Đề bài
Hỗn hợp M ở thể lỏng, chứa hai ankan. Để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M cần dùng vừa hết 63,28 lít không khí (đktc). Hấp thụ hết sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 lấy dư, thu được 36,00 g chất kết tủa.
1. Tính khối lượng hỗn hợp M biết rằng oxi chiếm 20,00% thể tích không khí.
2. Xác định công thức phân tử và phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M nếu biết thêm rằng hai ankan khác nhau 2 nguyên tử cacbon.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Cách 1:
1. +) Tính số mol O2 và CO2
+) Gọi CT trung bình của 2 ankan là: C¯nH2¯n+2
+) Viết PTHH:
C¯nH2¯n+2+3¯n+12O2→¯nCO2+(¯n+1)H2O
+) Dựa vào PTHH lập hệ phương trình 2 ẩn, giải phương trình → khối lượng của hỗn hợp M.
2. +) Dựa vào giá trị ¯n tìm được ở trên biện luận các trường hợp để tìm CTPT của 2 ankan.
+) Gọi số mol mỗi ankan là x, y (mol)
+) Lập hệ phương trình 2 ẩn → phần trăm khối lượng của từng chất.
Cách 2:
1. Ta có: Khối lượng M = khối lượng C + khối lượng H.
2. +) Tìm khối lượng trung bình của 1 mol ankan.
+) Do hai ankan khác nhau 2 nguyên tử cacbon nên ta có phương trình: 14n + 2 < ¯M < 14n + 30
+) Biện luận để tìm n → phần trăm khối lượng của từng chất.
Lời giải chi tiết
Số mol O2 : 63,28.20100.22,4 = 0,565 (mol)
Số mol CO2 = số mol CaCO3 = 36100 = 0,36 (mol).
Cách 1:
1. C¯nH2¯n+2+3¯n+12O2→¯nCO2+(¯n+1)H2O
a mol 3¯n+12a mol ¯na mol
{(3¯n+1)a2=0,565¯na=0,36⇒a=5.10−2;¯n=7,2
Khối lượng hỗn hợp M= (14¯n + 2)a = (14 . 7,2 + 2) . 5.10-2 =5,14(g).
2. Vì ¯n = 7,2 và hai ankan khác nhau hai nguyên tử cacbon nên có hai cặp chất phù hợp :
- C6H14 (x mol) và C8H18 (y mol).
{x+y=5.10−286x+114y=5,14⇒{x=2.10−2y=3.10−2
C7H16 (x mol) và C9H20 (y mol).
{x+y=5.10−2100x+128y=5,14⇒{x=4,5.10−2y=5.10−2
Nếu n = 6:
% về khối lượng của C6H14 trong hỗn hợp M : 2.10−2.865,14.100%=33,46%
% về khối lượng của C8H18 trong hỗn hợp M : 100% - 33,46% = 66,54%
Nếu n = 7:
Thành phần phần trăm về khối lượng của C7H16 trong hỗn hợp : 4,5.10−25,14.100%=87,55%
Thành phần phần trăm về khối lượng của C9H20 trong hỗn hợp : 100% - 87,55% = 12,45%
Cách 2:
1. Trong 0,36 mol CO2, khối lượng cacbon : 0,36 . 12 = 4,32 (g) và khối lượng oxi: 0,36 . 32 = 11,52 (g).
Khối lượng oxi trong nước là : 0,565 . 32, - 11,52 = 6,56 (g).
Khối lương hiđro (trong nước) : 6,56.216=0,82(g).
Khối lượng M = khối lượng C + khối lượng H = 4,32 + 0,82 = 5,14 (g)
2. Khi đốt 1 mol ankan, số mol H2O tạo ra nhiều hơn số mol CO2 là 1 mol. Khi đốt hỗn hợp M, số mol H2O nhiều hơn số mol CO2: 0,822−0,36=5.10−2(mol).
Vậy, hỗn hợp M có 5.10−2 mol ankan.
Khối lượng trung bình của 1 mol ankan : ¯M=5,145.10−2=102,8(g)
14n + 2 < 102,8 < 14n + 30 ⇒ 5,20 < n < 7,20
Đến đây có thể tìm được công thức phân tử và phần trăm khối lượng từng chất như ở cách thứ nhất.
