Bài tập phản ứng crackinh ankan

Vì butan dư chiếm 71,60% về khối lượng các ankan nên m_{butan dư} = 162.71,60% = 115,992 (gam)

→ n_{butan dư} = 2 mol

C₄H₁₀ → CH₄ + C₃H₆

x →          x        x mol

C₄H₁₀ → C₂H₆ + C₂H₄

y →          y         y mol

Hỗn hợp X gồm 5 hiđrocacbon là x mol CH₄, x mol C₃H₆, y mol C₂H₆, y mol C₂H₄ và 2 mol C₄H₁₀ dư.

→ m_CH4 + m_C2H6 + m_{C4H10 dư} = 16x + 30y + 58.2 = 162 gam

→ 16x + 30 y = 46 (1)

Ta có khối lượng mol trung bình của X là 116/3 nên:

\(\overline M  = \frac{{16x + 42x + 30y + 28y + 2.58}}{{x + x + y + y + 2}} = \frac{{116}}{3}\) → 58x + 58y = 116 (2)

Giải hệ (1) và (2) ta có x = 1 mol và y = 1 mol.

=> m = m_{C4H10 ban đầu} = m_{C4H10 phản ứng} + m_{C4H10 dư}

= 58x + 58y + 116 = 232 (gam)

Gọi công thức phân tử của ankan là C_nH_2n+2 (n≥1)

Gọi số mol dẫn xuất monoclo C_nH_2n+1Cl và điclo C_nH_2nCl₂ lần lượt là 2x, 3x mol

Khí Z gồm HCl, Cl₂, ankan dư tham gia phản ứng với NaOH hình thành muối NaCl và NaClO.

=> n_NaCl + n_NaClO = 0,2.0,6 = 0,12 mol

Bảo toàn nguyên tố Cl ta có: 2n_Cl2 = n _{dx monoclo} + 2n _{dx điclo} + n_NaCl + n_NaClO

=> 2.0,1 = 2x + 2.3x + 0,12 → x = 0,01 mol

Ta có: n_ankan + n_Cl2 = n_Y + n_Z → n_ankan = 0,15 + 0,05 - 0,1 = 0,1 mol

Vậy % số mol của ankan đó trong hỗn hợp X là: \(\frac{{0,1}}{{0,1 + 0,1}}.100\%  = 50\% \)

Ta có: m_{hỗn hợp Y} = m_CnH2n+1Cl + m_CnH2nCl2 = 2x.(14n+36,5) + 3x.(14n+71) = 4,26 gam

→ 0,02.(14n+36,5) + 0,03(14n+71) = 4,26 → n = 2 → Công thức phân tử của ankan là C₂H₆ (etan).

Giả sử hỗn hợp khí ban đầu là 1 mol

BTKL: m_X = m_Y = 1.20,25.2 = 40,5 (gam) → n_Y = 1,25 mol

Ta có: n_H2 = n_Y - n_X = 1,25 - 1 = 0,25 (mol)

Hiệu suất phản ứng đề hiđro hóa là:  

\(H = \frac{{0,25}}{1}.100\%  = 25\% \)

Xét X gồm 1 mol butan và 2 mol heptan n_X = 3 mol → m_X = 258 gam

BTKL: m_Y = m_X = 258 gam

- Trường hợp tạo ra số mol sản phẩm ít nhất:

Khi cracking C₄H₁₀ và C₇H₁₆ thì xảy ra phương trình dạng tổng quát sau:

C_nH_2n+2 → C_aH_2a + C_bH_2b+2

Ta có: n_Y = 2.n_X  = 6 mol

→ M_Y = 258 / 6 = 43

- Trường hợp tạo ra số mol sản phẩm lớn nhất là:

C₄H₁₀ → C₂H₄ + C₂H₆

C₇H₁₆ → 3C₂H₄ + CH₄

→ n_Y = 10 mol → M_Y = 258 / 10 = 25,8

Vậy 25,8 ≤ M_Y ≤ 43.

Do thành phân nguyên tố C, H không đổi nên đốt cháy hỗn hợp A cũng chính là đốt C₄H₁₀.

BTNT "H": C₄H₁₀ → 5H₂O

=> n_C4H10 = n_H2O/5 = 0,1 mol => m_C4H10 = 0,1.58 = 5,8 gam

Bước 1: Tính n_CO2 và n_H2O

- Đốt cháy Y cũng như đốt cháy X.

X + O₂ → CO₂ + H₂O

- Ta có: n_CO2 = n_CaCO3 = 0,4 mol.

- m_giảm = m_CaCO3 – m_CO2 – m_H2O ⟹ m_H2O = 40 – 0,4.44 – 13,4 = 9 gam

⟹ n_H2O = 9/18 = 0,5 mol.

Bước 2: Tính n_X

- Đốt cháy ankan X ⟹ n_X = n_H2O – n_CO2 = 0,1 mol.

Bước 3: Xác định CTPT của X

- Gọi công thức phân tử của X là C_nH_2n+2 (n ≥ 1)

- Bảo toàn nguyên tố C ⟹ n = n_CO2/n_X = 4.

Vậy CTPT của ankan là C₄H₁₀.