Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học Lớp 8

Nội dung text: Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học Lớp 8

1. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 CHUYÊN ĐỀ 1: DÃY HOẠT ĐỘNG HOÁ HỌC CỦA KIM LOẠI. Ý nghĩa: K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Au Pt + O2: nhiệt độ thường Ở nhiệt độ cao Khó phản ứng K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Au Pt Tác dụng với nước Không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Au Pt Tác dụng với các axit thông thường giải phóng Hidro Không tác dụng. K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Au Pt Kim loại đứng trước đẩy kim loại đứng sau ra khỏi muối K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Au Pt H2, CO không khử được oxit khử được oxit các kim loại này ở nhiệt độ cao Chú ý: Các kim loại đứng trước Mg phản ứng với nước ở nhiệt độ thường tạo thành dd Kiềm và giải phóng khí Hidro. Trừ Au và Pt, các kim loại khác đều có thể tác dụng với HNO3 và H2SO4 đặc nhưng không giải phóng Hidro. 1. PHƯƠNG PHÁP ĐẠI SỐ Trong các phương pháp giải các bài toán Hoá học phương pháp đại số cũng thường được sử dụng. Phương pháp này có ưu điểm tiết kiệm được thời gian, khi giải các bài toán tổng hợp, tương đối khó giải bằng các phương pháp khác. Phương pháp đại số được dùng để giải các bài toán Hoá học sau: a. Giải bài toán lập CTHH bằng phương pháp đại số. Thí dụ: Đốt cháy một hỗn hợp 300ml hiđrocacbon và amoniac trong oxi có dư. Sau khi cháy hoàn toàn, thể tích khí thu được là 1250ml. Sau khi làm ngưng tụ hơi nước, thể tích giảm còn 550ml. Sau khi cho tác dụng với dung dịch kiềm còn 250ml trong đó có 100ml nitơ. Thể tích của tất cả các khí đo trong điều kiện như nhau. Lập công thức của hiđrocacbon Bài giải Khi đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon và amoniac trong oxi phản ứng xảy ra theo phương trình sau: 4NH3 + 3O2 -> 2N2 + 6H2O (1) y y CxHy + (x + ) O2 -> xCO2 + H2O (2) 4 2 1
2. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 Theo dữ kiện bài toán, sau khi đốt cháy amoniac thì tạo thành 100ml nitơ. Theo PTHH (1) sau khi đốt cháy hoàn toàn amoniac ta thu được thể tích nitơ nhỏ hơn 2 lần thể tích amoniac trong hỗn hợp ban đầu, vậy thể tích amonac khi chưa có phản ứng là 100. 2 = 200ml. Do đó thể tích hiđro cácbon khi chưa có phản ứng là 300 - 200 = 100ml. Sau khi đốt cháy hỗn hợp tạo thành (550 - 250) = 300ml, cacbonnic và (1250 - 550 - 300) = 400ml hơi nước. Từ đó ta có sơ đồ phản ứng: y y CxHy + (x + ) O2 -> xCO2 + H2O 4 2 100ml 300ml 400ml Theo định luật Avogađro, có thể thay thế tỉ lệ thể tích các chất khí tham gia và tạo thành trong phản ứng bằng tỉ lệ số phân tử hay số mol của chúng. CxHy + 5O2 -> 3CO2 + 4 H2O => x = 3; y = 8 Vậy CTHH của hydrocacbon là C3H8 b. Giải bài toán tìm thành phần của hỗn hợp bằng phương pháp đại số. Thí dụ: Hoà tan trong nước 0,325g một hỗn hợp gồm 2 muối Natriclorua và Kaliclorua. Thêm vào dung dịch này một dung dịch bạc Nitrat lấy dư - Kết tủa bạc clorua thu được có khối lượng là 0,717g. Tính thành phần phần trăm của mỗi chất trong hỗn hợp. Bài giải Gọi MNaCl là x và mKCl là y ta có phương trình đại số: x + y = 0,35 (1) PTHH: NaCl + AgNO3 -> AgCl  + NaNO3 KCl + AgNO3 -> AgCl  + KNO3 Dựa vào 2 PTHH ta tìm được khối lượng của AgCl trong mỗi phản ứng: M AgCl 143 m’AgCl = x . = x . = x . 2,444 M NaCl 58,5 M AgCl 143 mAgCl = y . = y . = y . 1,919 M kcl 74,5 => mAgCl = 2,444x + 1,919y = 0,717 (2) x y 0,325 Từ (1) và (2) => hệ phương trình 2,444x 1,919y 0,717 Giải hệ phương trình ta được: x = 0,178 y = 0,147 0,178 => % NaCl = .100% = 54,76% 0,325 % KCl = 100% - % NaCl = 100% - 54,76% = 45,24%. Vậy trong hỗn hợp: NaCl chiếm 54,76%, KCl chiếm 45,24% 2
3. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 2. PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ VÀ KHỐI LƯỢNG. a/ Nguyên tắc: Trong phản ứng hoá học, các nguyên tố và khối lượng của chúng được bảo toàn. Từ đó suy ra: + Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành. + Tổng khối lượng các chất trước phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sau phản ứng. b/ Phạm vi áp dụng: Trong các bài toán xảy ra nhiều phản ứng, lúc này đôi khi không cần thiết phải viết các phương trình phản ứng và chỉ cần lập sơ đồ phản ứng để thấy mối quan hệ tỉ lệ mol giữa các chất cần xác định và những chất mà đề cho. Bài 1. Cho một luồng khí clo dư tác dụng với 9,2g kim loại sinh ra 23,4g muối kim loại hoá trị I. Hãy xác định kim loại hoá trị I và muối kim loại đó. Hướng dẫn giải: Đặt M là KHHH của kim loại hoá trị I. PTHH: 2M + Cl2  2MCl 2M(g) (2M + 71)g 9,2g 23,4g Ta có: 23,4 x 2M = 9,2(2M + 71) Suy ra: M = 23. Kim loại có khối lượng nguyên tử bằng 23 là Na. Vậy muối thu được là: NaCl Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 3,22g hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 loãng, thu được 1,344 lit hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Tính m? Hướng dẫn giải: PTHH chung: M + H2SO4  MSO4 + H2 1,344 nH SO = nH = = 0,06 mol 2 4 2 22,4 áp dụng định luật BTKL ta có: m = m + m - m = 3,22 + 98 * 0,06 - 2 * 0,06 = 8,98g Muối X H 2 SO 4 H 2 Bài 3: Có 2 lá sắt khối lượng bằng nhau và bằng 11,2g. Một lá cho tác dụng hết với khí clo, một lá ngâm trong dung dịch HCl dư. Tính khối lượng sắt clorua thu được. Hướng dẫn giải: PTHH: 2Fe + 3Cl2  2FeCl3 (1) Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 (2) Theo phương trình (1,2) ta có: 3
4. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 1) Dung dịch Brom có bị mất màu không ? 2) Tính thành phần % theo thể tích của CH4 và C2H4 trong hỗn hợp lúc đầu 3) Nếu thay C2H4 bằng cùng thể tích của C 2H2 thì sau phản ứng thể tích tổng cộng bằng bao nhiêu ? Hướng dẫn: a) Khi trộn hỗn hợp khí CH4; C2H4 với khí H2 đến khi phản ứng kết thúc có nghĩa phản ứng đã xảy ra hoàn toàn và chỉ có C2H4 phản ứng với H2. Ni PTHH : C2H4+ H2 C2H6 t0 Theo phản ứng ta có n C2H4 = nH2 Mà theo bài ra : nC2H4 VC2H4 = 5 + 5 - 8 = 2 (lít) 2 % C2H4 .100% 40% 5 % CH4 = 100% - 40% = 60% Ni c) Nếu thay C2H4 + 2H2 C2H6 Theo PTHH : t0 VH2 = 2VC2H2 = 2.2 = 4 (l) => VH2 (dư) = 5 - 4 = 1 (lít) Vhh = 3 +2 + 1 = 6 (lít). Bài 11: Hợp chất hữu cơ A chỉ chứa hai nguyên tố X và Y. Đốt cháy hoàn toàn m gam A thu được đúng m gam H2O. A có phân tử khối trong khoảng 150 .a(mol) H2O 2 m m Mà MA = và MH O = = 18 => a.MA = 9.a.y => MA = 9y. a 2 y a 2 Vì 150 < M < 170 nên 16 < y < 19. Ta có: 118
5. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 y 16 17 18 19 MA 145 156 162 171 Vì nếu M = 156, y = 17 thì x = 11,5 (loại). Vậy chỉ có y = 18, x = 12 và M = 162 là phù hợp. Công thức phân tử của A là: C12H18 Công thức đơn giản nhất là: (C2H3)n Bài 12: Hỗn hợp khí B chứa mêtan và axetilen. 1. Cho biết 44,8 lít hỗn hợp B nặng 47g. Tính % thể tích mỗi khí trong B. 2. Đốt cháy hoàn toàn 8,96 lít hồn hợp B và cho tất cả sản phẩm hấp thụ vào 200ml dung dịch NaOH 20% (D = 1,2 g/ml). Tính nồng độ % của mỗi chất tan trong dung dịch NaOH sau khi hấp thụ sản phẩm cháy. 3. Trộn V lít hỗn hợp B với V' Hiđrôcacbon X (chất khí) ta thu được hỗn hợp khí D nặng 271g, trộn V' lít hỗn hợp khí B với Vlít Hiđrocacbon X ta thu được hỗn hợp khí E nặng 206g. Biết V' - V = 44,8 lít. Hãy xác định công thức phân tử của Hiđrocacbon X. Các thể tích khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Hướng dẫn: 1. Gọi n là số mol C2H2 trong 1 mol hỗn hợp B ta có phương trình về khối lượng mol: MB = 26n +16 (1 - n) = 47/2 = 23,5 => n = 0,75 tức axetilen= 75%, mêtan = 25% 2. Các phương trình: 2C2H2 + 5O2 4CO2+2H2O (1) CH4+ 2O2 CO2+2H2O (2) Tính nB = 0,4 mol , trong đó có 0,3mol C2H2 và 0,1mol CH4 Theo các phản ứng : 1;2: Tổng mol CO2 = 0,3 x 2 + 0,1 x 1 = 0,7 mol Tổng mol H2O = 0,3 x 1 + 0,1 x 2 = 0,5 mol Số mol NaOH = 200x 1 ,2 x 20 /100x40 = 1,2mol Vì: số mol CO2 a = 0,5mol Na2CO3 2a +b = 1,2 b = 0,2mol NaHCO3 Khối lượng dung dịch NaOH sau khi hấp thụ CO2 vàH2O là: 200x 1,2+ 0,7 x 44 + 0,5 x 18 = 279,8 g Vậy % N2CO3 =106 x 0,5 x 100/279,8 = 18,94% % NaHCO3 = 84 x 0,2 x 100/279,8 = 6% 3- Ta có các phương trình về hỗn hợp D và E: 119
6. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 V . 23,5 + V' .M = 271 (a) 22,4 22,4 V' . 23,5 + V .M = 206 (b) 22,4 22,4 Mặt khác: V' - V = 44,8 lít (c) Trong đó: M là khối lượng phân tử của HiđrocacbonX. Từ (a), (b) và (c) giải ra ta được M = 56 Gọi công thức X là CXHY ta có: 12 x + y = 56 Suy ra công thức của X là C4H8 Bài 13: Hỗn hợp X ở (đktc) gồm một ankan và một anken. Cho 3,36 (l) hỗn hợp X qua bình nước Brom dư thấy có 8(g) Brôm tham gia phản ứng. Biết 6,72 (l) hỗn hợp X nặng 13(g). 1, Tìm công thức phân tử của ankan và anken, biết số nguyên tử cacbon trong mỗi phân tử không quá 4. 2, Đốt cháy hoàn toàn 3,36 (l) hỗn hợp X và cho tất cả sản phẩm cháy hấp thụ vào dung dịch NaOH (dư), sau đó thêm BaCl2 dư thì thu được bao nhiêu (g) chất kết tủa? Hướng dẫn: Đặt CTPT của X, Y lần lượt là CnH2n + 2 và CmH2m Điều kiện: 1 n 4 và 2 m 4 ( m, n nguyên dương) Cho hổn hợp khí qua dd nước brom X: CnH2n + 2 + Br2 Không phản ứng Y: CmH2m + Br2 CmH2mBr2 Gọi số mol X, Y trong hỗn hợp lần lượt là a và b ta có: 3,36 a + b = = 0,15 (mol) 22,4 8 nY = nBrom = b = = 0,05 (mol a = 0,1 mol 160 Theo khối lượng hỗn hợp: 3,36 (14n + 2)0,1 + 14m . 0,05 = 13 . = 6,5 6,72 Rút gọn: 2n + m = 9 Vì cần thoả mãn điều kiện: 1 n 4 và 2 m 4 ( m, n nguyên dương) Chỉ hợp lí khi n = m = 3 Vậy công thức phân thức phân tử X là C3H8; Y là C3H6. 2/ Ta có các PTHH xảy ra: C3H8 + 5O2 > 3CO2 + 4H2O 0,1 0,3 mol 2C3H6 + 9O2 > 6CO2 + 6H2O 0,05 0,15 mol CO2 + 2NaOH > Na2CO3 + H2O 0,45 0,9 0,45 mol 120
7. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 BaCl2 + Na2CO3 > BaCO3 + 2NaCl 0,45 0,45 > 0,45 mol mrắn = 0,45 . 197 = 88,65g CHUYÊN ĐỀ 19: TÍNH CHẤT - ĐIỀU CHẾ ANCOL Công thức phân tử tổng quát và công thức phân tử của chất tương đương với hỗn hợp rượu. Công thức một chất Công thức chất tương đương Rượu no: CnH2n + 2Ox C n H2 n + 2O x * x n ; n, x N x 1 Rượu chưa no no, mạch hở, có k nối và C n H2 n + 2- 2 k O đơn chức. n > 3 CnH2n + 2 – 2kO n 3, n, k N* Các phản ứng của rượu: Phản ứng với kim loại kiềm: 2R(OH)n + 2nM > 2R(OM)n + nH2 2R-OH + 2M > 2R-OM + H2 R(OH)n : Rượu n chức, R-OH: Rượu đơn chức. Phản ứng với axit: R-OH + H-Br > R-Br + H2O - Phản ứng tách nước: CnH2n + 1-OH > CnH2n + H2O. Phản ứng ete hoá của rượu đơn chức, ta có: Số mol ete = 1/2 số mol của rượu tham gia phản ứng. Hỗn hợp 2 rượu bị ete háo sẽ tạo ra 3 ete. Phản ứng cháy của rượu no hay ete no. C n H2 n + 2O x + (3 n + 1 - x )/2 > n CO2 + ( n + 1)H2O xmol n xmol ( n + 1)x mol Hệ quả: Rượu no hay ete no cháy > số mol H2O > số mol CO2. Và số mol rượu no hay ete no tham gia phản ứng = số mol H2O – số mol CO2. Bài tập áp dụng: 121
8. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 Bài 1: Đốt cháy 3,075 gam hỗn hợp 2 rượu no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Sản phẩm thu được lần lượt cho qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình 2 đựng KOH rắn. Tính khối lượng các bình này tăng lên, biết rằng nếu cho lượng rượu trên tác dụng với Na thấy thoát ra 0,672 lít H2 (đktc). Lập công thức phân tử của 2 rượu. Bài giải Gọi n là số nguyên tử cacbon trung bình của 2 rượu. Ta có CTPT tương đương của 2 rượu là C n H2 n + 1OH. Phản ứng đốt cháy: 3n t 0 (1) C n H2 n + 1OH + O2  n CO2 + ( n + 1) H2O 2 Khi cho sản phẩm thu được qua bình 1 đựng H2SO4 thì H2O bị hấp thụ và qua bình 2 đựng KOH thì CO2 bị giữ lại theo phương trình. (2) CO2 + 2KOH  K2CO3 + H2O Phản ứng rượu tác dụng với Na (3) 2C n H2 n + 1OH + 2Na  2C n H2 n + 1ONa + H2 Theo (3) số mol hỗn hợp 2 rượu là. 0,672 nhh = 2.nH = 2 = 0,06 (mol) 2 22,4 3,075 M hh = = 51,25 = 14 n + 18 0,06 n = 2,375. Vì 2 rượu kế tiếp nhau nên suy ra: C2H5OH và C3H7OH. Theo (1) ta có: Khối lượng bình 1 tăng = m = 0,06(2,375 + 1).18 = 3,645 g H 2 O Khối lượng bình 2 tăng = m = 0,06 . 2,375 . 44 = 6,27 g CO 2 Bài 2: A là hỗn hợp gồm rượu Etylic và 2 axit hữu cơ kế tiếp nhau có dạng CnH2n+1COOH và Cn+1H2n+3COOH. Cho 1/2 hỗn hợp A tác dụng hết với Na thoát ra 3,92 lít H 2 (đktc). Đốt 1/2 hỗn hợp A cháy hoàn toàn, sản phẩm cháy được hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH) 2 dư thì có 147,75g kết tủa và khối lượng bình Ba(OH)2 tăng 50,1 g. a, Tìm công thức 2 axit trên. b, Tìm thành phần hỗn hợp A. 3,92 nH2 = = 0,175 (mol) 22,4 PT phản ứng: 2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2 (1) 2CnH2n+1 COOH +2Na 2CnH 2n+1COONa + H2 (2) 2Cn+1H2n+3 COOH +2Na 2Cn+1H2n+3COONa + H2 (3) Biện luận theo trị số trung bình. Tổng số mol 3 chất trong 1/2 hỗn hợp = 0,175.2= 0,35 (mol) t0 C2H6O + 3O2 2CO2 + 3H2O (4) 122
9. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 t0 3x 2 CxH2xO2 + O2 xCO2 + xH2O (5) 2 147,75 Chất kết tủa là BaCO3 nBaCO3 = = 0,75 (mol) 197 PT: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (6) Theo PT (6) ta có: nCO2 = nBaCO3 = 0,75 (mol) mCO2 = 0,75 x44 = 33(g) mH2O = m tăng - mCO2 mH2O = 50,1 - 33 = 17,1 (g) 17,1 nH2O = = 0,95 (mol) 18 Từ PT (4) ta thấy ngay: Số mol rượu C2H5OH = 0,95 - 0,75 = 0,2 ( mol) Theo PT (4) ta thấy số mol CO2 tạo ra là nCO2 = 2.nC2H5OH = 2.0,2 = 0,4 (mol) Suy ra: 2 a xít cháy tạo ra 0,75 - 0,4 = 0,35 (mol CO2) Từ PT (4) ta thấy nH2O = 3.nC2H5OH = 3.0,2 = 0,6 (mol) Suy ra 2 axit cháy tạo ra: 0,95 - 0,6 = 0,35 mol H2O Với số mol 2axit = 0,35 - 0,2 = 0,15 x = 0,35 : 0,15 = 2,33 (x là số mol trung bình giữa n+1 và n+2) 2 axit là CH3COOH và C2H5COOH. Gọi số mol CH3COOH, C2H5COOH trong 1/2 A là a, b. Theo phương trình đốt cháy ta có: Số mol của 2 axit = 0,15mol = a + b. nCO2 sinh ra = 2a + 3 b = 0,35. Giải ra ta có: a = 0,1; b = 0,05. Vậy hỗn hợp có 0,2 mol CH3COOH là 12 g và 0,10 mol C2H5COOH là 7,4g Bài 3: Hỗn hợp A gồm 0,1 mol Rượu Etylic và a mol Rượu X có công thức là: CnH2n(OH)2. Chia A thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 cho tác dụng hết với Na thấy bay ra 2,8lít khí Hiđrô (ở ĐKTC). Phần thứ 2 đem đốt cháy hoàn toàn thu được 8,96 lít khí CO 2 (ở ĐKTC) và b g nước. a/ Tìm các giá trị của a, b? b/ Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của X, biết rằng mỗi nguyên tử C chỉ liên kết được với 1 nhóm OH? Hướng dẫn: 1. Các phản ứng xảy ra. 2C2H5OH + 2Na  2C2H5ONa + H2  (1) CnH2n(OH)2 + 2 Na  CnH2n(ONa)2 + H2  (2) to C2H5OH + 3 O2  2 CO2 + 3 H2O (3) 3n 1 to CnH2n(OH)2 + O2  n CO2 + (n+1) H2O (4) 2 Theo phản ứng (1), (2) ta có: 123
10. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 0,1 a 2,8 n H2 = + = = 0,125 (mol) a = 0,2 mol. 2,2 2 22,4 Theo phản ứng (3), (4): 0,1 0,2 8,96 n CO2 = . 2 + . n = = 0,4 (mol). n = 3. 2 2 22,4 Theo phản ứng (3), (4): 0,1 0,2 n H2O = . 3 + . 4 = 0,55 (mol). 2 2 m H2O = b = 0,55 . 18 = 9,9g 2. Công thức phân tử của X là: C3H8O2 hay C3H6(OH)2. Công thức cấu tạo hợp chất là: CH2 - CH - CH3 CH2 - CH2 - CH2 OH OH OH OH Bài 4 : Đốt cháy hoàn toàn 23g một rượu no đơn chức A, thu được 44g CO2 và 27g H2O. a/ Xác định CTPT, CTCT của A b/ Hỗn hợp X gồm A và B là đồng đẳng của nhau. Cho 18,8g hỗn hợp X tác dụng với Na dư, thu được 5,6 lit H2 (đktc). Xác định CTPT, CTCT của A, B và tính thành phần % theo khối lượng của A, B trong X. c/ Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X rồi cho toàn bộ sản phẩm đi qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 35g kết tủa. Tính khối lượng hỗn hợp X đem đốt cháy. Hướng dẫn : a/ Số mol CO2 = 1 mol và số mol của H2O = 1,5 mol. Nhận thấy số mol của H2O > số mol của CO2 > Rượu A là rượu no. n 1 nH O : nCO = = 1,5 > n = 2. CTPT của A là C2H6O và CTCT là CH3 – CH2 – OH. 2 2 n b/ Gọi CTPT TB của A và B là Cn H2 n + 1OH, a là số mol của rượu tương đương. m = (14 n + 18)a = 18,8 (*) 2C n H2 n + 1OH + 2Na > 2C n H2 n + 1ONa + H2 a(mol) a/2(mol) Số mol H2 = a/2 = 5,6/22,4 = 0,25 > a = 0,5 mol Thay a = 0,5 vào (*) > n = 1,4 Vậy n m = 0,3 . 32 = 9,6g > % m = 51,06% và % m = 48,94%. CH 3 OH CH 3 OH CH 3 - CH 2 - OH c/ 2C n H2 n + 1OH + 3 n O2 > 2n CO2 + 2(n + 1) H2O a mol n a mol 124
11. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 CO2 + Ca(OH)2 > CaCO3 + H2O n a mol n a mol Số mol của CaCO3 = n a = 35 : 100 = 0,35 mol > a = 0,35 : n = 0,35 : 1,4 = 0,25. Ta có: mX = (14 n + 18)a = 14 n a + 18a = 14.0,35 + 18.0,25 = 9,4g. Bài 5: 1 - Trong bình kín ở 150 0C chứa hỗn hợp khí gồm 1 thể tích axetilen và 2 thể tích oxi. Đốt cháy axetilen bằng chính khí oxi trong bình. Sau khi phản ứng kết thúc đưa bình về nhiệt độ ban đầu thì áp suất trong bình thay đổi như thế nào? 2 - Trộn 12,4 g hỗn hợp hai rượu CH3OH và C2H5OH với 3 g axit CxHyCOOH rồi đem đốt thì thu được 13,44 l khí CO2 (ĐKTC). Nếu đem 3 g oxit trên trung hoà bởi dung dịch KOH 0,5 M thì cần 100 ml DD KOH. a. Tìm CTHH của axit trên. b. Tính % khối lượng hỗn hợp rượu ban đầu. c. Viết PTHH các phản ứng Este hoá giữa các chất trên. Hướng dẫn: 1 - ở 1500C nước ở thể hơi. Gọi V là thể tích của C2H2 thì V = 2V O 2 Thể tích hỗn hợp C2H2 và O2 trong bình bằng 3V PTHH: 2C2H2(k) + 5O2(k) 4CO2(k) + 2H2O(h) 2 mol 5 mol 4 mol 2 mol V l 2,5 V l 2 V l V l x l 2 Vl y l z l 4 8 4 x = V y = V z = V 5 5 5 4 1 VC H còn dư = V - V = V 2 2 5 5 8 4 1 13 Vhh sau phản ứng = ( V + V + V ) = V 5 5 5 5 Gọi áp suất trong bình lúc đầu là 100% P n V áp suất trong bình sau phản ứng là a %. áp dụng công thức d = d = d Ps ns Vs 13 100. Ta có: a = 5 = 86,7 (%) 3 Vậy áp suất khí trong bình giảm đi là: 100 % - 86,7 % = 13,3 % 2. a- Tìm CTHH của axit: nKOH = 0,5 . 0,1 = 0,05 (mol) 125
12. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 PTHH: CxHyCOOH (dd) + KOH (dd) CxHyCOOK (dd) + H2O (l) 0,05 mol 0,05 mol 3 MC H COOH = = 60 x y 0,05 12 x + y + 45 = 60 12x + y = 15 x = 1 và y = 3 > CTHH của axit là: CH3COOH. b. Tính phần khối lượng của hỗn hợp rượu ban đầu: 13,44 Nco = = 0,6 (mol) 2 22,4 Gọi x, y lần lượt là số mol CH3OH và C2H5OH trong hỗn hợp (x, y > 0). PTHH: Đốt cháy hỗn hợp 2CH3OH (l) + 3O2 (k) 2CO2(k) + 4H2O (h) x mol x mol C2H5OH (l) + 3O2 (k) 2 CO2 (k) + 3H2O (h) y mol 2y mol CH3COOH (l) + 2O2 (k) 2 CO2 (k) + 2H2O (h) 0,05 mol 0,1 mol Tổng số mol CO2: 2y + x + 0,1 = 0,6 2y + x = 0,5 Khối lượng hỗn hợp hai rượu bằng 12,4 gam 46 y + 32 x = 12,4 suy ra x = 0,1 mol và y = 0,2 mol 0,1.32 % CH3OH = . 100% 25,8 % 12,4 % C2H5OH = 100% - 25,8 % = 74,2% c. Phản ứng ESTE hoá: 0 H2SO4(đặc), t CH3COOH (l) + C2H5OH (l) CH3COOC2H5 (l) + H2O (l) 0 H2SO4(đặc), t CH3COOH (l) + CH3OH (l) CH3COOCH3 (l) + H2O (l) CHUYÊN ĐỀ 20: TÍNH CHẤT, ĐIỀU CHẾ AXIT VÀ ESTE Công thức phân tử tổng quát của axit và este đa chức no, mạch hở. * CnH2n + 2 – 2kO2k với k: nhóm chức – COOH hay – C – O – H và n, k thuộc N = 1, 2, 3 O Hỗn hợp: C. n H2 n + 2 - 2 k O2 k với n , k > 1. k = 1: > este và axit đều đơn chức no có công thức phân tử là: CnH2nO2 với axit thì n 1 và este thì n 2. 126
13. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 Hỗn hợp: C. n H2 n O2 với axit thì n > 1 và este thì n > 2. Nếu một trong hai gốc rượu hoặc axit là đơn chức thì este mạch hở. Nếu rượu và axit đều đa chức thì este mạch vòng. Axit và este đều tác dụng với dung dịch kiềm gọi chung là phản ứng xà phòng hoá, đều tạo ra muối kiềm của axit hữu cơ. RCOOH RCOOM + H2O R – C – O – R/ + MOH > RCOOM + R/OH O Este có phản ứng thuỷ phân trong môi trường axit H2SO4 tạo ra rượu và axit. Phản ứng cháy của axit và este đơn chức no đều tạo ra CO2 và H2O có số mol bằng nhau. Tổng quát, một chất có công thức phân tử là CnH2nOx và mạch hở thì CnH2nOx có một nối trong công thức cấu tạo và khi cháy tạo ra CO2 và H2O có số mol bằng nhau. Bài toán áp dụng: Bài 1: Đốt cháy 3(g) một hợp chất hữu A cơ trong không khí thu được 4,4g CO2 và 1,8g H2O. a. Xác định CTPT của hợp chất hữu cơ A. Biết rằng tỷ khối của A so với H2 là 30. Viết CTCT có thể có của A. b. Nếu đem toàn bộ lượng khí CO2 ở trên tác dụng với 100 ml dd NaOH 1,5M thì thu được muối gì? Tính khối lượng của mỗi muối. Hướng dẫn; a.Vì đốt cháy hợp chất hữu cơ A thu được CO2 và H2O nên chắc chắn trong A phải chứa hai nguyên tố là C và H có thể có O. Số mol sản phẩm. 4,4 n 0,1mol => n n 0,1mol => m 0,1.12 1,2g CO2 44 C CO2 C 1,8 n 0,1mol n 2n 0,2mol m 0,2.1 0,2g H 2O 18 H H 2O H Ta có: mC mH 2,4 0,2 2,6(g) mA 6g Do đó trong A phải chứa nguyên tố O mO mA (mC mH ) 3 (1,2 0,2) 1,6(g) 1,6 n 0,1(mol) O 16 Tỉ lệ : nC : nH : nO 0,1: 0,2 : 0,1 1: 2 :1 Công thức đơn giản nhất của A là CH2O. Đặt công thức tổng quát của A là ( CH2O)n có mA =30n Theo công thức dA/ = 30.2 = 60 =>30n = 60 => n = 2. H 2 Vậy công thức phân tử của A là C2H4O2. b. nNaOH 0,1.1,5 0,15mol . Phương trình phản ứng: CO2 + NaOH NaHCO3 Trước phản ứng: 0,1 0,15 Phản ứng: 0,1 0,1 127
14. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 Sau phản ứng : 0 0,05 0,1 Tiếp tục có phản ứng: NaHCO3 + NaOH  Na2CO3 + H2O Trước phản ứng: 0,1 0,05 0,05 0,05 Sau phản ứng 0,05 0 0,05 Ta thu được 2 muối: NaHCO3 và Na2CO3 có khối lượng là: m 0,05.84 4,2g NaHCO3 m 0,05.106 5,3g Na2CO3 Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,4g hợp chất hữu cơ Y chứa C, H, O cần vừa đủ 5,6 lít khí Ôxi (ĐKTC), thu được khí CO2 và hơi nước với thể tích bằng nhau. a) Xác định công thức phân tử của Y, biết rằng khối lượng phân tử của Y là 88 đvc. b) Cho 4,4gam Y tác dụng hoàn toàn với một lượng vừa đủ dung dịch NaOH sau đó làm bay hơi hổn hợp thu được m1 gam hơi của một rượu đơn chức và m2 gam muối của một A xit hữu cơ đơn chức. Số nguyên tử các bon ở trong rượu và A xít thu được bằng nhau. Hãy xác định công thức cấu tạo và tên gọi của Y. Tính lượng m1 và m2 Hướng dẫn: a/ Gọi công thức phân tử của chất Y là CxHyOz. Phản ứng đốt cháy Y: y z t0 y CxHyOz + (x+ - )O2  xCO2+ H2O. (1) 4 2 2 y (0.05mol) 0.25mol 0.05x 0.05 2 4.4 5.6 Tính nY= 0.5mol ; nO2= 0.25(mol) 88 22.4 y nCO2=0.05x ; nH2O=0.05 2 Vì thể tích CO2bằng thể tích hơi nước, do đó ta có: y 0.05x = 0.05 y=2x (2) 2 y z nO2=(x+ - )0.05=0.25 (3) 4 2 Thay (2) vào (3) ta có: 3x -z=10 (4) Khối lượng phân tử của Y=12x+y+16z =88 (5) Từ các phương trình (2,3,4,5) ta có: x = 4 ; y = 8; z = 2 Vậy công thức phân tử của Y là: C4H8O2 b/ Phản ứng với NaOH Vì Y(C4H8O2) + NaOH Rượu (m1gam) + muối(m2gam) nên Y phải là một este vì số 4 nguyên tử cacbon trong rượu =số nguyên tử các bon trong axit = = 2 nguyên tử C 2 Do đó công thức của rượu là C2H5OH với m1= 0.05 46 = 23g Công thức axít là CH3COOH Với m2= 0.05 82 =4.1g CH3COONa Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam chất A, thu được 2,24 lít CO 2 (ở đktc) và 1,8g nước. Tỷ khối hơi của A so với Mêtan là 3,75. Tìm công thức cấu tạo của A biết A tác dụng được với NaOH. 128
15. CHUYÊN ĐỀ BDHSG HÓA 8 Hướng dẫn: Ta có. 2,24 n 0,1mol mC = 1,2g CO2 22,4 1,8 n 0,1mol m 0,2g H2O 18 H mO = 3 - (1,2 + 0,2) = 1,6g Đặt công tác của A là: CxHyO2, theo bài ra ta có: MA = 3,75 . 16 = 60 (g) 12y y 162 60 Ta có: 1,2 0,2 1,6 3 Giải ra ta được: x = 2, y = 4, z = 2 CTTQ của A là: C2H4O2 A Có các CTCT: CH3COOH và HCOOC2H5 Vì A phản ứng được với NaOH nên A có thể là CH3COOH và HCOOC2H5 (axit axetic) * CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O * HCOOCH3 + NaOH HCOONa + CH3OH 129