Bài tập đốt cháy amin

Đặt công thức của amin no, đơn chức, mạch hở là: C_nH_2n+1NH₂

Đặt mol CO₂ = 2(mol) → mol H₂O = 3 (mol)

2C_nH_2n+3N → 2nCO₂ + 2(n+1,5)H₂O + N₂

Ta có: n_Amin = (n_H2O - n_CO2)/1,5 = (3 - 2)/1,5 = 2/3 (mol)

=> n = n_CO2/ n_amin = 2/ (2/3) = 3

→ CTPT amin là C₃H₉N

Amin bậc 2 nên CTCT của amin là: CH₃-NH-C₂H₅: etylmetylamin

n­_CO2(đktc) = 4,48 : 22,4 = 0,2 (mol)

n_H2O = 4,95 : 18 = 0,275 (mol)

Đặt công thức amin no đơn chức mạch hở là C_nH_2n+3N: a (mol)

C_nH_2n+3N → nCO₂ + (n+1,5)H₂O

a                    a              a(n+1,5)  (mol)

\(\begin{gathered}{n_{a\min }} = \dfrac{{{n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}}}}{{1,5}} = \frac{{0,275 - 0,2}}{{1,5}} = 0,05\,(mol) \hfill \\ \to n = \dfrac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{a\min }}}} = \frac{{0,2}}{{0,05}} = 4 \hfill \\ \end{gathered} \)

Vậy công thức amin là C₄H₁₁N

Đặt công thức của hh 2 amin no, đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng là: \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n  + 3}}N\)

PTHH: \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n  + 3}}N + {O_2}\xrightarrow{{{t^0}}}\overline n C{O_2} + (\overline n  + 1,5){H_2}O\)

n_CO2(đktc) = 1,568/22,4 = 0,07 (mol)

n_H2O = 1,8/18 = 0,1 (mol)

Ta có: n_amin = (n_H2O – n_CO2)/1,5 = (0,1- 0,07)/1,5 = 0,02 (mol)

\(\overline n  = \frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{n\,a\min }} = \frac{{0,07}}{{0,02}} = 3,5\)

Vì 2 amin đồng đẳng kế tiếp nên CTPT 2 amin là C₃H₉N và C₄H₁₁N

CTCT amin bậc 2 của C₃H₉N: CH₃CH₂-NH-CH₃

CTCT amin bậc 2 của C₄H₁₁N: CH₃-CH₂-CH₂-NH-CH₃; CH₃-CH(CH₃)-NH-CH₃; C₂H₅-NH-C₂H₅

→ Tổng có 4 CTCT thỏa mãn.

Ta có: n_O2 = 0,6 mol; n_CO2­ = 0,3 mol

Bảo toàn nguyên tố O ta có 2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O → n_H2O = 0,6 mol

Đặt công thức chung của 2 amin no, đơn chức, mạch hở X và Y là C_nH_2n+3N

C_nH_2n+3N + (3n/2+3/4) O₂ → nCO₂ + (2n+3)/2 H₂O

Suy ra n_M = (n_H2O - n_CO2)/1,5 = 0,2 mol

Suy ra số nguyên tử C = n_CO2/n_M =0,3: 0,2 = 1,5

Do hai chất có cùng số mol nên X là CH₅N và Y là C₂H₇N (etylamin).

Đáp án A

Ta có: n_CO2 = 0,75 mol; n_N2 = 0,125 mol; n_H2O = 1,125 mol

Bảo toàn nguyên tố N ta có: n_{N (X)} = 2.n_N2 = 0,25 mol

Bảo toàn nguyên tố C ta có: n_{C (X)} = n_CO2 = 0,75 mol

Bảo toàn nguyên tố H ta có: n_{H (X)} = 2.n_H2O = 2.1,125 = 2,25 mol

Gọi công thức phân tử của amin X là C_xH_yN_z (x, y, z là số nguyên).

Ta có: x : y : z = n_C : n_H : n_N = 0,75 : 2,25 : 0,25 = 3 : 9 : 1

Do amin đơn chức nên công thức phân tử của amin X là C₃H₉N.

Vì X là amin đơn chức nên \(n_X=2n_{N_2}=2\times0,5=0,1\) mol

X là amin no đơn chức mạch hở nên X có CTPT là C_nH_2n+3N : 0,1 mol

\(n=\dfrac{{n_{CO_2}}}{{n_{amin}}} = \dfrac{{0,2}} {{0,1}}= 2 \)→ X là C₂H₇N

Đặt n_CO2 = a (mol) và n_H2O = b (mol)

Ta có hệ phương trình:

\(\left\{ \begin{gathered}{m_{hh}} = {m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}} = 19,5 \hfill \\ \xrightarrow{{BT\,:O}}2{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}} = 2{n_{{O_2}}} \hfill \\ \end{gathered}  \right. \Rightarrow \left\{ \begin{gathered} 44a + 18b = 19,5 \hfill \\ 2a + b = 2.0,475 \hfill \\ \end{gathered}  \right. \Rightarrow \left\{ \begin{gathered} a = 0,3 \hfill \\ b = 0,35 \hfill \\ \end{gathered}  \right.\)

=> n_C = n_CO2 = 0,3(mol)

n_H = 2n_H2O = 2.0,35 = 0,7 (mol)

n_N = 2n_N2 = 2.0,05 = 0,1 (mol)

Đặt công thức của amin là C_xH_yN_t

Ta có: n_C : n_H : n_N = 0,3 : 0,7 : 0,1

                              = 3 : 7 : 1

=> Công thức phân tử của amin là C₃H₇N

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

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

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

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

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

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

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.

  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 :

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.

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.

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

Khối lượng bình 2 tăng 21,12 gam \(\to {m_{C{O_2}}} = 21,12gam\,\, \to \,\,{n_{C{O_2}}} = 0,48\,\,mol\)

n_amin = 0,3 mol

\( \to \,\,\bar C = \dfrac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{a\min }}}} = \dfrac{{0,48}}{{0,3}} = 1,6\)

Vậy 2 amin là CH₃NH₂ và C₂H₅NH₂