MỘT SỐ LƯU Ý KHI LÀM BÀI TẬP PHẦN HIDROCACBON

I. PHẢN ỨNG CỘNG HIDRO VÀO HIDROCACBON KHÔNG NO

Trong các phân tử của các HIDRO CACBON  ko no chứa LK đôi C=C(Trong đó có 1 LK δ và 1 LK π ), hoặc LK ba C=C(Trong đó có 1 δ LK  và 2 LK π). LK π là LK kém bền nên khi tham gia PƯ nên chúng dễ bị đứt ra để tạo thành SP chứa LK  bền vững hơn.

          Khi có mặt xúc tác như Ni, Pt, Pd ở nhiệt độ thích hợp HIDRO CACBON  ko no cộng hidro vào LK  .

          Ta có sơ đồ sau:

Hỗn hợp khí X gồm HIDRO CACBON  ko no & H₂  $ \displaystyle \xrightarrowt0,xt$ 

Hỗn hợp khí Y gồm HIDRO CACBON  no, HIDRO CACBON  ko no dư & H₂

PTHH tổng quát:

C_nH_2n+2-2k   +   kH₂ $ \displaystyle \xrightarrowt0,xt$ 

C_nH_2n+2  (k là số LK trong phân tử )                     (1)   

Tùy vào hiệu suất của PƯ mà hỗn hợp khí Y có HIDRO CACBON  no, HIDRO CACBON  ko no dư hoặc H₂ dư hoặc cả 2 đều dư.

DỰA VÀO PƯ TQ (1) ta thấy:

          – Trong PƯ cộng H₂, số mol khí sau PƯ luôn giảm(n_{X >} n_Y) và số mol khí giảm đúng bằng số mol khí H₂ đã PƯ:

                  

n_{H2 đã PƯ}   =   n_{X  -}  n_Y                                                           (2)

 

Mặt khác, theo ĐLBTKL thì khối lượng hỗn hợp X bằng khối lượng hỗn hợp Y(m_{X =} m_Y).

          Ta có:                   

$ \displaystyle \overlineMy=\fracmYnY$

$ \displaystyle \overlineMx\fracmXnX$

$ \displaystyle dx/y=\fracMXMY$

=  

$ \displaystyle \fracmX/nXmY/nY$

$ \displaystyle =\fracmXnX=\fracnxnyx\fracnymy$

$ \displaystyle =\fracnYnX$ < 1 (do n_{X >} n_Y )

 Vậy viết gọn lại ta có: 

$ \displaystyle dx/y=\fracMXMY=\fracnYnX$

- Hai hỗn hợp X và Y chứa cùng số mol C và H nên:

                             + Khi đốt cháy hỗn hợp X và Y đều cho các kết quả sau:

n_O2(đốt cháy X) = n_O2(đốt cháy Y)

                                            

n_CO2(đốt cháy X) = n_CO2(đốt cháy Y)                                    (4)

 

 n_H2O(đốt cháy X) = n_H2O(đốt cháy Y)

Do đó, khi làm toán nếu gặp hỗn hợp sau khi đi qua Ni, t⁰ đem đốt (thu được hỗn hơpY) thay vì tính toán trên hỗn hợp Y(thường phức tạp hơn trên hỗn hợp X) ta có thể dùng PƯ đốt cháy hỗn hợp X để tính toán số mol các chất như: n_{O2 PƯ}, n_CO2, n_H2O

 

                             + Số mol hidrocacbon trong X bằng số mol hidrocacbon trong Y

                                     

                                    n_{hidrocacbon(X)}   =   n_{hidrocacbon(Y)}                                                      (5)

 1. Xét trường hợp hidrocacbon trong X là anken

            Ta có sơ đồ sau:

 Hỗn hơp khí X gồm 

C_nH_{2n                     $ \displaystyle \xrightarrowxt,t0$}    Hỗn hợp Y gồm C_nH_2n dư

H₂                                                                                                                H₂ dư

 

PTHH của PƯ: 

C_nH_2n   +   H₂  $ \displaystyle \xrightarrowxt,t0$ C_nH_2n+2

Đặt n_CnH2n  =  a;   n_H2  = b

          - Nếu PƯ cộng H₂ hoàn toàn thì:

           

                   + TH₁: Hết anken, dư H₂

 

                             n_{H2 PƯ}  =  n_CnH2n  =  n_CnH2n+2  =  a mol

                             n_Y = n_CnH2n+2  + n_{H2 dư} = b

                             n_{H2  dư}  =  b  -  a   

       Vậy :   n_H2(X) = n_Y

        + TH₂: Hết H₂, dư anken

n_CnH2nPƯ  = n_H2  =  n_CnH2n+2  =  b mol

                           n_Y = n_CnH2n+2  + n_{CnH2n dư} = a

                          n_{CnH2n  dư}  =  a  -  b   

Vậy :  n_{CnH2n (X)} = n_Y

+ TH₃: Cả 2 đều hết

                             n_CnH2n  = n_H2  =  n_CnH2n+2  = a = b mol  n_Y = n_CnH2n+2  = a = b 

Vậy :   n_H2(X) = n_{CnH2n (X)} = n_Y

Nếu PƯ cộng H₂ không hoàn toàn thì còn lại cả hai: 

C_nH_2n   +   H_{2 $ \displaystyle \xrightarrowxt,t0$} C_nH_2n+2

    Ban đầu:                   a              b

 

Phản ứng:                  x              x                   x

 

Sau PƯ                      a-x          b-x                 x

 

n_{X =}  a +b

 

n_{Y =}  a – x + b – x + x = a + b – x = n_X – x  x = n_X - n_Y

 

Nhận xét: Dù PƯ xảy ra trong TH nào đi nữa thì ta luôn có:

 

 n_{H2 PƯ}  =  n_{anken PƯ}  =  n_ankan  =  n_X - n_Y                                                                             (9)

 

Hay:  V_{H2 PƯ}  =  V_{anken PƯ}   =  V_X - V_Y

          Do đó khi bài toán cho tổng số mol đầu n_X và số mol cuối n_Y thì ta sử dụng kết quả này để tính toán số mol anken đã PƯ.

Nếu 2 anken có số mol a,b cộng H₂ với cùng hiệu suất h thì ta có thể thay thế hỗn hợp 2 anken bằng công thức tương đương:

C_n H_{2 n}   +   H_{2  $ \displaystyle \xrightarrowxt,t0$}  C_n H_{2 n +2}

                    Với:    n_{anken PƯ} = n_{H2 PƯ} = (a + b).h

Chú ý: Không thể dùng phương pháp này với 2 anken cộng không cùng hiệu suất.

 2. Xét trường hợp hidrocacbon trong X là ankin

 

Ankin cộng H₂ thường cho 2 SP

C_nH_{2n – 2}   +   2H₂   $ \displaystyle \xrightarrowxt,t0$ C_nH_2n+2                           [I]

C_nH_{2n – 2}   +   H₂  $ \displaystyle \xrightarrowxt,t0$  C_nH_2n                                   [II]

Nếu PƯ ko hoàn toàn, hỗn hợp thu được gồm 4 chất: ankan, anken, ankin _dư, H_{2 dư}

 

Ta có sơ đồ sau:

 

Hỗn hợp khí X gồm:

 C_nH_{2n – 2     $\displaystyle \xrightarrowxt,t0$}                            C_nH_2n+2

                                                                                          Hỗn hợp Y gồm C_nH_2n

H₂                                                                                                               H₂ dư

                                                                                      C_nH_{2n – 2} dư

 

Nhận xét: n_{H2 PƯ}  =  n_X – n_Y khác n_ankinPƯ

Biện pháp giải quyết vấn đề:          Hệ thống hóa kiến thức bằng sơ đồ.

MỘT SỐ LƯU Ý KHI LÀM BÀI TẬP PHẦN HIDROCACBON