Đề bài
Hỗn hợp M ở thể lỏng, chứa hai hợp chất hữu cơ kế tiếp nhau trong một dãy đồng đẳng. Nếu làm bay hơi 2,58 g M thì thể tích hơi thu được đúng bằng thể tích của 1,40 g khí N2 ở cùng điều kiện. Đốt cháy hoàn toàn 6,45 g M thì thu được 7,65 g H2O và 6,72 lít CO2 (đktc).
Xác định công thức phân tử và phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
+) Tính số mol 2 chất có trong 6,45 g M
+) Khi đốt hỗn hợp M, thu được CO2 và H2O ; vậy các chất trong hỗn hợp phải chứa C và H, có thể có O. Công thức phân tử hai chất đó là CxHyOz và Cx+1Hy+2Oz (x, y nguyên và > 0 ; z nguyên và > 0).
+) Giả sử trong 6,45 g M có a mol CxHyOz và b mol Cx+1 Hy+2Oz
+) PTHH:
CxHyOz+(x+y4−z2)O2→xCO2+y2H2O
Cx+1Hy+2Oz+(x+y4−z2+1,5)O2→(x+1)CO2+y+22H2O
+) Dựa vào PTHH và dữ kiện đề bài lập hệ phương trình, biến đổi hệ phương trình để tìm a, b, x, y → CTPT các chất trong M
+) Tính thành phần phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M.
Lời giải chi tiết
Số mol 2 chất trong 2,58 g M : 1,428 = 0,05 (mol).
Số mol 2 chất trong 6,45 g M : 0,05.6,452,58 = 0,125 (mol).
Khi đốt hỗn hợp M, thu được CO2 và H2O ; vậy các chất trong hỗn hợp phải chứa C và H, có thể có O. Hai chất lại kế tiếp nhau trong một dãy đồng đẳng (nghĩa là hơn nhau 1 nhóm CH2) nên công thức phân tử hai chất đó là CxHyOz và Cx+1Hy+2Oz (x, y nguyên và > 0 ; z nguyên và > 0).
Giả sử trong 6,45 g M có a mol CxHyOz và b mol Cx+1 Hy+2Oz:
{a+b=0,125(1)(12x+y+16z)a+(12x+y+16z+14)b=6,45(2)
CxHyOz+(x+y4−z2)O2→xCO2+y2H2O
a mol xa mol ya2 mol
Cx+1Hy+2Oz+(x+y4−z2+1,5)O2→(x+1)CO2+y+22H2O
b mol (x+1)b mol (y+2)b2
Số mol CO2: xa + (x + 1)b = 6,7222,4 = 0,3 (mol) (3)
Số mol H2O: ya+(y+2)b2=7,6518 = 0,425 (mol)
⇒ ya + (y + 2)b = 0,85 (4)
Giải hệ phương trình :
Biến đổi (3) ta có x(a + b) + b = 0,300 <=>b = 0,300-0,125x
0 < b < 0,125 ⇒ 0 < 0,300 - 0,125x < 0,125 <=>1,40 < x < 2,40
⇒ x = 2 ; b = 0,300 - 0,125x 2 = 0,05.
⇒ a = 0,125 - 0,05 = 0,075.
Thay giá trị của a và b vào (4) ta có :
0,0750y + 0,0500(y + 2) = 0,85
⇒ y = 6.
Thay giá trị của a, b, x, y vào (2) ta tìm được z = 1.
Thành phần hỗn hợp M :
Khối lượng C2H6O chiếm 0,075.466.45. 100% = 53,5%.
Khối lượng C3H8O chiếm 0,05.606.45. 100% = 46,5%.
