Đề bài
Hỗn hợp A chứa 3 ankin với tổng số mol là 0,10 mol. Chia A làm hai phần như nhau. Đốt cháy hoàn toàn phần 1, thu được 2,34 g nước. Phần 2 tác dụng với 250 ml dung dịch AgNO3 0,12M trong NH3 tạo ra 4,55 gam kết tủa.
Hãy xác định công thức cấu tạo, tên và phần trăm về khối lượng của từng chất trong hỗn hợp A, biết rằng ankin có phân tử khối nhỏ nhất chiếm 40% số mol của A.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
+) Dựa vào phương trình đốt cháy ankin => khoảng chặn của số nguyên tử cacbon trong A.
+) Dựa vào dữ kiện đề bài, ;ập phương trình toán học, biện luận để tìm ra công thức phân tử của các ankin.
=> phần trăm về khối lượng của từng chất trong hỗn hợp A
Lời giải chi tiết
Số mol ankin trong mỗi phần = \(\dfrac{{0,1}}{2}\) = 0,05 (mol).
Khi đốt cháy hoàn toàn phần (1) :
\({C_{\overline n }}{H_{2\overline n - 2}} + \dfrac{{3\overline n - 1}}{2}{O_2} \to \overline n C{O_2} + (\overline n - 1){H_2}O\)
Cứ 1 mol \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n - 2}}\) tạo ra \((\overline n - 1)\) mol H2O
Cứ \({0,5.10^{ - 1}}\) mol \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n - 2}}\) tạo ra \(\dfrac{{2,34}}{{18}}\) = 0,13 mol H2O
Như vậy trong hỗn hợp A phải có ankin có số nguyên tử cacbon nhỏ hơn 3,6 tức là phải có \({C_2}{H_2}\) hoặc \({C_3}{H_4}\).
Nếu có \({C_2}{H_2}\) thì số mol chất này ở phần 2 là : 0,05.\(\dfrac{{40}}{{100}}\) = 0,02 (mol).
Khi chất này tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 :
\({C_2}{H_2} + 2AgN{O_3} + 2N{H_3} \to {C_2}A{g_2} \downarrow + 2N{H_4}N{O_3}\)
0,02 mol 0,02 mol 0,02 mol
Khối lượng 0,02 mol C2Ag2 là : 0,02.240 = 4,8 (g) > 4,55 g.
Vậy hỗn hợp A không thể có \({C_2}{H_2}\) mà phải có \({C_3}{H_4}\).
Khi chất này tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 :
\({C_3}{H_4} + AgN{O_3} + N{H_3} \to {C_3}{H_3}Ag \downarrow + N{H_4}N{O_3}\)
0,02 mol 0,02 mol 0,02 mol
Khối lượng C3H3Ag là 0,02.147 = 2,94 (g).
Số mol AgNO3 đã phản ứng với các ankin là : 0,25.0,12 = 0,03 (mol) : trong đó lượng AgNO3 tác dụng với \({C_3}{H_4}\) là 0,02 mol, vậy lượng AgNO3 tác dụng với ankin khác là 0,01 mol.
Trong phần 2, ngoài 0,02 mol \({C_3}{H_4}\) còn 0,03 mol 2 ankin khác. Vậy mà lượng AgNO3 phản ứng chỉ là 0,01 mol, do đó trong 2 ankin còn lại, chỉ có 1 chất có phản ứng với AgN03, 1 chất không có phản ứng :
\({C_n}{H_{2n - 2}} + AgN{O_3} + N{H_3} \to {C_n}{H_{2n - 3}}Ag \downarrow + N{H_4}N{O_3}\)
0,01 mol 0,01 mol 0,01 mol
Khối lượng 0,010 mol CnH2n-3Ag là : 4,55 - 2,94 = 1,61(g).
Khối lượng 1 mol \({C_n}{H_{2n - 3}}Ag\) là 161 g.
14n + 105 = 161 \( \Rightarrow \) n = 4.
Công thức phân tử là C4H6 và CTCT : \(C{H_3} - C{H_2} - C \equiv CH\,\,(but - 1 - in)\)
Đặt công thức chất ankin chưa biết là \({C_{n'}}{H_{2n' - 2}}\) :
\({C_3}{H_4} + 4{O_2} \to 3C{O_2} + 2{H_2}O\)
0,02 mol 0,04 mol
\({C_4}{H_6} + 5,5{O_2} \to 4C{O_2} + 3{H_2}O\)
0,01 mol 0,03 mol
\({C_{n'}}{H_{2n' - 2}} + \dfrac{{3n' - 1}}{2}{O_2} \to n'C{O_2} + (n' - 1){H_2}O\)
0,02 mol 0,02(n' - 1) mol
Tổng số mol \({H_2}O\) : 0,04 + 0,03 + 0,02(n' - 1) = 0,13 \( \Rightarrow \) n' = 4.
Chất ankin thứ ba có CTPT \({C_4}{H_6}\) nhưng không tác dụng với AgNO3 nên CTCT là \(C{H_3} - C \equiv C - C{H_3}\,\,(but - 2 - in)\)
Thành phần về khối lượng:
Propin chiếm : 33,1%; but-1-in : 22,3%; but-2-in : 44,6%.
