Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ ANKAN
I. Phản ứng thế Cl2, Br2 [phản ứng clo hóa, brom hóa]
Dạng bài tập thường gặp nhất liên quan đến phản ứng thế clo, brom là tìm công thức cấu tạo của ankan.
Phương pháp giải
Tính khối lượng mol của sản phẩm hoặc khối lượng mol trung bình của hỗn hợp sản phẩm để tìm số nguyên tử
cacbon của ankan hoặc mối liên hệ giữa số nguyên tử cacbon và số nguyên tử clo, brom trong sản phẩm thế. Từ đó
xác định được số nguyên tử cacbon, clo, brom để suy ra công thức phân tử của ankan và sản phẩm thế. Dựa vào số
lượng sản phẩm thế để suy ra cấu tạo của ankan và các sản phẩm thế.
PS : Nếu đề bài không cho biết sản phẩm thế là monohalogen, đihalogen, thì ta viết phản ứng ở dạng tổng
quát :
o
Cn H2n 2 xBr2 as,
t Cn H2n 2 x Br x xHBr
Cn H2n 2 xCl2 as
Cn H2n 2 x Cl x xHCl
hoặc
Các ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Ankan Y phản ứng với clo tạo ra 2 dẫn xuất monoclo có tỉ khối hơi so với H2 bằng 39,25. Tên của Y là :
A. butan.
B. propan.
C. iso-butan.
D. 2-metylbutan.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Vì khối lượng mol của dẫn xuất monoclo tạo ra từ Y đã biết, nên dễ dàng tìm được số nguyên tử C của Y và tên
gọi của nó.
Ph�
�
ng tr�
nh pha�
n�
�
ng :
Cn H 2n 2 Cl2 as
Cn H2n 1Cl HCl
14 2 43
1 4 2 43
ankan Y
MC H
n
2 n1Cl
da�
n xua�
t monoclo
14n 36,5 39,25.2 n 3 Y la�
C3 H 8 [propan]
Pha�
n�
�
ng ta�
o ra hai da�
n xua�
t monoclo :
CH3 CH2 CH3 Cl2
as
1:1
CH 2 Cl CH2 CH3 HCl
CH3 CHCl CH3 HCl
Ví dụ 2: Khi brom hóa một ankan X chỉ thu được một dẫn xuất monobrom duy nhất có tỉ khối hơi đối với hiđro là
75,5. Tên của ankan đó là:
A. 2,2,3,3-tetrametylbutan.
B. 3,3-đimetylhecxan.
C. 2,2-đimetylpropan.
D. isopentan.
[Đề thi thử THPT Quốc Gia lần 1 THPT Chuyên Hà Giang, năm 2015]
Hướng dẫn giải
+ Dựa vào số lượng sản phẩm dẫn xuất monobrom và khối lượng mol của nó, dễ dàng tìm được số nguyên tử C và
công thức cấu tạo cũng như tên gọi của X.
Ph�
�
ng tr�
nh pha�
n�
�
ng :
o
Cn H 2n 2 Br2 as,
t
14 2 43
ankan X
MC H
n
2 n 1Br
Cn H 2n 1Br HBr
1 4 2 43
da�
n xua�
t monobrom
14n 81 75,5.2 n 5 X la�
C5H12 .
C5 H12 Br2 as
da�
n xua�
t monoclo duy nha�
t X la�
2,2 �
imetylpropan
to
Pha�
n�
�
ng ta�
o ra da�
n xua�
t monoclo duy nha�
t:
1
Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
CH3
CH3
C
CH3
CH3 + Br2
as, t o CH
3
CH3
C
CHBr
+ HBr
CH3
Ví dụ 3: Khi cho ankan X [trong phân tử có phần trăm khối lượng hiđro bằng 16,28%] tác dụng với clo theo tỉ lệ số
mol 1 : 1 [trong điều kiện chiếu sáng], chỉ thu được 2 dẫn xuất monoclo đồng phân của nhau. Tên của X là
A. butan.
B. 2,3-đimetylbutan.
C. 3-metylpentan.
D. 2-metylpropan.
[Đề thi thử THPT Quốc Gia lần 1 THPT Thị Xã Quảng Trị, năm 2015]
Hướng dẫn giải
+ Dựa vào phần trăm khối lượng của hiđro trong X, sẽ tìm được công thức phân tử của nó. Kết hợp với giả thiết về
số lượng sản phẩm monoclo tạo thành từ X sẽ suy ra được công thức cấu tạo và tên của X.
X la�
Cn H 2n 2
%H 2n 2 16,28
12n
83,72
%C
n 6
C6 H14
X la�
X Cl2 2 da�
n xua�
t monoclo X la�
2,3 �
imetylbu tan
Ph�
�
ng tr�
nh pha�
n�
�
ng :
CH3
CH3
CH
CH
CH3
CH3
CH3 + Cl2
as
CH3
CH
CCl
CH3
CH3
CH
CH
CH3
CH3
CH3 + HCl
CH2Cl + HCl
Ví dụ 4: Khi clo hóa metan thu được một sản phẩm thế X chứa 89,12% clo về khối lượng. Công thức của sản phẩm
là :
A. CH3Cl.
B. CH2Cl2.
C. CHCl3.
D. CCl4.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Trong phản ứng thế clo vào metan, mỗi nguyên tử H được thay thế bởi một nguyên tử Cl. Do đó, có thể xây dựng
công thức sản phẩm thế X ở dạng tổng quát. Mặt khác, phần trăm khối lượng Cl trong X đã biết nên dễ dàng tìm
được số nguyên tử H bị thay thế và công thức của X.
CH nCl as
CH 4 n Cl n nHCl
4
2
14 2 43
X
Ta co�
:
%Cl trong X 35,5n 89,12%
16 34,5n
n 3
X la�
CHCl3
Ví dụ 5: Khi tiến hành phản ứng thế giữa ankan X với hơi brom có chiếu sáng người ta thu được hỗn hợp Y chỉ
chứa hai chất sản phẩm. Tỉ khối hơi của Y so với không khí bằng 4. Tên của X là :
A. 2,2-đimetylpropan.
B. 2-metylbutan.
C. pentan.
D. etan.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Ankan X tác dụng với hơi brom tạo ra hỗn hợp Y gồm hai chất sản phẩm. Suy ra trong Y chỉ có một dẫn xuất
brom duy nhất, chất còn lại là HBr.
+ Dựa vào phản ứng và tỉ khối của Y so với không khí sẽ thiết lập được phương trình toán học với hai ẩn số là số
nguyên tử C và số nguyên tử Br trong dẫn xuất. Biện luận để tìm n và x, từ đó suy ra tên gọi của X.
2
Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
Ph�
�
ng tr�
nh pha�
n�
�
ng :
Cn H 2n 2 xBr2 as
Cn H 2n 2 x Brx xHBr
14 2 43
144424443
ankan X
MY
ho�
n h�
�
p Y go�
m 2 cha�
t
x 1
14n 2 79x 81x
116 14n 44x 114
1 x
n 5
Va�
y X la�
2,2 �
imetylpropan . V�ne�
u kho�
ng th�Y se�
co�
nhie�
u h�
n 2 cha�
t.
Ph�
�
ng tr�
nh pha�
n�
�
ng :
CH3
CH3
C
CH3
as, t o CH
3
CH3 + Br2
CH3
C
CHBr
+ HBr
CH3
Ví dụ 6: Cho 8,0 gam một ankan X phản ứng hết với clo chiếu sáng, thu được 2 chất hữu cơ Y và Z
[d Y
H2
dZ
H2
Y : Z là :
A. 1 : 4.
43]. Sản phẩm của phản ứng cho đi qua dung dịch AgNO 3 dư, thu được 86,1 gam kết tủa. Tỉ lệ mol
B. 4 : 1.
C. 2 : 3.
D. 3 : 2.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Dựa vào tỉ khối hơi so với hiđro của hai sản phẩm thế Y, Z, dễ dàng tìm được công thức của Y, Z và X. Biết được
số mol của X, số mol AgCl kết tủa sẽ tìm được tỉ lệ mol của Y, Z.
d Y d Z 43 Y la�
Cn H 2n 1Cl; Z la�
Cn H 2n Cl2
CH 3Cl
n 1; Y la�
H2
H2
CH 2 Cl 2
M Z 14n 71 86
Z la�
M Y M Z 86
+ Phương trình phản ứng :
CH 4 Cl2 as CH3Cl HCl
mol :
x
x
x
CH 4 2Cl2 CH 2 Cl2 2HCl
as
mol :
y
y
2y
HCl AgNO3 AgCl HNO3
mol : x 2y
x 2y
Theo các phản ứng và giả thiết, ta có :
n CH x y 0,5
y 0,1
n
0,4 4
4
Y
n
0,1
1
x
0,4
n
x
2y
0,6
Z
AgCl
Ví dụ 7: Cho ankan X tác dụng với clo [as], thu được 26,5 gam hỗn hợp các dẫn xuất clo [monoclo và điclo]. Khí
HCl bay ra được hấp thụ hoàn toàn bằng nước, sau đó trung hòa bằng dung dịch NaOH, thấy tốn hết 500 ml dung
dịch NaOH 1M. Xác định công thức của X?
A. C2H6 .
B. C4H10.
C. C3H8 .
D. CH4.
[Đề thi thử Đại học lần 2 THPT Chuyên Nguyễn Huệ Hà Nội, năm 2012]
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Để tìm X ta cần tìm số nguyên tử C của nó.
+ Với cách tư duy thông thường : Đặt công thức của hai dẫn xuất monoclo và điclo lần lượt là C nH2n+1Cl [x mol] và
CnH2nCl2 [y mol]. Sau đó thiết lập được hai phương trình toán học liên quan đến khối lượng của hai dẫn xuất và số
mol NaOH phản ứng.
+ Một hệ toán học gồm 2 phương trình và ba ẩn số [x, y, n] thì không thể tìm được kết quả.
+ Như vậy việc cố gắng tìm chính xác giá trị n là không thể, nên ta tư duy theo hướng tìm khoảng giới hạn của n.
3
Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
Ph�
�
ng tr�
nh pha�
n�
�
ng :
Cn H 2n 2 Cl 2 as C n H 2n 1Cl HCl
Cn H 2n 2 2Cl 2 as C n H 2n Cl 2 2HCl
HCl NaOH NaCl H 2O
Gia�
s�
�
pha�
n�
�
ng ch�ta�
o ra C n H 2n 1Cl, suy ra :
n HCl n NaOH 0,5
n Cn H2 n1Cl n HCl 0,5
26,5
53
M Cn H2 n1Cl
0,5
n 1,179
Gia�
s�
�
pha�
n�
�
ng ch�ta�
o ra C n H 2nCl 2 , suy ra :
n HCl n NaOH 0,5
n
0,5n HCl 0,25
Cn H2 n Cl2
26,5
106
M Cn H2 n Cl2
0,25
n 2,5
Suy ra 1,1785 n 2,5 n 2; X la�
C2 H 6
II. Phản ứng tách [phản ứng crackinh, tách hiđro]
Phương pháp giải
Khi làm các bài tập liên quan đến phản ứng crackinh, phản ứng tách hiđro thì cần chú ý những điều sau :
+ Trong phản ứng khối lượng được bảo toàn, từ đó suy ra :
n Ankan .M Ankan n ho�
.M ho�
n h�
�
p sau pha�
n�
�
ng
n h�
�
p sau pha�
n�
�
ng
+ Khi crackinh ankan C3H8, C4H10 [có thể kèm theo phản ứng tách hiđro tạo ra anken] thì :
Số mol hỗn hợp sản phẩm luôn gấp 2 lần số mol ankan phản ứng. Vì vậy ta suy ra, nếu có x mol ankan
tham gia phản ứng thì sau phản ứng số mol khí tăng lên x mol.
+ Đối với các ankan có từ 5C trở lên do các ankan sinh ra lại có thể tiếp tục tham gia phản ứng crackinh nên
số mol hỗn hợp sản phẩm luôn 2 lần số mol ankan phản ứng.
+ Đối với phản ứng crackinh ankan, dù phản ứng xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn, ta luôn có :
n ankan p� n ankan sp
+ Đối với phản ứng tách hiđro từ ankan thì : Số mol H 2 tạo thành = Số mol khí tăng lên sau phản ứng = Số
mol hỗn hợp sau phản ứng số mol ankan ban đầu.
Các ví dụ minh họa
1. Tính lượng chất trong phản ứng
Ví dụ 1: Tiến hành crackinh 10 lít khí butan, sau phản ứng thu được 18 lít hỗn hợp khí X gồm etan, metan, eten,
propilen, butan [các khí đo cùng điều kiện]. Hiệu suất của quá trình crackinh là
A. 60%.
B. 70%.
C. 80%.
D. 90%.
[Đề thi thử THPT Quốc Gia lần 1 THPT Hương Khê Hà Tĩnh, năm 2015]
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Phản ứng crackinh butan :
C4 H10
crackinh
CH 4 C3 H6
C2 H 6 C2 H 4
+ Từ phản ứng ta thấy :
nsa�
2n C H p� n C H p� n kh�ta�
n hh sp� nankan b�
n pha�
m
ng le�
n
4 10
4 10
[*]
2VC H p� VC H p� Vkh�ta�
Vhh sp� Vankan b�
Vsa�
n pha�
m
n
g
le�
n
4 10
4 10
+ Khi crackinh propan ta có kết quả tương tự.
4
Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
+ Áp dụng vào ví dụ này ta có :
VC H p� x
4 10
V
2V
2x
C4 H10 p�
sp
x 8
x
ng
Vta�
8
V
10
x
18
80%
ho�
H
n h�
�
pX
10
Ta sẽ tiếp tục sử dụng kết quả [*] để giải quyết các ví dụ : 2 8.
Ví dụ 2: Thực hiện crackinh V lít khí butan, thu được 1,75V lít hỗn hợp khí gồm 5 hiđrocacbon. Hiệu suất phản
ứng crackinh butan là [biết các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất]:
A. 80%.
B. 25%.
C. 75%.
D. 50%.
[Đề thi thử Đại học lần 2 THPT Chuyên Nguyễn Trãi Hải Dương, năm 2014]
Phân tích và hướng dẫn giải
VC H p� Vkh�ta�
1,75V 1V 0,75V
ng
4 10
VC H p� 0,75V
4 10
75%
H
V
V
C
H
b�
4 10
Ví dụ 3: Một bình kín chứa 3,584 lít một ankan [ở 0oC và 1,25atm]. Đun nóng để xảy ra phản ứng cracking, rồi đưa
nhiệt độ bình về 136,5oC thì áp suất đo được là 3atm. Hiệu suất của phản ứng cracking là :
A. 60%.
B. 20%.
C. 40%.
D. 80%.
[Đề thi thử Đại học lần 1 THPT Chuyên Hà Nội Amsterdam, năm 2014]
Phân tích và hướng dẫn giải
3,584.3
3,584.1,25
n sp� n tp�
0,12
n ankan p� n kh�ta�
ng
0,082.[136,5 273] 0,082.273
H 0,12 .100% 60%
0,2
Ví dụ 4: Crackinh C4H10 [A] thu được hỗn hợp sản phẩm B gồm 5 hiđrocacbon có khối lượng mol trung bình là
32,65 gam/mol. Hiệu suất phản ứng crackinh là :
A. 77,64%.
B. 38,82%.
C. 17,76%.
D. 16,325%.
[Đề thi thử THPT Quốc Gia THPT Thuận Thành 1 Bắc Ninh lần 2, năm 2015]
Phân tích và hướng dẫn giải
n C H b� 1
4 10
H x%
n C H p� 0,01x
ng
n kh�ta�
4 10
1 0,01x
ng
n B nC4 H10 b� n ta�
m A m B 58 [1 0,01x].32,65 x 77,64 H 77,64%
Ví dụ 5: Cracking 8,8 gam propan thu được hỗn hợp A gồm H 2, CH4, C2H4, C3H6 và một phần propan chưa bị
crackinh. Biết hiệu suất phản ứng là 90%. Khối lượng phân tử trung bình của A là :
A. 39,6.
B. 23,16.
C. 2,315.
D. 3,96.
Phân tích và hướng dẫn giải
8,8.90%
0,18
n C3H8 p�
44
n kh�ta�
n
0,18
ng
C3 H8 p�
n A n C H b� n kh�ta�
0,38
ng
3 8
m C H b� 8,8
m
3 8
23,16
MA A
nA
nA
0,38
5
Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
Ví dụ 6: Crackinh n-butan thu được 35 mol hỗn hợp A gồm H 2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan
chưa bị crackinh. Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Cho A qua bình nước brom dư thấy còn lại
20 mol khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn A thì thu được x mol CO2.
a. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là :
A. 57,14%.
B. 75,00%.
C. 42,86%.
D. 25,00%.
b. Giá trị của x là :
A. 140.
B. 70.
C. 80.
D. 40.
Phân tích và hướng dẫn giải
n C H p� n[CH , C H ] ta�
n [C H , C H ] ta�
n kh�gia�
15
o tha�
nh
o tha�
nh
m
4
2 6
3 6
2 4
4 10
15
.100% 75%
n C4 H10 d� 20 15 5; H
15 5
nCO nC trong A n C trong C H
2
4
10
b�
4.80 80 mol
Ví dụ 7: Crackinh hoàn toàn 6,6 gam propan, thu được hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon. Dẫn toàn bô ô X qua bình
đựng 400 ml dung dịch brom a mol/l, thấy khí thoát ra khỏi bình có tỉ khối so metan là 1,1875. Giá trị a là :
A. 0,5M.
B. 0,25M.
C. 0,175M.
D. 0,1M.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Bản chất của phản ứng :
C3 H8 crackinh
CH 4 CH 2 CH 2
[1]
CH 2 CH 2 Br2 CH 2 Br CH2 Br
[2]
+ Như vậy để tính a ta cần tính số mol C2H4 tham gia phản ứng.
+ Biết số mol C3H8 ban đầu và hiệu suất phản ứng là 100% nên dễ dàng tìm được số mol C 2H4 và số mol CH4 sinh
ra ở [1].
+ Hỗn hợp khí thoát ra khỏi bình Br2 có CH4 và C2H4 dư. Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp này đã biết nên
sẽ tính được mol C2H4 dư. Từ đó sẽ tính được số mol C2H4 phản ứng với Br2 và tính được ạ.
S��
o�
pha�
n�
�
ng :
C2 H 4 Br2
C2 H 4
{
0,15
mol
Cracking
C3 H8 100%
{
CH 4
0,15 mol
{
0,15 mol
Br2
C2 H 4 d�
14 2 43
x mol
CH
4
{
0,15 mol
n Br nC H p� 0,15 x
2 4
2
28x 0,15.16
1,1875.16
t ra kho�
i b�
nh Br2
M kh�thoa�
0,15 x
x 0,05; n Br 0,1
2
0,1
0,25M
a
0,4
Ví dụ 8: Crackinh 4,4 gam propan được hỗn hợp X [gồm 3 hiđrocacbon]. Dẫn X qua nước brom dư thấy khí thoát
ra [Y] có tỉ khối so với H2 là 10,8. Hiê ôu suất crackinh là :
A. 90%.
B. 80%.
C. 75%.
D. 60%.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Hỗn hợp X gồm C3H8 dư, CH4 và C2H4; hỗn hợp Y gồm C3H8 dư và CH4.
n C H p�, từ đó suy ra n[C H d�,CH ] n C H b�. Mặt khác, lại biết khối lượng mol trung bình
+ Dễ thấy n CH4 ta�
o tha�
nh
3 8
3 8
4
3 8
của Y nên sẽ tìm được số mol các chất trong Y và suy ra hiệu suất của phản ứng.
6
Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
S��
o�
pha�
n�
�
ng :
C2 H 4 Br2
C3 H8
Cracking
H%
C2 H 4
CH 4
C H
d�
1 432 843
Br2
ho�
n h�
�
pX
CH 4
H8 d�
1C432
43
ho�
n h�
�
pY
n CH n C H p� x
4
3 8
n
C3H8 d� y
n x y 0,1
Y
16x 44y
21,8
MY
0,1
x 0,08; y 0,02
0,08
H 0,1 .100% 80%
Ta sẽ tiếp tục sử dụng kết quả n ankan sp nankan p� để giải quyết ví dụ 9.
Ví dụ 9*: Khi crackinh nhiệt đối với 1 mol octan, thu được hỗn hợp X gồm CH4 15%; C2H4 50%; C3H6 25% còn lại
là C2H6, C3H8, C4H10 [theo thể tích]. Thể tích dung dịch Br2 1M cần phản ứng vừa hỗn hợp X là
A. 4 mol.
B. 1 mol.
C. 2 mol.
D. 3 mol.
[Đề thi thử THPT Quốc Gia THPT Chuyên Biên Hòa Hà Nam lần 3, năm 2015]
Phân tích và hướng dẫn giải
n X 4; n[C2 H4 , C3H6 ] 3 mol
n Br2 n[C2 H 4 , C3H6 ] 3 mol
Ví dụ 10*: Crackinh hoàn toàn một thể tích ankan X thu được 5 thể tích hỗn hợp Y. Lấy 5,6 lít Y [đktc] làm mất
màu vừa đủ dung dịch chứa a mol Br2. Giá trị của a là:
A. 0,2.
B. 0,15.
C. 0,25.
D. 0,1.
[Đề thi thử Đại học lần 2 THPT Chuyên KHTN Huế, năm 2013]
%n [CH , C H , C H , C H ] 25%n X
4
2 6
3 8
4 10
n
n C H 1 mol
8 18
[CH4 , C2 H6 , C3H8 , C4H10 ]
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Bản chất phản ứng :
Cn H2n 2 crackinh
Ca H 2a 2 Cb H2b
123
co�
1 lk
�
e�
hi�
ro ho�
a
Cn H2n 2 Cn H 2n 2 2k kH 2
1 42 43
co�
k lk
Cb H2b Br2 C b H 2b Br2
Cn H2n 2 2k kBr2 Cn H 2n 2 2k Br2k
n lie�
n Br p�
+ Suy ra : n kh�ta�
ng
n ke�
t
2
+ Áp dụng vào ví dụ này ta có :
n kh�ta�
0,2
n 0,25 n lie�
n ke�
t
ng
Y
0,2
n X 0,05 n Br2 n lie�
n ke�
t
nlie�
nBr p� cho ví dụ 11.
Ta sẽ tiếp tục sử dụng kết quả n kh�ta�
ng
n ke�
t
2
7
Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
Ví dụ 11*: Cho etan qua xúc tác [ở nhiệt độ cao] thu được một hỗn hợp X gồm etan, etilen, axetilen và H 2. Tỉ khối
của hỗn hợp X đối với etan là 0,4. Hãy cho biết nếu cho 0,4 mol hỗn hợp X qua dung dịch Br 2 dư thì số mol Br2 đã
phản ứng là bao nhiêu ?
A. 0,24 mol.
B. 0,16 mol.
C. 0,40 mol.
D. 0,32 mol.
Phân tích và hướng dẫn giải
m C H b� m X
n C H b�.MC H
2 6
n C2 H6 b�.MC2 H6 n X .M X
2 6
nX 2 6
2,5n C H b�
2 6
dX
0,4
0,4M
M
0,4M
C2 H 6
C2 H6
X
C2 H 6
n ke�
n kh�ta�
0,24
n X 0,4
t trong X
ng
n lie�
n
0,16 n n
0,24
lie�
n ke�
t trong X
C2 H6 b�
Br2
Tiếp theo ta sẽ nghiên cứu một số bài tập về phản ứng crackinh hay và khó !
Ví dụ 12*: Cho một ankan X có công thức C7H16, crackinh hoàn toàn X thu được hỗn hợp khí Y chỉ gồm ankan và
anken. Tỉ khối hơi của Y so với H2 có giá trị trong khoảng nào sau đây?
A. 12,5 đến 25,0.
B. 10,0 đến 12,5.
C. 10,0 đến 25,0.
D. 25,0 đến 50,0.
[Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh Thái Bình, năm 2015]
Cho�
n nC H 1 m Y m C H
7
16
7
16
Phân tích và hướng dẫn giải
100 gam.
n Y [min] 2n C H 2 mol [*]
7 16
Crackinh hoa�
n toa�
n C 7 H16 th�
n Y [max] 4n C7 H16 4 mol [**]
100
100
Suy ra : 2 n Y 4
MY
12,5 d Y
25
4
2
H2
PS : Các trường hợp [*] và [**] xảy ra khi :
[*] C7 H16 crackinh
CH 4 C6 H12
{
123
123
1 mol
1 mol
1 mol
C5 H12
{
1 mol
crackinh
[**] C H crackinh
7 16
123
C
H
{2 4
1 mol
1 mol
C3 H8
{
1 mol
crackinh
C
H
{2 4
2 mol
CH 4
{
1 mol
H4
C
2
{
3 mol
Ví dụ 13*: Tiến hành nhiệt phân hỗn hợp gồm pentan và octan [có tỉ lệ mol là 1 : 1] thu được hỗn hợp Y [Giả sử
chỉ xảy ra phản ứng crackinh ankan với hiệu suất 100%]. Khối lượng mol của hỗn hợp Y [M Y] là:
A. 26,57 M Y 46,5.
B. 23,25 M Y 46,5.
C. M Y 46,5.
D. 23,5 M Y 26,57.
Phân tích và hướng dẫn giải
1 mol
n C H 1 mol; n C H
8 18
Trong X, ta cho�
n : 5 12
m Y m X 186
n Y [min] 2n C H 2nC H 4 mol [*]
5 12
8 18
Crackinh hoa�
n toa�
n X th�
n Y [max] 3nC5H12 4nC8H18 7 mol [**]
186
186
26,57 M Y
46,5
7
4
PS : Các trường hợp [*] và [**] xảy ra khi :
Suy ra : 4 n Y 7
8
Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
C H crackinh
CH 4 C4 H8
5 12
{
{
{
1 mol
1 mol
[*] 1 mol
C8 H18 crackinh
CH 4 C7 H14
{
123
{
1 mol
1
mol
1 mol
C3 H 8
{
1 mol
crackinh
C5 H12 crackinh
{
H
C
{2 4
1 mol
1
mol
[**]
C6 H14
123
1 mol
crackinh
crackinh
H
C
8 18
{
H
C
1 mol
{2 4
1
mol
CH 4
{
1 mol
H
C
{2 4
2 mol
C4 H10
123
1 mol
crackinh
H
C
{2 4
2 mol
C2 H 6
{
1 mol
H
C
{2 4
3 mol
Ví dụ 14*: Thực hiện phản ứng crackinh m gam isobutan, thu được hỗn hợp X chỉ có các hiđrocacbon. Dẫn hỗn
hợp X qua dung dịch chứa 6,4 gam brom, thấy brom phản ứng hết và có 4,704 lít hỗn hợp khí Y [đktc] thoát ra. Tỉ
117
khối hơi của Y so với H2 là
. Giá trị của m là
7
A. 8,12.
B. 10,44.
C. 8,70.
D. 9,28.
[Đề thi thử chọn HSG tỉnh Thái Bình, năm 2013]
Phân tích và hướng dẫn giải
S��
o�
pha�
n�
�
ng :
CH 4 C3 H 6
CH 4 , C4 H10 d�,
Br
CH3CH[CH3 ]CH 3 crackinh
2mol
0,04
C4 H10 d�
C3 H 6 d�
m C H trong dung d�
0,04.42 1,68
ch Br2
3 6
0,21.2.117
1,68 8,7 gam
m isobutan m Y m C3H6 trong dung d�
ch Br2
7
Ví dụ 15*: Thực hiện phản ứng crackinh m gam n-butan, thu được hỗn hợp X chỉ có các hiđrocacbon. Dẫn hỗn hợp
X qua dung dịch chứa 6,4 gam brom, thấy brom phản ứng hết và có 4,704 lít hỗn hợp khí Y [đktc] thoát ra. Tỉ khối
117
hơi của Y so với H2 là
. Giá trị của m là
7
A. 8,12.
B. 10,44.
C. 8,620.
D. 9,28.
Phân tích và hướng dẫn giải
S��
o�
pha�
n�
�
ng :
CH 4 C3 H6
Br
CH3CH2 CH 2 CH 3 C2 H 6 C2 H 4 0,04
2mol
C H
4 10 d�
crackinh
CH 4 , C2 H6
C4 H10 d�
[C2 H 4 , C3H 6 ] d�
0,04.28 1,12 m anken trong dung d�
0,04.42 1,68
ch Br2
0,21.2.117
0,21.2.117
1,12 m n bu tan m Y m anken trong dung d�
1,68
ch Br2
7
7
8,14 m n bu tan 8,7
m n bu tan 8,62 gam
2. Tìm công thức của ankan
+ Để tìm công thức của ankan ta có các hướng tư duy sau : Tìm chính xác số nguyên tử C hoặc tìm khoảng giới hạn
số nguyên tử C của nó. Dưới đây là các ví dụ minh họa.
9
Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
Ví dụ 16: Crackinh 1 ankan A thu được hỗn hợp sản phẩm B gồm 5 hiđrocacbon có khối lượng mol trung bình là
36,25 gam/mol, hiệu suất phản ứng là 60%. Công thức phân tử của A là [biết rằng số mol khí sinh ra khi crackinh
ankan gấp đôi số mol của nó]:
A. C4H10.
B. C5H12.
C. C3H8.
D. C2H6.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Nếu biết khối lượng mol của A ta sẽ tìm được công thức của nó.
+ Dựa vào tính chất và hiệu suất của phản ứng, ta tìm được mối liên hệ giữa số mol khí trước và sau phản ứng.
+ Mặt khác, khối lượng mol của B đã biết nên dựa vào sự bảo toàn khối lượng ta tìm được khối lượng mol của A.
A la�
Cn H 2n 2
n C H p� 0,6
n 2 n 2
n
1
1 0,6 1,6
n B n Cn H2 n2 b� n ta�
ng
Cn H2 n2 b�
mA mB MA
M B .n B 36,25.1,6
58 A la�
C4 H10
nA
1
Ví dụ 17: Hỗn hợp X gồm ankan A và H 2, có tỉ khối hơi của X so với H 2 là 29. Nung nóng X để crackinh hoàn toàn
A, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối hơi so với H 2 là 145/9. Xác định công thức phân tử của A [biết rằng số mol khí
sinh ra khi crackinh ankan gấp đôi số mol của nó].
A. C3H8.
B. C6H14.
C. C4H10.
D. C5H12.
[Đề thi thử Đại học lần 3 THPT Chuyên Vĩnh Phúc, năm 2014]
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Dựa vào khối lượng mol của X, Y và sự bảo toàn khối lượng, ta tìm được tỉ lệ mol của chúng. Suy ra số mol khí
tăng, từ đó tìm được số mol A, H2 trong hỗn hợp ban đầu. Đến đây thì việc tìm khối lượng mol của ankan là hết sức
đơn giản.
n 5
n X M Y 145 5
Cho�
n X
n kh�ta�
4 mol.
ng
n Y M X 29.9 9
nY 9
n kh�ta�
nC H 4
ng
n 2 n 2
M ankan 72
4.M ankan 1.2
C5H12
29.2 Ankan la�
MX
5
m X mY
Ví dụ 18*: Khi đun nóng một ankan A để tách một phân tử hiđro, thu được hỗn hợp X có tỉ khối so với hiđro bằng
12,57. Công thức phân tử của ankan A là:
A. Chỉ C2H6.
B. Chỉ C4H10.
C. C2H6 hoặc C3H8.
D. C3H8 hoặc C4H10.
[Đề thi thử Đại học lần 2 THPT Chuyên Quốc Học Huế, năm 2013]
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Giả thiết không cho biết phản ứng xảy ra hoàn toàn hay không. Vì thế hỗn hợp X chắc chắn có H 2 và anken,
ngoài ra có thể còn ankan dư.
+ Nếu chọn số mol của ankan ban đầu là 1 mol và và số mol của ankan phản ứng là x mol, ta sẽ có số mol của các
chất trong hỗn hợp X [tất nhiên là theo ẩn x].
+ Dựa vào khối lượng mol trung bình của X, ta có phương trình 2 ẩn số [số nguyên tử C và số mol của A]. Do đó,
không thể tìm được chính xác số nguyên tử C của A. Nhưng ta có thể đi theo hướng khác, đó là tìm khoảng giới
hạn số nguyên tử C của A.
S��
o�
pha�
n�
�
ng :
H 2 : x mol
Cn H 2n 2 :1 mol t C n H 2n : x mol [x 1]
1 4 4 2 4 43
C H
A
:1 x
2n 2 d�
1 4n 44
2 4 4 43
o
ho�
n h�
�
pX
n X 1 x; m A m X
14n 25,14x 23,14
14n 2
0
x
1
M
12,57.2
X
1 x
10
1,65 n 3,44
C2 H 6 hoa�
c C3 H 8
X la�
Phát triển tư duy sáng tạo giải nhanh bài tập trắc nghiệm hóa hữu cơ 11 - Nguyễn Minh Tuấn
III. Phản ứng oxi hóa ankan
Phương pháp giải
Khi làm bài tập liên quan đến phản ứng đốt cháy ankan cần lưu ý những điều sau :
1. Đốt cháy một ankan hay hỗn hợp các ankan thì
n ankan n H O n CO [�
a�
xa�
y d�
�
ng �
�
ca�
u 4d pha�
n A]
2
2n O
2
2
2n CO n H O [BT O]
p�
2
m ankan 32nO
2
2
44nCO 18nH O [BTKL]
p�
2
2
m ankan mC m H [BTKL]
[4Cankan H ankan ]nankan 4n O [BT E]
2
n ankan .Cankan hoa�
c n ankan .Cankan n CO [BT C]
2
2. Khi gặp bài tập liên quan đến hỗn hợp các ankan thì nên sử dụng phương pháp trung bình: Thay hỗn hợp các
ankan bằng một ankan Cn H 2n 2 dựa vào giả thiết để tính toán số C trung bình [tính giá trị n ] rồi căn cứ vào tính
chất của giá trị trung bình để suy ra kết quả cần tìm. Giả sử có hỗn hợp hai ankan có số cacbon tương ứng là n và
m [n < m], số cacbon trung bình là n thì ta luôn có n< n