Bài tập amin

Amin X no, mạch hở có CTPT dạng C_nH_2n+2+kN_k (k là số chức amin)

Bảo toàn nguyên tố ta có :

\({n_{C{O_2}}} = {n_C}\,\, \to \,\,x = \,na (mol)\)

\({n_{{H_2}O}} = \dfrac{{{n_H}}}{2}\,\, \to \,\,y = \,na + a + a. \dfrac{k}{2}\,\,\,mol;\,\)

\({n_{{N_2}}} = \dfrac{{{n_N}}}{2} \to \,\,\,z = a. \dfrac{k}{2}\,\,mol\)

→ y = x + a + z hay a = y – x – z

Cách 1: lập tỉ lệ n_c : n_H

Theo giả thiết ta có

\({n_C} = {n_{C{O_2}}} = \dfrac{{8,96}}{{22,4}} = 0,4\,\,mol;\,\,{n_H} = 2.{n_{{H_2}O}} = 2.\dfrac{{9,9}}{{18}} = 1,1\,\,mol;\,\,\)

→ n_C : n_H = 0,4 : 1,1 = 4 : 11

Dựa vào đáp án → CTPT của amin là C₄H₁₁N

Cách 2:

Vì amin no, mạch hở, đơn chức nên \({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = 1,5{n_{a\min }}\)

\( \to {n_{a\min }} = \dfrac{{{n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}}}}{{1,5}} = \dfrac{{0,55 - 0,4}}{{1,5}} = 0,1\,\,mol\)

→ Số C trong amin =\(\dfrac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_X}}} = \dfrac{{0,4}}{{0,1}} = 4\)

     Số H trong amin = \(\frac{{2{n_{{H_2}O}}}}{{{n_X}}} = \dfrac{{0,55.2}}{{0,1}} = 11\).

Vậy CTPT của X là C₄H₁₁N

Cách 1 : lập tỉ lệ mol n_C : n_H : n_N

Theo giả thiết ta có :

\(\begin{array}{l}{n_C} = {n_{C{O_2}}} = \dfrac{{16,8}}{{22,4}} = 0,75\,\,mol;\,\,{n_H} = 2.{n_{{H_2}O}} = 2.\dfrac{{20,25}}{{18}} = 2,25\,\,mol;\,\,\\{n_N} = 2.{n_{{N_2}}} = 2.\dfrac{{2,8}}{{22,4}} = 0,25\,\,mol.\end{array}\)

\( \Rightarrow {n_C}:{n_H}:{n_N} = 0,75:2,25:0,25 = 3:9:1\)

      Vậy CTPT của X là C₃H₉N.

Cách 2 : bảo toàn nguyên tố N : \({n_X} = {n_N} = 2{n_{{N_2}}}\)

Đối với các amin đơn chức thì phân tử có một nguyên tử N :

Bảo toàn nguyên tử N : \({n_X} = {n_N} = 2{n_{{N_2}}} = 0,25\,\,mol\)

→ Số C trong amin =\(\dfrac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_X}}} = \dfrac{{0,75}}{{0,25}} = 3\);

     Số H trong amin = \(\dfrac{{2{n_{{H_2}O}}}}{{{n_X}}} = \dfrac{{2,25}}{{0,25}} = 9\)

Vậy CTPT của X là C₃H₉N

(CH₃)₂NH là amin bậc 2 có lực bazơ mạnh hơn amin bậc 1 và mạnh hơn amoniac

→ Chất có lực bazơ mạnh nhất là (CH₃)₂NH

\({n_{C{O_2}}} = \dfrac{{31,68}}{{44}} = 0,72\,\,mol;\,\,\,{n_{{H_2}O}} = \dfrac{{7,56}}{{18}}\)= 0,42 mol

Bảo toàn nguyên tử oxi ta có :\(2{n_{{O_2}}} = 2{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}} \to \,\,{n_{{O_2}}} = \dfrac{{2{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}}}}{2} = \dfrac{{2.0,72 + 0,42}}{2} = 0,93\,\,mol\)

\(\to \,\,{V_{{O_2}}} = 22,4.0,93 = 20,832\) lít

Gốc C₂H₅- đẩy e mạnh hơn gốc CH₃- do đó lực bazơ của C₂H₅NH₂ > CH₃NH₂ và (C₂H₅)₂NH > (CH₃)₂NH

Do tính bazơ của amin bậc 2 mạnh hơn amin bậc 1 nên

→ thứ tự sắp xếp là : (C₂H₅)₂NH > (CH₃)₂NH > C₂H₅NH₂ > CH₃NH₂ > NH₃

\({n_C} = {n_{C{O_2}}} = \dfrac{{17,6}}{{44}} = 0,4\,\,mol;\,\,{n_H} = 2.{n_{{H_2}O}} = 2.\dfrac{{12,6}}{{18}} = 1,4\,\,mol\).

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với oxi suy ra :

\({n_{{O_2}\,(kk)}} = \dfrac{{2.{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}}}}{2} = 0,75\,\,mol \Rightarrow {n_{{N_2}\,(kk)}} = 0,75.4 = 3\,\,mol.\,\)\( \to \,\,{n_{N\,(hchc)}} = 2.(\dfrac{{69,44}}{{22,4}} - 3) = 0,2\,mol\, \Rightarrow {n_C}:{n_H}:{n_N} = 0,4:1,4:0,2 = 2:7:1.\)

Căn cứ vào các phương án ta thấy công thức của X là C₂H₅NH₂.

Nito không bị hấp thụ bởi Ca(OH)₂ => khí thoát ra khỏi bình là khí N₂

Bảo toàn nguyên tử N : \({n_{N\,\,(trong\,\,X)}} = 2{n_{{N_2}}} = \frac{{0,448}}{{22,4}}\, = 0,02\,mol\)

m_{kết tủa} = \({m_{CaC{{\rm{O}}_3}}} = \dfrac{4}{{100}} = 0,04\,\,mol\,\, \to \,\,{n_{C{O_2}}} = 0,04\,\,mol\)

m_{bình tăng} = \({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}} = 3,2\,\,gam\,\, \to \,\,{m_{{H_2}O}} = 3,2 - 0,04.44 = 1,44\,\,gam\,\, \to \,\,{n_{{H_2}O}} = 0,08\,\,mol\)

→ n_C : n_H : n_N = 0,04 : 0,16 : 0,04 = 1 : 4 : 1

=> CTĐGN của X là CH₄N

=> CTPT của X là C₂H₈N₂

Vì gốc C₆H₅- hút e nên lực bazơ của (C₆H₅)₃N < (C₆H₅)₂NH < C₆H₅NH₂

NH₃ không có gốc đẩy hay hút e

→ thứ tự sắp xếp theo lực bazơ giảm là (4), (1), (3), (2)

\({n_{{O_2}}} = \dfrac{{10,08}}{{22,4}} = 0,45\,\,mol\)

Gọi số mol của CO₂, H₂O và N₂ lần lượt là a, b, c mol

Bảo toàn nguyên tố oxi : \(2{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}} = 2{n_{{O_2}}}\)→ 2a + b = 0,9 (1)

Bảo toàn khối lượng : m_amin = m_C + m_H + m_N → 12a + 2b + 28c = 6,2  (2)

Vì đốt cháy amin no, mạch hở, đơn chức nên ta có :

\({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = 1,5{n_{a\min }}\)và \({n_{{N_2}}} = \dfrac{1}{2}{n_{a\min }}\)→ \({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = 3{n_{{N_2}}}\)

→ b – a = 3c  (3)

Từ (1), (2) và (3) → \(\left\{ \begin{array}{l}a = 0,2\\b = 0,5\\c = 0,1\end{array} \right.\)

→ n_C : n_H : n_N = 0,2 : 0,5.2 : 0,1.2 = 1 : 5 : 1

→ công thức phân tử của amin là CH₃NH₂

Gốc C₆H₅CH₂- là gốc đẩy e yếu

Vì CH₃- (gốc đẩy e) đính vào vòng nên p-CH₃C₆H₄- hút e yếu hơn gốc C₆H₅-

→ lực bazơ của C₆H₅NH₂ yếu hơn p-CH₃C₆H₄NH₂

(C₆H₅)₂NH có 2 gốc C₆H₅- hút e nên lực bazơ của (C₆H₅)₂NH yếu hơn C₆H₅NH₂

→ Chất có tính bazơ yếu nhất là (C₆H₅)₂NH

Sơ đồ phản ứng :

\(\begin{align}&\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{{C}_{\overline{n}}}{{H}_{2\overline{n}\,+\,3}}N\,\,\xrightarrow{{{O}_{2}},\,{{t}^{o}}}\,\,\overline{n}C{{O}_{2}}\,\,\,+\,\,\,\,\dfrac{2\overline{n}\,+3}{2}\,{{H}_{2}}O\,\,\,\,+\,\,\,\,\,\dfrac{1}{2}\,{{N}_{2}} \\ & mol:\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,2\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \\ \end{align}\)

            Ta có: \(0,2\overline{n}\,=\,0,1.\dfrac{2\overline{n}\,+\,3}{2}\,\Rightarrow \,\overline{n}\,=\,1,5.\)

      Vậy công thức phân tử của 2 amin là CH₅N và C₂H₇N.

(1) NH₃ không có gốc đẩy hay hút e

(2) C₆H₅NH₂ có nhóm C₆H₅- hút e

(3) p-NO₂C₆H₄NH₂ :

Vì NO₂- (gốc hút e) đính vào vòng nên p-NO₂C₆H₄- hút e mạnh hơn gốc C₆H₅-

→ lực bazơ của p-NO₂C₆H₄NH₂ yếu hơn C₆H₅NH₂ → (3) < (2)

(4) p-CH₃C₆H₄NH₂

Vì CH₃- (gốc đẩy e) đính vào vòng nên p-CH₃C₆H₄- hút e yếu hơn gốc C₆H₅-

→ lực bazơ của p-CH₃C₆H₄NH₂ mạnh hơn C₆H₅NH₂ → (2) < (4)

(5) CH₃NH₂ có nhóm đẩy e

(6) (CH₃)₂NH có 2 nhóm CH₃- đẩy e → lực bazơ mạnh hơn CH₃NH₂  → (5) < (6)

→ thứ tự sắp xếp là :  3 < 2 < 4 < 1 < 5 < 6

  A là đồng đẳng của anilin nên công thức của A là C_nH_2n-7NH₂, (n ≥ 7, nguyên)

  B là đồng đẳng của metylamin nên công thức của B là C_mH_2m+1NH₂, (m ≥ 2, nguyên).

      Ta có: \({{n}_{A}}=2.{{n}_{{{N}_{2}}}}=2.0,015=0,03\,mol\Rightarrow {{M}_{A}}=14n+9=\dfrac{3,21}{0,03}=107\,gam/mol\,\Rightarrow n=7.\)

      Sơ đồ phản ứng :

\({{C}_{m}}{{H}_{2m+1}}N{{H}_{2}}\,\xrightarrow{{{O}_{2}},\,{{t}^{o}}}\,mC{{O}_{2}}+\dfrac{2m+3}{2}{{H}_{2}}O+\dfrac{1}{2}{{N}_{2}}\)

\({{V}_{C{{O}_{2}}}}:{{V}_{{{H}_{2}}O}}=2:3\Rightarrow m=3\)

      CTCT phù hợp của A, B lần lượt là :

Sắp xếp theo chiều tính bazơ tăng : các chất xếp sau có tính bazơ mạnh hơn chất trước

A, B sai vì đimetylamin có 2 gốc CH₃- đẩy e nên tính bazơ mạnh hơn etylamin chỉ có 1 gốc C₂H₅- đẩy e

C sai vì NH₃ không có gốc đẩy hay hút e nên tính bazơ mạnh hơn p-nitroanilin có gốc p-NO₂C₆H₄ hút e

D đúng vì

p-nitroanilin có gốc NO₂- (gốc hút e) đính vào vòng nên p-NO₂C₆H₄- hút e mạnh hơn gốc C₆H₅-

→ lực bazơ của p-NO₂C₆H₄NH₂ yếu hơn C₆H₅NH₂

đimetylamin có 2 gốc CH₃- đẩy e nên tính bazơ mạnh hơn etylamin chỉ có 1 gốc C₂H₅- đẩy e

Theo giả thiết ta có:

$\begin{array}{l}{n_{{H_2}O}} = 0,9\,\,mol\,\,;\,\,{n_{C{O_2}}} = 0,6\,\,mol\,\,;\,\,{n_N} = \frac{{11,8 - 0,9.2 - 0,6.12}}{{14}} = 0,2\,\,mol\\ \Rightarrow {n_C}:{n_H}:{n_N} = 0,6:1,8:0,2 = 3:9:1.\end{array}$

Vậy công thức phân tử trung bình của ba amin là C₃H₉N thuộc dạng C_nH_2n+3N, suy ra ba amin thuộc loại amin no đơn chức và phải có ít nhất một amin có số C lớn hơn 3.

(1) NH₃ không có gốc đẩy hay hút e

(2) CH₃NH₂ có gốc CH₃- đẩy e → (2) > (1)

(3) KOH là bazơ mạnh nên có tính bazơ mạnh nhất trong các chất

(4) C₆H₅NH₂ có gốc C₆H₅- hút e → (1) > (4)

(5) (CH₃)₂NH có 2 gốc CH₃- đẩy e → lực bazơ mạnh hơn CH₃NH₂ → (5) > (2)

→ thứ tự sắp xếp theo chiều giảm dần là : (3), (5), (2), (1), (4)

Đặt CTPT trung bình của 2 amin là \({C_{\bar n}}{H_{2\bar n + 3}}N\).

      Theo giả thiết suy ra : \(14\bar n + 17 = 2.17,833 \Rightarrow \bar n = \frac{4}{3}\).

      Quy đổi hỗn hợp O₃, O₂ thành O, theo định luật bảo toàn khối lượng ta có .

      Sơ đồ phản ứng :

\(2{{C}_{{\bar{n}}}}{{H}_{2\bar{n}+3}}N\xrightarrow{{{t}^{o}}}2\bar{n}C{{O}_{2}}+(2\bar{n}+3){{H}_{2}}O+{{N}_{2}}\,\,\,\,(1)\)

mol :         1                          \(\bar{n}\)                       \(\dfrac{2\bar{n}+3}{2}\)

      Theo (1) ta có : 

\({n_{O\,\,pu }} = 2\overline n  + \dfrac{{2\overline n  + 3}}{2} = 5,5\,\,mol \Rightarrow {m_{\left( {{{\rm{O}}_{\rm{3}}},{\rm{ }}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}} \right)}} = {m_O} = 5,5.16 = 88\,\,gam \Rightarrow {n_{\left( {{{\rm{O}}_{\rm{3}}},{\rm{ }}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}} \right)}} = \frac{{88}}{{2.22}} = 2\,\,mol.\)

      Vậy V_Y  : V_X  = 1 : 2.

Đimetylamin có 2 gốc CH₃- đẩy e → lực bazơ mạnh hơn metylamin → (1) < (4)

Điphenylamin có 2 gốc C₆H₅- hút e → lực bazơ yếu hơn phenylamin → (3) < (2)

→ thứ tự tăng dần lực bazơ là : (3) < (2) < (1) < (4)

Gọi CTPT trung bình cho 2 amin là \({C_{\bar n}}{H_{2\bar n + 3}}N\)

Giả sử lấy 1 mol amin

Bảo toàn nguyên tố C : \({n_{C{O_2}}} = \bar n\)

Bảo toàn nguyên tố H : \({n_{{H_2}O}} = \dfrac{{2\bar n + 3}}{2}\)

Vì \({n_{C{O_2}}}:{n_{{H_2}O}}\)= 7 : 10 → \(10\bar{n}~=\text{ 7}\text{.}\dfrac{2\bar{n}+3}{2}\Rightarrow \bar{n}=3,5\)

→ 2 amin là C₃H₇NH₂ và C₄H₉NH₂