Phản ứng thế và phản ứng oxi hóa ankan

Ankan X là chất khí ở điều kiện thường nên số nguyên tử C ≤ 4

→ X phản ứng với clo tạo ra 2 dẫn xuất monoclo

→ X có thể có các công thức cấu tạo:

CH₃-CH₂-CH₃

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

(CH₃)₃CH

Vậy có 3 chất thỏa mãn điều kiện trên.

Ankan X có một nguyên tử cacbon bậc III, một nguyên tử cacbon bậc II, còn lại là các nguyên tử cacbon bậc 1. Do đó X có công thức cấu tạo là :

CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CH₃

Vậy khi cho X tác dụng với clo tỉ lệ 1:1:

Có 4 vị trí nguyên tử Cl có thể thế vào. Vậy có 4 dẫn xuất monoclo là đồng phân cấu tạo của nhau.

Số mol ankan bằng số mol dẫn xuất và bằng: \(n = \frac{{PV}}{{RT}} = \frac{{5,6.2,2}}{{\frac{{22,4}}{{273}}.(273 + 27,3)}} = 0,5\). (Hằng số \({\rm{R }} = \frac{{{\rm{22,4}}}}{{{\rm{273}}}} \approx 0,082.\))

Công thức dẫn xuất là C_nH_2n+2-xCl_x có khối lượng phân tử: 14n + 2 - x + 35,5x = 99.

Vậy x = 2, n = 2 là phù hợp.

Hiđrocacbon Y mạch hở chỉ chứa liên kết σ => Y là ankan

Đặt công thức của Y là C_nH_2n+2 (n≥1)

Trong phân tử ankan, liên kết C-C và C-H đều chứa 1 liên kết σ

+ n nguyên tử C tạo thành (n-1) liên kết C-C

+ (2n+2) nguyên tử H tạo thành (2n+2) liên kết C-H

 => ∑ σ = (n-1) + (2n+2) = 19 => n = 6

Vậy công thức ankan là C₆H₁₄.

Khi đem C₆H₁₄ tham gia phản ứng thế với clo thì thu được 2 sản phẩm thế monoclo nên công thức cấu tạo của C₆H₁₄ thỏa mãn là

Chất Y có tên là 2,3-đimetylbutan.

1. Đặt công thức của A là: \({C_x}{H_y}\) (trong đó x và y chỉ nhận giá trị nguyên, dương) và thể tích của A đem đốt là a (lít), (a>o). Phản ứng đốt cháy A.

C_xH_y + (x+y/4)O₂ → xCO₂ + y/2 H₂O (1)

  a         a(x+y/4)          ax         ay/2           (lít)

=> \(a + 2a(x + \frac{y}{4}) = ax + a\frac{y}{2} + a(x + \frac{y}{4}) \Leftrightarrow y = 4\) (I)

Sau khi ngưng tụ hơi nước thì thể tích giảm 40% do vậy:

\({V_{{H_2}O}} = \frac{{40}}{{100}}[a + 2a(x + \frac{y}{4})]\)

Mặt khác theo (1) thì \({V_{{H_2}O}} = a\frac{y}{2}\). Nên ta có phương trình: \(a\frac{y}{2} = \frac{{40}}{{100}}[a + 2a(x + \frac{y}{4})]\)(II)

Thay (I) vào (II) ta có => x = 1 => Công thức phân tử của A là CH₄                                   

2. \({n_{C{H_4}}} = \frac{{8,96}}{{22,4}} = 0,4(mol);{n_{Ca{{(OH)}_2}}} = \frac{{22,2}}{{74}} = 0,3(mol)\)

n_CO2 = n_CH4 = 0,4 mol (mol). Xét tỷ lệ \(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{Ca{{(OH)}_2}}}}}\) ta thấy \(1 \le \frac{{0,4}}{{0,3}} \le 2\). 

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (2)

0,4                  0,4        0,8                     (mol)

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O (3)

     0,3         0,3        0,3                         (mol)

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂ (4)

   0,1        0,1                      0,1              (mol)

Theo (3) n_CaCO3 = n_CO2 = n_Ca(OH)2 = 0,3 mol

Số mol CO₂ tham gia phản ứng ở (4) là: (0,4 - 0,3) = 0,1 (mol). Theo (4) => n_CaCO3 = n_CO2 = 0,1 mol.

Vậy số mol CaCO₃ không bị hòa tan sau phản ứng (4) là:

n_CaCO3 = 0,3 - 0,1 = 0,2 mol.

Ta có: Δm _dd = m_CO2 + m_H2O - m_CaCO3 = 0,4.44 + 0,8.18 - 0,2.100 = 12 gam > 0

=> m = 12 gam.

n_O2 = 25,76/22,4 = 1,15 mol

Đặt n_CO2 = x và n_H2O = y (mol)

+ BTKL: m_CO2 + m_H2O = m_X + m_O2

=> 44x + 18y = 10,2 + 1,15.32 (1)

+ BTNT "O": 2n_CO2 + n_H2O = 2n_O2

=> 2x + y = 2.1,15 (2)

Giải hệ thu được x = 0,7 và y = 0,9

Hấp thụ sản phẩm cháy vào nước vôi trong dư thì :

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O

Ta thấy: n_CaCO3 = n_CO2 = 0,7 mol

Suy ra m = m_CaCO3 = 0,7.100 = 70 gam