CaCO CaCO

n n 0,21(mol) m 21(gam) = = ⇒ =

Cách 2. Đặt trong phần 1 của hỗn hợp A

2 2

3 6

4 10

C H :x (mol)

C H :y(mol)

C H :z (mol)

H :t (mol)









 

ta có hệ

H (p/u)

14,56

x y z t 0,65

22,4

7,84

n t 0,65 0,3

22,4

2x y 0,3 0,05 (BT mollk )

160





+ + + = =



= = − =





 + − = = π





Hệ trên được viết lại

x y z 0,35

x z

2x y 0,35

 + + = 



⇒ =





+ =

 

Vậy gộp C 2H 2 và C 4H 10 thành C 6H 12 = 2C 3H 6. Lúc này xem hỗn hợp như chỉ có C 3H 6 và H 2, giải tương tự.

Câu 60. Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon A thu được CO 2 và H 2O theo tỉ lệ mol 9 : 4. Khi hóa hơi 11,6 gam A

thì thể tích hơi chiếm 2,24 lít (quy về đktc). Mặt khác A có thể tác dụng với dung dịch Br 2 theo tỉ lệ mol 1 : 2; A

cũng tạo kết tủa khi tác dụng với dung dịch AgNO 3 trong NH 3. Khi oxi hóa A bằng dung dịch KMnO 4/H 2SO 4 thu

được axit thơm chứa 26,23% oxi về khối lượng.

a) Xác định công thức cấu tạo và gọi tên A.

b) B là đồng đẳng kế tiếp của A có tính quang hoạt. Viết công thức cấu tạo và gọi tên B.

HƯỚNG DẪN

9 8 n

H O H

A A

n 9

9 :8 (C H )

n 4 n

2,24 11,6

n 0,1(mol) M 116

22,4 0,1





= ⇒ = ⇒



⇒





= = ⇒ = =



 

A là C 9H 8 ⇒

2 9(4 2) 8(1 2)

+ − + −

Δ= =

A tác dụng với dung dịch Br 2 theo tỉ lệ mol 1 : 2 và tạo kết tủa khi tác dụng với dung dịch AgNO 3 trong NH 3 nên

A chỉ có 1 lên kết ba đầu mạch (tương đương 2 liên kết π ), còn lại là 1 vòng thơm.

Cấu tạo của A: CH

C CH

b) B là đồng đẳng kế tiếp nên B là C 10H 10. B có tính quang hoạt nên phải chứa nguyên tử C bất đối:

Cấu tạo của B:

C CH

Câu 61. Limonen (C 10H 16) có trong tinh dầu chanh, có cấu trúc tương tự sản phẩm trùng hợp hai phân tử isopren

(kết hợp kiểu 1,4 và 1,2). Hiđro hóa hoàn toàn limonen cho mentan, còn cho limonen cộng hợp với một phân tử

nước (xúc tác axit) ở mạch nhánh thu được terpineol; cộng hợp tiếp một phân tử nước nữa thu được terpin dùng

làm thuốc ho. Viết công thức cấu tạo các chất đã cho.

HƯỚNG DẪN

Sơ đồ phản ứng và công thức cấu tạo các chất: 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 25 -

limonen mentan

+ 2H

xt, t

O/xt, t

+ 2H

xt, t

terpineol

terpin

Câu 62. Hiđrocacbon X có phân tử khối bằng 128, không làm nhạt màu dung dịch Br 2. X tác dụng với H 2 (xúc tác

Ni, t

) tạo ra các sản phẩm Y và Z. Oxi hóa mãnh liệt Y tạo sản phẩm là axit o-phtalic. Xác định công thức cấu tạo

X, Y, Z và gọi tên. Viết phản ứng tạo ra sản phẩm chính khi cho X lần lượt tác dụng với dung dịch HNO 3 đặc

(H 2SO 4 đặc xúc tác) và Br 2 (bột Fe xúc tác); biết tỉ lệ mol ở mỗi phản ứng là 1 : 1.

HƯỚNG DẪN

Đặt X là C xH y; từ đề có: 12x + y = 128 (ĐK: y ≤ 2x + 2)

x 10

y 8

 = 



⇒





 

hoặc

x 9

y 20

 = 



⇒





 

Do X tác dụng được với H 2 nên X là C 10H 8 ⇒

2 10(4 2) 8(1 2)

+ − + −

Δ= =

Công thức cấu tạo của các chất X, Y, Z lần lượt là:

Naphtalen (X) Tetralin (Y) Decalin (Y)

HNO

HBr

Câu 63. Ozon phân hợp chất A (C 7H 12) rồi xử lí sản phẩm bằng Zn/HCl chỉ thu được duy nhất sản phẩm 3,3-

đimetylpentan-1,5-đial (B). Nếu cho A phản ứng với dung dịch KMnO 4 loãng ở 0

C sẽ thu được C (C 7H 14O 2)

không quang hoạt, còn trong dung dịch KMnO 4 đặc, nóng thì thu được D (C 7H 14O 2) có tính axit. Cuối cùng khi cho

A phản ứng với peraxit rồi thủy phân thì thu được hai đồng phân E và F đều có cùng công thức C 7H 14O 2, đều

quang hoạt. Xác định cấu trúc của tất cả các chất.

HƯỚNG DẪN

Sơ đồ phản ứng và công thức cấu tạo các chất:

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 26 -

(A)

(B)

OHC

(C)

(D)

HOOC

(E)

(F)

KMnO

1. O

2. Zn/HCl

1. peraxit (peoxit)

2. H

Câu 64. Hiđrocacbon A có công thức phân tử C 9H 10. A có khả năng tác dụng với Br 2 khan/bột sắt; cho A tác dụng

với H 2/Ni, t

thu được B có công thức phân tử C 9H 12; oxi hóa B bằng O 2/H 2SO 4 thu được axeton.

a) Xác định công thức cấu tạo A, B và gọi tên, viết phương trình phản ứng.

b) Viết cơ chế phản ứng khi cho B tác dụng với Br 2 khan/bột Fe xúc tác. Giải thích sản phẩm tạo thành.

HƯỚNG DẪN

a) Xem lại câu 28.

b) Cơ chế electrophin:

Fe + Br 2  → FeBr 3

FeBr 3 + Br 2  →

[FeBr ] ...Br

δ− δ+

CH H

C CH

[FeBr ] ...Br

δ− δ+

CH CH

H Br

[FeBr ]

−

CH CH

H Br

[FeBr ]

−

+ H

 → FeBr 3 + HBr

Đáp số: a) A là C 6H 5-C(CH 3)=CH 2; B là cumen; b) HS tự viết.

Câu 65. Hiđrocacbon X không làm mất màu dung dịch brom. Đốt cháy hoàn toàn 0,02 mol X rồi hấp thụ sản phẩm

cháy vào dung dịch chứa 0,15 mol Ca(OH) 2 thu được kết tủa và khối lượng bình tăng thêm 11,32 gam. Cho dung

dịch Ba(OH) 2 vào dung dịch thu được thì kết tủa lại tăng lên, tổng khối lượng kết tủa hai lần là 24,85 gam. X

không tác dụng với dung dịch KMnO 4/H 2SO 4 đun nóng, còn khi monoclo hóa trong điều kiện chiếu sáng chỉ tạo

một sản phẩm hữu cơ duy nhất.

a) Xác định công thức cấu tạo của X.

b) Người ta có thể điều chế X từ phản ứng giữa benzen và anken tương ứng trong axit sunfuric. Giải thích

dựa vào cơ chế của phản ứng. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 27 -

c) Mononitro hóa X bằng cách cho phản ứng với axit nitric (có mặt axit sunfuric) thì sản phẩm chính thu

được là gì? Tại sao?

HƯỚNG DẪN

a) Gọi x, y là mol Ca(OH) 2 đã phản ứng với CO 2

Ca(OH) 2 + CO 2  → CaCO 3 + H 2O

Ca(OH) 2 + 2CO 2  → Ca(HCO 3) 2

Ca(HCO 3) 2 + Ba(OH) 2  → CaCO 3 + BaCO 3 + 2H 2O

Từ đề có hệ

2 2

CO H O

x y 0,15 x 0,1

11,32 0,2.44

n 0, 2(mol) n 0,14(mol)

100x 297y 24,85 y 0,05 18

+ = =   −

⇒ ⇒ = ⇒ = =

 

+ = =

 

Đặt X là C xH y: 0,02 (mol)

BTNT C :0,02.x 0,2 x 10

BTNT H :0,02.y 0,14.2 x 14

 = ⇒ = 



⇒





= ⇒ =

 

Vậy X là C 10H 14 ;

2 10(4 2) 14(1 2)

+ − + −

Δ= =

X không làm mất màu dung dịch brom; không tác dụng với dung dịch KMnO 4/H 2SO 4 đun nóng, monoclo hóa

trong điều kiện chiếu sáng chỉ tạo một sản phẩm hữu cơ duy nhất nên X chỉ có cấu trúc vòng thơm; đối xứng cao:

C CH

b) Cơ chế phản ứng (cơ chế electronphin):

(CH 3) 2-C=CH 2 + H

 →

3 2 3

(CH ) C CH

⊕

− −

C CH

H C

(ion benzoni)

c) Mononitro hóa X bằng cách cho phản ứng với axit nitric (có mặt axit sunfuric) thì sản phẩm chính thu được là:

C CH

+ HNO

C CH

N +

Nhóm ankyl định hướng -o; -p nhưng do nhóm tert-butyl có kích thước lớn gây án ngữ không gian nên sản

phẩm chính là -p.

Câu 66. Đốt cháy hoàn toàn 5,6 lít (đktc) hỗn hợp gồm ankan X và anken Y cần vừa đủ 21,84 lít O 2 (đktc), sinh ra

13,44 lít CO 2 (đktc). Xác định công thức phân tử của X, Y.

HƯỚNG DẪN

2 2

hh O CO

5,6 21,84 13,44

n 0,25(mol); n 0,975(mol); n 0,6(mol)

22,4 22,4 22,4

= = = = = =

Bảo toàn oxi:

2 2 2 2 2 2

O CO H O H O ankan H O CO

2.n 2.n n n 2.0,975 2.0,6 0,75(mol) n n n 0,15(mol) = + ⇒ = − = ⇒ = − =

n anken = 0,25 – 0,15 = 0,1(mol)

Đặt C nH 2n (n ≥ 2) và C mH 2m+2 lần lượt là công thức anken và ankan. BTNT C: 0,1n + 0,15m = 0,6

n 3

m 2

 = 



⇒





 

Công thức cần tìm: C 2H 6 và C 3H 6. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 28 -

Câu 67. Hai hiđrocacbon A, B là đồng phân của nhau (có khối lượng phân tử nằm trong khoảng 150 < M < 170).

• A tác dụng với dung dịch AgNO 3/NH 3 dư cho ra chất C. A tác dụng với dung dịch HgSO 4 cho ra chất D;

đun nóng D với dung dịch KMnO 4/H 2SO 4 tạo ra chất E có cấu tạo:

COOH

• B tác dụng với hơi brom có chiếu sáng thu được một dẫn xuất monobrom duy nhất G. B không tác dụng

với brom khi có bột sắt xúc tác, đun nóng. Đốt cháy hoàn toàn a gam B thu được a gam nước.

a) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của A, B, C, D.

b) B tác dụng với dung dịch KMnO 4/H 2SO 4 thu được sản phẩm hữu cơ H. Đun nóng H thu được sản phẩm

hữu cơ Y chỉ chứa hai nguyên tố. Xác định cấu tạo của G, H và Y.

HƯỚNG DẪN

a) Đặt công thức A và B là C xH y: C xH y +

(x )

+ O 2

 → xCO 2 +

H 2O

Từ đề ta có:

150 12x y 170 x 12

150 13,5x 170 11,11 x 12,59

12x y 9y y 18

  < + < =  

 

⇒ < < ⇒ < < ⇒

 

 

+ = =

   

Vậy A, B là C 12H 18 có

2 12(4 2) 18(1 2)

+ − + −

Δ= = . Từ các dữ kiện của đề cho ta xác định được A, B, C, D:

C CH

(A)

C CAg

(C)

(B)

COOH

(D)

b) Công thức cấu tạo của G, H, Y

(G)

(H)

COOH

HOOC

(Y)

Câu 68. Hiđrocacbon X có trong tinh dầu thảo mộc. Khi cho X tác dụng với lượng dư HCl thu được một dẫn xuất

điclo duy nhất. Ozon phân X thu được hỗn hợp (CH 3) 2CHCOCH 2CHO và CH 3COCH 2CHO.

a) Xác định công thức cấu tạo của X.

b) Viết phản ứng của X với HCl và trình bày cơ chế phản ứng.

c) Hiđrocacbon Y có cùng công thức phân tử của X. Khi ozon phân Y thu được Z có công thức phân tử

C 10H 16O 2. Biết Z có cấu trúc đối xứng và mạch cacbon không phân nhánh, xác định công thức cấu tạo của Y, Z.

HƯỚNG DẪN

a) Từ sản phẩm của phản ứng ozon phân và việc X tác dụng với HCl tạo sản phẩm điclo duy nhất nên X có thể là:

b) Cơ chế của phản ứng: 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 29 -

Cl Cl

c) Từ dữ kiện đề cho xác định được cấu tạo của Y và Z như dưới đây:

(Y)

(Z)

Câu 69. Có 6 đồng phân cấu tạo của C 5H 8 đều là anken vòng không chứa nhóm etyl. Lấy mẫu thử của 3 trong số 6

đồng phân trên vào các chai dán nhãn A, B, C. Xác định công thức cấu tạo các hợp chất từ A đến F dựa trên kết

quả các thí nghiệm khi cho phản ứng với KMnO 4:

• Hợp chất A tạo ra axit D quang hoạt.

• Hợp chất B tạo ra đixeton E không quang hoạt.

• Hợp chất C tạo ra xetoaxit F quang hoạt.

HƯỚNG DẪN

Gợi ý: Công thức cấu tạo từ A đến F (HS tự viết phản ứng)

HOOC

COOH

(A)

(D)

C CH

(B)

(C)

O O

(E)

O O

(F)

Câu 70. Hợp chất X có công thức phân tử C 10H 16 có thể cộng được 3 phân tử H 2. Ozon phân rồi khử hóa X thu

được axeton, anđehit fomic và 2-oxopentanđial.

a) Viết các công thức cấu tạo của X phù hợp với giả thiết trên.

b) Hiđrat hóa hoàn toàn 2,72 gam X rồi lấy sản phẩm tạo thành cho tác dụng với I 2/NaOH thu được 15,76

gam kết tủa màu vàng. Dùng công thức cấu tạo của chất X viết phương trình phản ứng (chỉ viết sản phẩm chính).

Cho biết hiệu suất H = 100%.

HƯỚNG DẪN

a) C 10H 16 có

2 10(4 2) 16(1 2)

+ − + −

Δ= = .

• X có thể cộng được 3 phân tử H 2 ⇒ cấu tạo mạch hở, chứa 3 liên kết π .

• Ozon phân X cho ra các sản phẩm: axeton (CH 3-CO-CH 3), anđehit fomic (CH 2O) và 2-oxopentanđial

(OHC-CO-[CH 2] 2-CHO). Dễ dàng thấy tỉ lệ mol của các sản phẩm theo thứ tự phải là 1 : 2 : 1 nên X chứa

2 nhóm CH 2=C. Vậy công thức cấu tạo thỏa mãn X là:

CH C CH

(1)

CH CH

C C

CH CH

(2)

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 30 -

CH CH

CH C

3 (3)

b) Hiđrat hóa X tạo ra ancol có phản ứng iodofom mà:

CHI

2,72

n 0,01(mol)

272

15,76

n 0,04(mol)

394





= =







= =



 

chứng tỏ ancol tạo ra khi hiđrat

hóa X phải có 2 nhóm CH 3-CHOH-. Vậy chỉ có (2) thỏa mãn điều kiện bài toán.

CH CH

C C

CH CH

, t

CH CH

C CH

CH CH

C CH

+ + 12NaOH

COONa

2CHI

10NaI

10H

+ +

Câu 71. Hiđrocacbon X phản ứng cộng Br 2 với khối lượng bằng 246,15% khối lượng của nó. Đun nóng X với

etilen sinh ra sản phẩm Y có đồng phân quang học, 1 mol Y có khả năng phản ứng với 1 mol H 2 cho ra hợp chất Z.

X 1 là đồng phân của X, đun nóng X 1 với etilen sinh ra Y 1 không có đồng phân quang học; 1 mol Y 1 phản ứng với 1

mol H 2 cũng tạo ra Z.

a) Xác định công thức cấu tạo X, Y, X 1, Y 1 và viết các phương trình phản ứng biết M X < 196.

b) Viết phản ứng của X với HBr (tỉ lệ mol 1 : 1).

HƯỚNG DẪN

a) Giả sử 1 mol X phản ứng với n mol Br 2, từ đề ta có:

160.n.100

246,15 M 65n

= ⇒ =

Công thức phân tử của X: (C 5H 5) n ⇒ chọn n = 2; công thức phân tử C 10H 10 (M X = 130 < 196)

C 10H 10 có

2 10(4 2) 10(1 2)

+ − + −

Δ= = ; X phản ứng với Br 2 theo tỉ lệ 1 : 2 nên có 2 liên kết π ở mạch và

chứa vòng thơm. X có thể là:

CH CH CH CH

hoặc

CH C CH

H C

(Y)

H C

(Y)

H C

(Z)

xt, t

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 31 -

)

xt, t

CH CH CH CH

HBr

CH CH CH CH

Câu 72. X là hợp chất hữu cơ lỏng có chứa 90,6%C và 9,4%H về khối lượng. Tỉ khối hơi của X so với N 2 bằng

3,79. Oxi hóa X bằng CrO 3/H 2SO 4 được tinh thể không màu hữu cơ A. Tách nước A thu được chất B, hợp chất B

tác dụng với phenol (xúc tác H 2SO 4) thu được hợp chất Y thường dùng làm chất chỉ thị axit-bazơ. Cả A và B khi

tác dụng với butan-1-ol (xúc tác H 2SO 4 đặc) đều thu được hợp chất C. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, A, B,

HƯỚNG DẪN

Đặt X là C xH y ⇒

%C %H

x : y : 4 :5

12 1

= = ⇒ X có dạng (C 4H 5) n mà M X = 3,79.28 = 106 nên n = 2. Công thức phân

tử là C 8H 10.

Từ dữ kiện đề cho ta có X là o-xilen; sơ đồ phản ứng như sau:

[O]

COOH

- H

(X)

(A)

(B)

axit phtalic

anhidrit phtalic

Cho B tác dụng với phenol thu được phenolphtalein (Y):

Câu 73. Hai hiđrocacbon đồng phân A và B chứa 85,7% cacbon theo khối lượng. A và B có những tính chất sau:

• Phản ứng của mỗi chất với O 3 rồi khử hóa bằng Zn trong axit tạo sản phẩm hữu cơ duy nhất C.

• Oxi hóa C tạo ra sản phẩm duy nhất là axit cacboxylic D. Số liệu phổ cho thấy tất cả các nguyên tử H trong

hợp chất D (trừ H của nhóm –COOH) đều thuộc nhóm metyl; khối lượng riêng hơi của D quy về đktc là

9,10714 g/l.

Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạo của A, B, C, D.

HƯỚNG DẪN

Đặt A và B là C xH y ⇒

%C %H

x : y : 1: 2

12 1

= = ⇒ X có dạng (CH 2) n

• A, B

1.O

2.Zn/H

 → C: R-CHO hoặc R-CO-R

‘

chứng tỏ A, B có dạng C nH 2n.

• C

[O]

→ D: R-COOH mà M (hơi D) = 204 ⇒ R = 57 (C 4H 9).

Các nguyên tử H của D (trừ -COOH) đều thuộc nhóm metyl nên D: (CH 3) 3-C-COOH.

Vây: A và B có cấu tạo: (CH 3) 3C-CH=CH-C(CH 3) 3 (E và Z). 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 32 -

Câu 74. Bình X có dung tích 11,2 lít (không đổi) chứa hỗn hợp khí X gồm ankan A và anken B; ở 27

C áp suất

trong bình là 1,3187 atm. Bật tia lửa điện, đốt cháy hoàn toàn lượng hiđrocacbon trong bình thu được hỗn hợp Y

có áp suất P ở nhiệt độ 136,5

C. Cho hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch Ca(OH) 2 dư thu được 17,0 gam kết tủa

trắng, lọc kết tủa rồi đem cân thấy khối lượng dung dịch sau giảm 5,92 gam so với dung dịch Ca(OH) 2 ban đầu.

Lượng khí còn lại không phản ứng với dung dịch Ca(OH) 2 thoát ra có khối lượng bằng khối lượng của 7,168 lít N 2

(đktc).

a) Tính P.

b) Biết A và B đều là chất khí ở điều kiện thường, lập công thức của A và B.

HƯỚNG DẪN

P.V

n 0,6(mol)

R.T

= = ;

2 3

CO CaCO

n n 0,17(mol)

100

= = = ;

m dung dịch giảm =

3 2 2 2

CaCO CO H O H O

17 5,92 44.0,17

m (m m ) n 0,2(mol)

− −

− + ⇒ = =

Khí còn dư sau phản ứng là oxi:

28.7,168

n 0,28(mol)

32.22,4

= = ⇒ n Y = 0,2 + 0,17 + 0,28 = 0,65 (mol)

22,4

0,65. .(136,5 273)

n.R.T

273

P 1,95(atm)

V 11,2

= = =

b) Đặt hỗn hợp

n 2n 2

m 2m

C H :x (mol) nx my 0,17

x 0,03(mol)

nx my x 0,2 C H :y(mol)

 

+ =  

 

⇒ ⇒ =

 

  + + =

   

n X (p/ư) = 0,6 – 0,28 = 0,32 (mol) nên ta có:

O ( p/u )

3n 1 3m

x y .x .y 0,32 hay 3x 2y 3(nx my) 0,64 y 0,02

2 2

+ + + = + + + = ⇒ =

Thay x, y vào có: 3n + 2m = 17 (m ≥ 2 và m, n ≤ 4)

3 8

4 8

n 3 (C H )

m 4 (C H )

 = 



⇒



 =

 

Câu 75. Một hiđrocacbon X thường được sử dụng trong công nghệ sản xuất nước hoa. Khi pha lẫn farnezen (có

công thức C 15H 24) với X rồi làm bay hơi hết hỗn hợp thì thu được một thể tích hơi bằng thể tích của 2,24 gam O 2

(trong cùng điều kiện). Đốt cháy hết lượng hỗn hợp trên thu được 19,04 lít CO 2 và 12,96 gam nước. Khi đốt cháy

hết 3,174 gam X thu được 10,12 gam CO 2.

a) Xác định công thức phân tử của X.

b) Xác định công thức cấu tạo của X biết X không làm mất màu dung dịch Br 2; khi tham gia phản ứng với

H 2 (Ni, t

) X chỉ phản ứng theo tỉ lệ 1 : 1 và sinh ra hỗn hợp 4 sản phẩm gồm:

HƯỚNG DẪN

19,04

n 0,85(mol)

22,4

= = ;

H O

12,96

n 0,72(mol)

= = ; n hỗn hợp =

2,24

n 0,07(mol)

= =

2 2

hh C H CO H O

11,64

m m m 12.n 2.n 11,64(gam) M 166,29

0,07

= + = + = ⇒ = =

Vì M farzenen = 204 > 166,29 nên M X < 166,29.

Đặt X là C xH y (y chẵn; y ≤ 2x + 2) ta có:

c H

10,12 10,12

x : y n : n : (3,174 12. ) 0,23: 0,414 5 :9

44 44

= = − = =

Vì M X < 166,29 nên X là C 10H 18.

b) X không phản ứng với dng dịch Br 2 nên phân tử của X không có liên kết π và không có vòng ba cạnh; X tác

dụng được với H 2 theo tỉ lệ 1 : 1 nên có vòng 4 cạnh; sinh ra các sản phẩm như đề cho nên X có cấu tạo: 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 33 -

Câu 76. Hợp chất 2,2,4-trimetylpentan (A) được sản xuất với quy mô lớn bằng phương pháp tổng hợp xúc tác từ

C 4H 8 (X) với C 4H 10 (Y). A cũng có thể được điều chế từ X theo hai bước: Thứ nhất, khi có xúc tác axit vô cơ X tạo

thành Z và Q; thứ hai, hiđro hóa Q và Z.

a) Viết các phương trình phản ứng để minh họa và gọi tên các hợp chất X, Y, Z, Q.

b) Ozon phân Z và Q sẽ tạo thành 4 hợp chất, trong đó có axeton và fomanđehit. Viết cơ chế phản ứng.

HƯỚNG DẪN

a) Các phương trình:

(X)

, p

CH CH

(Y)

(A)

Bước 1: X tạo thành Z và Q dưới tác dụng của xúc tác vô cơ:

(X)

C CH

CH C CH

Bước 2: Hiđro hóa Z và Q:

(A)

+ H

C CH

CH C CH

Ni, t

b) Cơ chế phản ứng ozon phân của Z:

C CH

O O

O CH

Zn/H

C O

+ CH

HS tự viết cơ chế của Q (tương tự Z).

Câu 77. Một hỗn hợp X gồm 3 chất thuộc dãy đồng đẳng của aren là A (C nH 2n-6); B (C n’H 2n’-6); C (C mH 2m-6) với n <

n’ < m; trong đó A và C có số mol bằng nhau và cách nhau k chất trong dãy đồng đẳng. Khi đốt cháy x gam hỗn

hợp X cần y gam O 2.

a) Chứng minh rằng:

24x 3y 48x 10y

m k

24x 7y 24x 7y

− −

< < +

− −

. 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 34 -

b) Cho x = 44,8 gam; y = 153,6 gam; k = 2; tìm công thức phân tử, công thức cấu tạo của A, B, C và tính

phần trăm khối lượng từng chất trong hỗn hợp X biết rằng B không có đồng phân là hợp chất thơm.

HƯỚNG DẪN

a) Đặt công thức chung của A, B, C là:

n 2n 6

C H

−

Phương trình:

n 2n 6

C H

−

3n 3

−

O 2

 → n CO 2 + ( n - 3)H 2O

Theo phản ứng:

x(3n 3) y 24x 3y

32 24x 7y 2.(14n 6)

− −

= ⇒ =

− −

(I)

A, C cách nhau k chất nên hơn kém nhau (k + 1 ) nhóm CH 2, vì vậy: m = n + k + 1 hay n = m – (k + 1) (II)

Vì n < n < m nên m – (k + 1) < n < m < n + k + 1 (III)

Thay (I) vào (III) có:

24x 3y 48x 10y

m k

24x 7y 24x 7y

− −

< < +

− −

(đpcm).

b) k = 2 ta có m = n + 3; thay x = 44,8 gam; y = 153,6 gam vào (I) tính được n = 7,4

Do B không có đồng phân là hợp chất thơm nên chọn n = 6: A là C 6H 6; B là C 7H 8 (toluen) và C là C 9H 12.

Từ đề:

6 6

7 8

9 12

C H :a (mol)

48,8

C H :b(mol) 2a b 0,5(mol) b 0,5 2a

14.7,4 6

C H :a (mol)





⇒ + = = ⇒ = −





−



 

6 6

7 8

9 12

%C H 31,97%

a 0,2 6a 7(0,5 2a) 9a

n 7,4 %C H 18,85%

b 0,1 0,5

%C H 49,18%

 = 



 =  + − + 

 

= = ⇒ ⇒ =

 

 

  

 =

 

Câu 78. Từ dầu mỏ người ta tách được một số hiđrocacbon có cùng công thức phân tử C 10H 18; chúng đều bền

nhiệt, không làm mất màu dung dịch KMnO 4, đều không chứa cacbon bậc I và cacbon bậc IV; tỉ lệ giữa số nguyên

tử cacbon bậc III và cacbon bậc II là 1 : 4.

a) Viết công thức cấu tạo các đồng phân phù hợp với dữ kiện nêu trên.

b) Cho một đồng phân cấu tạo tìm được tác dụng với clo có chiếu sáng. Hãy viết các công thức cấu tạo của

các dẫn xuất monoclo thu được và cho biết dẫn xuất monoclo bậc nào chiếm tỉ lệ cao hơn. Biết rằng tỉ lệ khả năng

phản ứng tương đối của H bậc II và H bậc III là 4 : 7.

HƯỚNG DẪN

a) C 10H 18 có

2 10(4 2) 18(1 2)

+ − + −

Δ= = ; các đồng phân không làm mất màu dung dịch KMnO 4 chứng tỏ có

vòng xiclo. Các chất không chứa cacbon bậc I và cacbon bậc IV; tỉ lệ giữa số nguyên tử cacbon bậc III và cacbon

bậc II là 1 : 4 nên có chứa 2 nguyên tử C bậc III và 6 nguyên tử C bậc II. Có 7 công thức thỏa mãn:

(1)

(2) (3)

(4) (5)

(6) (7)

b) 6 nguyên tử C bậc II nên có 12 nguyên tử H bậc II; 2 nguyên tử C bậc III nên có 2 nguyên tử H bậc III. Tỉ lệ khả

năng phản ứng tương đối của H bậc II và H bậc III là 4 : 7; vì 16.4 > 2.7 nên dẫn xuất monoclo bậc II nhiều hơn

dẫn xuất monoclo bậc III. Ví dụ:

Cl (1: 1)

HCl

−

 →

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 35 -

Câu 79. Hiđro chất X (C 7H 10) không quang hoạt thu được chất Y (C 7H 16) cũng không quang hoạt có tỉ lệ tổng số

nguyên tử H trên cacbon bậc hai với tổng số nguyên tử H trên cacbon bậc một là 2 : 3. X tác dụng với dung dịch

AgNO 3/NH 3 tạo kết tủa và tác dụng với H 2 (xúc tác Pd/PbCO 3) tạo ra Z. Anđehit oxalic là một trong các sản phẩm

được tạo thành khi ozon phân Z. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z và viết phương trình phản ứng xảy ra.

HƯỚNG DẪN

Dễ thấy: X

3H +

 → Y nên X có chứa 3 liên kết π hoặc có chứa vòng ba cạnh. Do X, Y đều không quang hoạt và

Y có tỉ lệ tổng số nguyên tử H trên cacbon bậc hai với tổng số nguyên tử H trên cacbon bậc một là 2 : 3 nên Y có

cấu tạo: CH 3-CH(CH 3)-[CH 2] 3-CH 3 hoặc: CH 3-CH 2-CH(C 2H 5)-CH 2-CH 3

• X tác dụng với dung dịch AgNO 3/NH 3 tạo kết tủa ⇒ X có liên kết ba đầu mạch -C≡CH

• X tác dụng với H 2 (xúc tác Pd/PbCO 3) tạo ra Z nên Z không còn liên kết ba, ozon phân Z cho OHC-CHO

nên Z phải có =CH-CH=

Vậy X, Y và Z là:

CH CH C CH

(X)

(Y) (Z)

CH CH CH CH

HS tự viết phương trình phản ứng.

Câu 80. Hợp chất hữu cơ A có chứa 88,24%C và 11,76%H về khối lượng; tỉ khối hơi của A so với ancol etylic

bằng 2,957.

a) Tìm công thức phân tử của A, tính tổng số liên kết đôi và vòng trong phân tử A.

b) Tính số vòng no của A biết hiđro hóa hoàn toàn A thu được hợp chất no B có công thức C xH 2x.

c) Viết công thức cấu tạo có thể có của A biết A tác dụng với Br 2 theo tỉ lệ mol 1 : 1 và A tác dụng với

nước (có H

xúc tác) thu được sản phẩm C có cấu tạo như sau:

CH C

HƯỚNG DẪN

a) Đặt A: C xH y

88,24 11,67

x : y : 10 :16

12 1

⇒ = = ; M A = 46.2,957 = 136 nên A: C 10H 16 (Δ = 3)

b) A (C 10H 16)

2H +

 → B (C 10H 20) nên A, B đều có 1 vòng no.

c) Từ dữ kiện đề suy ra có 3 công thức cấu tạo phù hợp với A:

CH CH

CH C

CH CH

C C

C CH

Câu 81. A, B, C, D là 4 hiđrocacbon có công thứ phân tử C 9H 12. Biết A chỉ chứa hai loại hiđro, đun nóng với dung

dịch KMnO 4 A cho sản phẩm C 9H 6O 6 còn B cho sản phẩm C 8H 6O 4. Đun C 8H 6O 4 với anhiđrit axetic cho sản phẩm

C 8H 4O 3. C và D đều tác dụng với Cu 2Cl 2/NH 3 cho kết tủa màu nâu đỏ; với dung dịch HgSO 4 sinh ra C 9H 14O (C →

M và D → N). Ozon phân M cho nona-2,3,8-trion còn N cho 2-axetyl-3-metylhexađial. Xác định các chất A, B, C,

D và viết sơ đồ phản ứng.

HƯỚNG DẪN

Từ đề bài ta có cấu tạo các chất A, B, C, D lần lượt là

C CH

Sơ đồ phản ứng: 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 36 -

KMnO

COOH

COOH HOOC

KMnO

COOH

(CH

CO)

C CH

HgSO

C CH

HgSO

C CH

OHC CH CH CH

CHO

COCH

Câu 82. A, B, C là những hiđrocacbon. Biết:

• Từ C có thể điều chế được B.

• Từ B có thể điều chế được A.

• A không tác dụng với dung dịch Br 2 và không làm mất màu dung dịch KMnO 4.

• Dưới tác dụng của tia lửa điện chất A bị phân hủy làm tăng thể tích gấp 3 lần.

• Trong công nghiệp người ta dùng chất B để sản xuất ancol etylic và điều chế cao su tổng hợp từ C.

a) Xác định công thức cấu tạo của A, B, C.

b) Viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra.

HƯỚNG DẪN

a) B là hiđrocacbon không no dùng điều chế ancol etylic nên B là CH 2=CH 2

A là hiđrocacbon no được điều chế từ B nên A là CH 3-CH 3

C là hiđrocacbon không no dùng điều chế B nên C là C 2H 2

b) HS tự viết phương trình.

Câu 83. Cho một hiđrocacbon A tác dụng với Br 2 chỉ thu được một dẫn xuất B có tỉ khối hơi đối với không khí là

5,207.

a) Tím công thức phân tử của A và B.

b) C, D là hai đồng phân vị trí của B. Đun nóng mỗi chất B, C, D với dung dịch KOH/C 2H 5OH thì B

không thay đổi trong khi C và D đều cho cùng sản phẩm E có công thức phân tử C 5H 10. Oxi hóa E bằng dung dịch

KMnO 4 trong môi trường axit thu được 1 axit và 1 xeton. Xác định công thức cấu tạo của B, C, D, E và viết

phương trình phản ứng.

HƯỚNG DẪN

a) M B = 29.5,207 = 151 nên B chỉ chứa 1 nguyên tử Br; B có dạng C xH yBr

x 5

12x y 80 151

y 11

 = 



+ + = ⇒





 

Vậy A là C 5H 12 và B là C 5H 11Br.

b) Đun nóng mỗi chất B, C, D với dung dịch KOH/C 2H 5OH thì B không thay đổi trong khi C và D đều cho cùng

sản phẩm E có công thức phân tử C 5H 10. Oxi hóa E bằng dung dịch KMnO 4 trong môi trường axit thu được 1 axit

và 1 xeton. Từ các dữ kiện này ta có cấu tạo B, C, D, E như sau:

KOH/C

- HBr

CH CH

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 37 -

KOH/C

- HBr

CH CH

(E)

(D)

Sơ đồ tạo axit và axeton: (CH 3) 2C=CH-CH 3

[

KMnO /H

 →

3 2

axeton

(CH ) CO

axit axetic

CH COOH

Câu 84. Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau dưới dạng công thức cấu tạo:

Br (1mol)

  → E 1 + E 2

C 6H 5-CH 3

Cl (1mol)

  → A

etekhan

  → B

1)etilen it

2)H O

  → C

2 4

H S O

15 C

 → D

Br (1mol)

  → G 1 + G 2

HƯỚNG DẪN

C 6H 5-CH 3 + Cl 2

Cl (1mol)

  → C 6H 5-CH 2Cl + HCl

C 6H 5-CH 2Cl + Mg

etekhan

  → C 6H 5-CH 2MgCl

C 6H 5-CH 2MgCl

1)etilen it

2)H O

  → C 6H 5CH 2CH 2CH 2OH

C 6H 5CH 2CH 2CH 2OH

2 4

H S O

15 C

 →

+ Br

Fe, t

HBr

+ Br

a s

+ HBr

Câu 85. Hiđrocacbon A tham gia vào phản ứng ozon phân rồi khử hóa thu được 4,5-đioxooctan đial. Chất A được

điều chế bằng cách cho dẫn xuất monobrom B tác dụng với Mg có mặt Cu 2Cl 2. Đun nóng A với

đimetylaxetilenđicacboxylat thu được chất C. Chất C dễ dàng bị đề hiđro hóa tạo thành chất D (C 14H 14O 4). Khử

chất D bằng LiAlH 4 sau đó thủy phân sản phẩm với nước thu được chất E (C 12H 14O 2). Cho chất E phản ứng với

tosyl clorua (TsCl) có mặt pyriđin tạo thành chất F. Nếu khử F với LiAlH 4 sẽ được hiđrocacbon G (C 12H 14). Mặt

khác nếu cho F tác dụng với NaBr sẽ chuyển hóa thành chất H; chất H tác dụng với Zn kim loại có thể tạo ra

hiđrocacbon I (C 12H 12). Xác định công thức cấu tạo phù hợp cho các chất từ A đến I.

HƯỚNG DẪN

(A)

(B)

COOCH

(C)

COOCH

(D)

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 38 -

(E)

OTs

(F) (G)

(H) (I)

Câu 86. Hiđrocacbon X tác dụng với Br 2 tạo nên dẫn xuất chứa 57,554%Br về khối lượng; khi đun nóng X với

dung dịch KMnO 4 tạo ra hai axit cacboxylic đơn chức. Xác định công thức phân từ, công thức cấu tạo của X biết

M X < 200.

HƯỚNG DẪN

X có phản ứng cộng Br 2 nên phải có liên kết π khác vòng thơm. Đun nóng X với dung dịch KMnO 4 tạo ra hai axit

cacboxylic đơn chức nên mạch chính có C=C hoặc -C≡C-

Trường hợp 1: X chứa liên kết đôi C=C

C xH y + Br 2  → C xH yBr 2

x 9

160.100

M 12x y 160 118

y 10 57,5

 = 



= + = − = ⇒





 

Vì C 9H 10 có Δ = 5 nên X có 1 vòng thơm và 1 liên kết đôi C=C ở nhánh. X có hai đồng phân cis và trans dưới đây:

C C

H H

C C

Trường hợp 2: X chứa liên kết ba -C≡C-

C xH y + 2Br 2  → C xH yBr 4

320.100

M 12x y 320 236,52

57,5

= + = − = ⇒ Loại.

Câu 87 (HSG vòng 2 Sóc Trăng 2015-2016). Hỗn hợp M gồm 3 hiđrocacbon khí (ở đktc) mạch hở X, Y, Z có

công thức phân tử tương ứng là C mH 2n, C nH 2n, C m+n-1H 2n (n, m có cùng giá trị trong 3 chất).

- Nếu tách Z khỏi M được hỗn hợp A, đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp A được

13,5na

6m 4,5n +

gam H 2O

và

11(2m n).a

6m 4,5n

gam CO 2.

- Nếu tách X khỏi M được hỗn hợp B, đốt cháy hoàn toàn b gam hỗn hợp B được

4,5nb

m 3,5n 1 + −

gam H 2O

và

11(m 3n 1).b

3(m 3,5n 1)

+ −

gam CO 2.

a) Tính % số mol của X, Y, Z trong M.

b) Tính khối lượng H 2O và khối lượng CO 2 tạo thành khi đốt cháy hoàn toàn d gam hỗn hợp D gồm X và

Z (sau khi tách Y khỏi M).

c) Xác định công thức phân tử của X, Y, Z và tính số gam CO 2 tạo thành khi đốt cháy hết 1 mol hỗn hợp

HƯỚNG DẪN

a) Hỗn hợp a (gam) A

m 2n

n 2n

C H :x (mol)

C H :y(mol)









 

Đốt cháy A: C mH 2n +

2m n

  +

 





 

 

O 2

 → mCO 2 + nH 2O

C nH 2n +

O 2

 → nCO 2 + nH 2O

Từ phương trình và dữ kiện đề cho ta có: 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 39 -

H O

13,5na 13,5a

m 18(nx ny) 18(x y)

6m 4,5n 6m 4,5n 18(x y) 13,5

x 2y

11(2m n).a m 44(mx ny) 11(2m n)

m 44(mx ny)

6m 4,5n





= + = ⇒ + =



 + + +



⇒ = = ⇒ =





+ + +



= + =



 

Hỗn hợp b (gam) B

n 2n

m n 1 2n

C H :z(mol)

C H :t (mol)

+ −









 

Đốt cháy B: C nH 2n +

O 2

 → nCO 2 + nH 2O

C m+n-1H 2n +

2m 3n 2

  + −

 





 

 

O 2

 → (m + n – 1)CO 2 + nH 2O

Từ phương trình và dữ kiện đề cho ta có:

H O

4,5nb 4,5b

m 18(nz nt) 18(z t)

m 3,5n 1 m 3,5n 1

11(m 3n 1).b

m 44[nz (m n 1)t]

3(m 3,5n 1)

18(z t) 13,5

z 2t

m 44[nz (m n 1)t] 11(m 3n 1)





= + = ⇒ + =



 + − + −





 + −



= + + − =



+ −





⇒ = = ⇒ =

+ + − + −

Vậy tỉ lệ mol của X : Y : Z = 4 : 2 : 1

%X .100 57,14%

%Z 100% 57,14% 28,57% 14,29%

%Y .100 28,57%





= =



⇒ ⇒ = − − =





= =



 

b) Trong 1 mol D

m 2n

m n 1 2n

C H :0,8(mol)

C H :0,2(mol)

+ −









 

C mH 2n +

2m n

  +

 





 

 

O 2

 → mCO 2 + nH 2O

C m+n-1H 2n +

2m 3n 2

  + −

 





 

 

O 2

 → (m + n – 1)CO 2 + nH 2O

Dễ thấy đốt 1 mol D (ứng với 12m + 4,4n – 2,4 (gam)) thu được 18n gam H 2O và 44(m + 0,2n – 0,2) gam CO 2

Vậy đốt d (gam) D sẽ thu được:

( ) ( )

H O

44d m 0,2n – 0,

18nd 9nd

m (gam)

12m 4,4n 2,4 6m 2,2n 1,2

11d

m (gam)

12m 4,

2 m 0,2n – 0,

4n 2,4 3m 1,1n 0,8





= =



 + − + −







= = 



+ − + −



+ +



c) Y là anken; Z có thể là ankan hoặc ankin.

+ Nếu Z là ankan thì: 2n = 2(m + n – 1) + 2 ⇒ m = 0 (loại)

+ Nếu Z là ankin thì: 2n = 2(m + n – 1) – 2 ⇒ m = 2 (nhận)

X là ankan: 2n = 2m + 2 ⇒ n = 3

Vậy công thức X, Y, Z lần lượt là: C 2H 6; C 3H 6; C 4H 6

Trong 1 mol M có

2 2

2 6

3 6 CO CO

4 6

C H : (mol)

2 4 2 1 18

C H : (mol) n 2. 3. 4. (mol) m 113,143(gam)

7 7 7 7 7

C H : (mol)





⇒ = + + = ⇒ =





 

Câu 88 (HSG Long An 2017). Hỗn hợp X gồm các hiđrocacbon mạch hở: CH 4, C 2H 4, C 3H 4 và C 4H 4. Nung nóng

6,72 lít hỗn hợp E chứa X và H 2 có mặt Ni làm xúc tác thu được hỗn hợp F có tỉ khối so với hiđro bằng 19. Dẫn

toàn bộ F qua bình đựng dung dịch Br 2 dư thấy lượng Br 2 phản ứng là a gam; đồng thời khối lượng bình tăng 3,68

gam. Khí thoát ra khỏi bình (hỗn hợp khí T) có thể tích là 1,792 lít chỉ chứa các hiđrocacbon. Đốt cháy toàn bộ T

thu được 4,32 gam nước. Thể tích các khí đều đo ở đktc. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của a.

HƯỚNG DẪN 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 40 -

T là hiđrocacbon no ⇒

n = 0,24 - 0,08 = 0,16 ⇒ m T = m C + m H =2,4 gam

⇒ m F = ∆m bình tăng + m T = 6,08 gam ⇒ n F= 0,16 = n X

⇒

n phản ứng = 0,14

Đặt CTTQ chung của hỗn hợp X là

C H : 0,16 mol

Trong X: n H = 4n X = 0,64 mol ⇒ n C =

5,8 0,64

0, 43

−

= mol ⇒ x 2,6875 = ⇒ k 1,6875 =

Bảo toàn mol liên kết π:

2 pu 2 2

H Br Br

k.0,16 n n n 0,13 = + ⇒ = ⇒

m 20,8 = gam.

Câu 89. Dẫn 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí Z gồm metan, etilen, axetilen qua bình đựng dung dịch brom dư thấy khối

lượng bình tăng 2,7 gam. Mặt khác, nếu đốt cháy hoàn toàn 1,12 lít (đktc) hỗn hợp Z, toàn bộ sản phẩm được dẫn

qua bình đựng H 2SO 4 đặc thấy khối lượng bình axit tăng 1,575 gam. Xác định thành phần % thể tích mỗi khí trong

HƯỚNG DẪN

Gọi số mol của CH 4, C 2H 4, C 2H 2 trong 4,48 lít Z lần lượt là x, y, z .

4, 48

x y z 0,2 (I).

22,4

⇒ + + = =

Khi cho Z qua dung dịch brom dư, C 2H 4 và C 2H 2 bị giữ lại ⇒ 28y + 26z = 2,7 (II).

Trong 1,12 lít Z ⇒

2 4

2 2

CH : (mol)

C H : (mol)











Đốt cháy 1,12 lít Z ⇒

2 4 2 4 2 2

H O CH C H C H

2x 2y z 1,575

n 2n 2n n 2x 2y z 0,35 (III)

4 4 4 18

= + + = + + = ⇒ + + =

Giải hệ (I), (II), (III) ⇒

x 0,1

y 0,05

z 0,05

= 









⇒

2 4 2 2 4

C H C H CH

0,05

%V %V 100% 25% %V 50%.

0,2

= = ⋅ = ⇒ =

Câu 90. Cho hai hiđrocacbon A và B đều mạch hở có công thức lần lượt là C nH 2n và C mH 2m (với n và m ≥ 2,

nguyên). Khi lấy 12,6 gam hỗn hợp gồm A và B với tỉ lệ mol

A B

n : n 1:1 = thì tác dụng được vừa đủ với 32 gam

brom trong dung dịch. Còn khi lấy 16,8 gam hỗn hợp gồm A và B với tỉ lệ khối lượng

A B

m : m 1:1 = thì tác dụng

được vừa đủ với 0,6 gam H 2 (Ni, t

). Xác định công thức phân tử của A và B, biết M A < M B.

HƯỚNG DẪN

• Xét 12,6 gam hỗn hợp với

A B

n n xmol = =

PTHH:

CnH2n + Br2 →CnH2nBr2 (1)

mol: x → x

CmH2m + Br2 → CmH2mBr2 (2)

mol: x → x

theo (1), (2):

0,2 0,1

160

n x x mol x = + = = ⇒ =

14 .0,1 14 .0,1 12,6 9 ⇒ + = ⇒ + = n m n m (*)

• Xét 16,8 gam hỗn hợp với

16,8

8,4

A B

m m gam = = =

Ta có:

8,4 0,6 8,4 0,6

;

14 14

A B

n mol n mol

n n m m

= = = =

PTHH:

C nH 2n + H 2

Ni t

 → C nH 2n+2 (3)

C mH 2m + H 2

Ni t

 → C mH 2m+2 (4) 100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 41 -

Theo (3), (4):

0,6

0,3

H A B

n n n mol = + = =

0,6 0,6

0,3 2( ) . . 18 ⇒ + = ⇒ + = ⇒ = n m nm nm

n m

(**)

Từ (*), (**) ta có: n (9 – n) = 18 ⇒ n

– 9n + 18 = 0

⇒

6 9 6 3

3 9 3 6

n m

= ⇒ = − = 



= ⇒ = − =



A B

(lo¹i v ×M < M )

(tháam· n)

Vậy CTPT của A là C3H6 và của B là C6H12.

Câu 91. Đốt cháy hoàn toàn 0,92 gam hỗn hợp X gồm C 2H 4, H 2, C 3H 6, CO, C 4H 8 bằng O 2 vừa đủ rồi cho toàn bộ

sản phẩm cháy vào bình đựng 2 lít dung dịch Ca(OH) 2 0,02M thấy xuất hiện m 1 gam kết tủa. Lọc bỏ kết tủa, thu

được dung dịch Y có khối lượng tăng 0,82 gam so với dung dịch Ca(OH) 2 ban đầu. Thêm từ từ dung dịch Ba(OH) 2

vào dung dịch Y đến khí kết tủa hết các ion kim loại, thấy có m 2 gam kết tủa. Biết m 1 + m 2 = 6,955 gam, tính thành

phần phần trăm theo khối lượng của CO và H 2 có trong hỗn hợp X.

Đáp số: %CO = 30,435%;

%H =1,087%.

Câu 92. Đun nóng hỗn hợp X gồm C 2H 4, H 2 có xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Biết tỉ khối

hơi của X so với khí hiđro là 7,5 và tỉ khối hơi của Y so với khí hiđro là 12. Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện

nhiệt độ và áp suất. Tính thành phần phần trăm theo thể tích các khí có trong hỗn hợp X và Y.

Đáp số: Trong X:

2 4 2

C H H

%V %V 50% = = ; trong Y:

2 4 2 2 6

C H H C H

%V %V 20%;%V 60% = = = .

Câu 93. Viết phương trình phản ứng khi cho propen và 2-metylbut-2-en từng chất tác dụng với:

a) O 2/Ag b) O 3, sau đó với H 2O/Zn

c) O 3, sau đó với H 2O 2/H

d) Dung dịch KMnO 4.

Câu 94 (Chuyên Lý Tự Trọng-Cần Thơ 2008). Cho biết mức độ phản ứng tương đối ở các vị trí ortho; meta;

para trong phân tử clobenzen so với benzen lần lượt là 2,7.10

-3

; 9,0.10

-5

; 1,242.10

-2

. Tốc độ phản ứng tương đối của

clobenzen so với benzen là 3,0.10

-3

. Tính thành phần phần trăm các sản phẩm thế mononitro vào clobenzen.

Đáp số: Phần trăm sản phẩm tại các vị trí ortho; meta; para là 30%; 1%; 69%.

Câu 95 (Chuyên Lương Văn Chánh-Phú Yên 2013). Hỗn hợp A gồm hai olefin. Cho A hợp nước thu được

6,352 gam hỗn hợp ancol B với hiệu suất mỗi phản ứng hợp nước đều là 40%. Cho một nửa hỗn hợp B tác dụng

với Na dư thu được 0,5824 lít H 2 (đktc). Nửa hỗn hợp còn lại đem đun nóng với dung dịch H 2SO 4 đặc thu được

hỗn hợp C gồm 3 ete với hiệu suất các phản ứng tạo ete tương ứng là 40%; 50%; 60% (theo phân tử khối tăng

dần); đồng thời nhận được 0,2376 gam H 2O. Xác định công thức hai olefin ban đầu.

Đáp số: C 2H 4 và C 4H 8.

Câu 96 (Đề Olympic 11-2010). Hoàn thành các phương trình phản ứng sau:

a) Pent-1-en + NBS

 →

b) Xiclopentađien + HCl (khí)  →

c) Hexa-1,3,5-trien + Br 2

1:1

 →

d) 1-(brommetyl)-2-metylxiclopenten đun nóng trong ancol metylic.

Câu 97. Đun nóng hỗn hợp X gồm hiđrocacbon A (mạch hở, công thức tổng quát C nH 2n) và H 2 có xúc tác Ni, sau

một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với khí hiđro là 7,5 và tỉ khối hơi của Y so với khí hiđro là

17,6. Biết hiệu suất của phản ứng lớn hơn 50%, xác định công thức hiđrocacbon A.

Đáp số: C 3H 6.

Câu 98 (Chuyên Lê Hồng Phong-Nam Định 2015-2016). Hỗn hợp khí A gồm C 2H 2, C 2H 4 và H 2. Dẫn m gam

hỗn hợp A vào bình kín chứa chất xúc tác Ni rồi đun nóng. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí B gồm C 2H 4,

C 2H 6, C 2H 2 và H 2. Dẫn toàn bộ lượng khí B vào dung dịch brom (dư) thấy khối lượng bình đựng dung dịch brom

tăng 5,22 gam và thoát ra 1,12 lít hỗn hợp khí C. Tỷ khối của C so với H 2 là 6,6. Mặt khác nếu đốt cháy hoàn toàn

lượng khí B ở trên cần vừa đủ V lít khí O 2, thu được CO 2 và hơi nước có thể tích bằng nhau. Tính m, V. (Biết thể

tích các khí đều quy về điều kiện tiêu chuẩn).

Câu 99. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm C xH y và O 2 dư, làm lạnh hỗn hợp sau phản ứng thu được hỗn hợp khí

Y có thể tích giảm 25% so với thể tích của X. Cho khí Y đi qua dung dịch KOH dư thu được khí Z có thể tích giảm

40% so với thể tích của Y.

a) Xác định công thức cấu tạo có thể có của C xH y biết x < 6.

b) Tính thành phần % thể tích hỗn hợp X.

Đáp số: a) C 3H 6; b)

3 6

%C H 10% = ;

%O 90% = .

Câu 100 (HSG 12 Đăklăk 2009-2010). Cho biết cấu hình của sản phẩm sinh ra trong các phản ứng tách sau đây:

a) 2,3-đibrombutan     → 

axeton , Zn

100 BÀI TOÁN HIĐROCACBON BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC

TUYỂN SOẠN: THẦY GIÁO TRƯỜNG LÀNG - 42 -

b) (R)-sec-butylbromua    → 

−

O H C

5 2

HƯỚNG DẪN

H CH

ZnBr

OH + Br- +

Br H

Xem thêm

Đề xuất cho bạn

Tài liệu

33969 lượt tải

16103 lượt tải

9693 lượt tải

8544 lượt tải

7120 lượt tải

154357 lượt xem

115274 lượt xem

103635 lượt xem

81320 lượt xem

79456 lượt xem