Giải bài tập SBT Hóa 11 Bài 27: Luyện tập: Ankan và xicloankan
Bài này sẽ giúp các em nắm vững được lý thuyết cũng như cách giải các bài tập của bài Ankan và xicloankan với cách làm đầy đủ, chi tiết và rõ ràng. Hy vọng đây sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho các em học sinh
Mục lục nội dung
1. Giải bài 5.25 trang 39 SBT Hóa học 11
Nhận xét nào sau đây đúng ?
A. Tất cả ankan và tất cả xicloankan đều không tham gia phản ứng cộng.
B. Tất cả ankan và tất cả xicloankan đều có thể tham gia phản ứng cộng.
C. Tất cả ankan không tham gia phản ứng cộng nhưng một số xicloankan lại có thể tham gia phản ứng cộng.
D. Một số ankan có thể tham gia phản ứng cộng và tất cả xicloankan không thể tham gia phản ứng cộng.
Phương pháp giải
Xem lại lí thuyết về Ankan và Xicloankan
Hướng dẫn giải
Tất cả ankan không tham gia phản ứng cộng nhưng một số xicloankan lại có thể tham gia phản ứng cộng.
Đáp án C
2. Giải bài 5.26 trang 40 SBT Hóa học 11
Các ankan không tham gia loại phản ứng nào cho dưới đây ?
A. Phản ứng thế
B. Phản ứng cộng
C. Phản ứng tách
D. Phản ứng cháy
Phương pháp giải
Trong phân tử ankan chỉ chứa liên kết đơn, do đó ankan không tham gia phản ứng cộng.
Hướng dẫn giải
Các ankan không tham gia phản ứng cộng.
Đáp án B
3. Giải bài 5.27 trang 40 SBT Hóa học 11
Cho clo tác dụng với butan, thu được hai dẫn xuất monoclo C4H9Cl.
1. Dùng công thức cấu tạo viết phương trình hoá học, ghi tên các sản phẩm.
2. Tính phần trăm của mỗi sản phẩm đó, biết rằng nguyên tử hiđro liên kết với cacbon bậc hai có khả năng bị thế cao hơn 3 lần so với nguyên tử hiđro liên kết với cacbon bậc một.
Phương pháp giải
1. Do butan có cấu trúc đối xứng nên sẽ có 2 vị trí thế của clo.
2. Dựa vào dữ kiện "nguyên tử hiđro liên kết với cacbon bậc hai có khả năng bị thế cao hơn 3 lần so với nguyên tử hiđro liên kết với cacbon bậc một" tính % mỗi sản phẩm.
Hướng dẫn giải
1) CH3-CH2-CH2-CH3 + Cl2 → CH3-CH2-CH2-CH2-Cl + HCl
1-clobutan
CH3-CH2-CH2-CH3 + Cl2 → CH3-CH2-CHCl-CH3 + HCl
2-clobutan
2.Ở butan có 6 nguyên tử H liên kết với C bậc một và 4 nguyên tử H liên kết với C bậc hai. Nếu khả năng thế của C bậc một là 1 thì của C bậc hai là 3, vì thế :
1-clobutan chiếm: \(\dfrac{{6.1}}{{6.1 + 4.3}}\). 100% = 33,33%
2-clobutan chiếm: 100% - 33,33% = 66,67%
4. Giải bài 5.28 trang 40 SBT Hóa học 11
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
Cách 1:
1. Tính số mol O2 và CO2
- Gọi CT trung bình của 2 ankan là: \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}}\)
- Viết PTHH:
\({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}} + \dfrac{{3\overline n + 1}}{2}{O_2} \to \overline n C{O_2} + (\overline n + 1){H_2}O\)
- Dựa vào PTHH lập hệ phương trình 2 ẩn, giải phương trình \( \to\) khối lượng của hỗn hợp M.
2. Dựa vào giá trị \(\overline n \) 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 < \(\overline M \) < 14n + 30
- Biện luận để tìm n → phần trăm khối lượng của từng chất.
Hướng dẫn giải
Số mol \({O_2}\) : \(\dfrac{{63,28.20}}{{100.22,4}}\) = 0,565 (mol)
Số mol \(C{O_2}\) = số mol \(CaC{O_3}\) = \(\dfrac{{36}}{{100}}\) = 0,36 (mol).
Cách 1:
1. \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}} + \dfrac{{3\overline n + 1}}{2}{O_2} \to \overline n C{O_2} + (\overline n + 1){H_2}O\)
a mol \(\dfrac{{3\overline n + 1}}{2}\)a mol \({\overline n }\)a mol
\(\left\{ \begin{array}{l}
\dfrac{{(3\overline n + 1)a}}{2} = 0,565\\
\overline n a = 0,36
\end{array} \right. \Rightarrow a = {5.10^{ - 2}};\overline n = 7,2\)
Khối lượng hỗn hợp M= (14\({\overline n }\) + 2)a = (14 . 7,2 + 2) . 5.10-2 =5,14(g).
2. Vì \({\overline n }\) = 7,2 và hai ankan khác nhau hai nguyên tử cacbon nên có hai cặp chất phù hợp :
\({C_6}{H_{14}}\) (x mol) và \({C_8}{H_{18}}\) (y mol).
\(\left\{ \begin{array}{l}
x + y = {5.10^{ - 2}}\\
86{\rm{x}} + 114y = 5,14
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x = {2.10^{ - 2}}\\
y = {3.10^{ - 2}}
\end{array} \right.\)
\({C_7}{H_{16}}\) (x mol) và \({C_9}{H_{20}}\) (y mol).
\(\left\{ \begin{array}{l}
x + y = {5.10^{ - 2}}\\
100{\rm{x}} + 128y = 5,14
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x = {4,5.10^{ - 2}}\\
y = {5.10^{ - 2}}
\end{array} \right.\)
Nếu n = 6:
% về khối lượng của C6H14 trong hỗn hợp M : \(\dfrac{{{{2.10}^{ - 2}}.86}}{{5,14}}.100\% = 33,46\% \)
% 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 : \(\dfrac{{{{4,5.10}^{ - 2}}}}{{5,14}}.100\% = 87,55\% \)
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) : \(\dfrac{{6,56.2}}{{16}} = 0,82(g).\)
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:
\(\dfrac{{0,82}}{2} - 0,36 = {5.10^{ - 2}}(mol).\)
Vậy, hỗn hợp M có 5.10- 2 mol ankan.
Khối lượng trung bình của 1 mol ankan : \(\overline M = \dfrac{{5,14}}{{{{5.10}^{ - 2}}}} = 102,8(g)\)
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.
5. Giải bài 5.29 trang 40 SBT Hóa học 11
Một bình kín dung tích 11,2 lít có chứa 6,4 g O2 và 1,36 g hỗn hợp khí A gồm 2 ankan. Nhiệt độ trong bình là 0oC và áp suất là p1 atm. Bật tia lửa điện trong bình kín đó thì hỗn hợp A cháy hoàn toàn. Sau phản ứng, nhiệt độ trong bình là 136,5oC và áp suất là p2 atm.
Nếu dẫn các chất trong bình sau phản ứng vào dung dịch Ca(OH)2 lấy dư thì có 9 gam kết tủa tạo thành.
1. Tính p1 và p2, biết rằng thể tích bình không đổi.
2. Xác định công thức phân tử và phần trăm thể tích từng chất trong hỗn hợp A, biết rằng số mol của ankan có phân tử khối nhỏ nhiều gấp 1,5 lần số mol của ankan có phân tử khối lớn.
Phương pháp giải
1. Giả sử hỗn hợp A có x mol CnH2n+2 và y mol CmH2m+2
Viết PTHH khi đốt cháy A.
Từ các dữ kiện đề bài lập các phương trình toán học để tính p1 và p2
2. Biện luận n, m → CTPT của 2 ankan → phần trăm thể tích từng chất.
Hướng dẫn giải
1. Giả sử hỗn hợp A có x mol CnH2n+2 và y mol CmH2m+2 :
(14n + 2)x + (14m + 2)y = 1,36 → 14(nx + my) + 2(x + y) = 1,36 (1)
Khi đốt hỗn hợp A :
\({C_n}{H_{2n + 2}} + \dfrac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)
x mol \(\dfrac{{3n + 1}}{2}\)x mol nx mol (n + 1)x mol
\({C_m}{H_{2m + 2}} + \dfrac{{3m + 1}}{2}{O_2} \to mC{O_2} + (m + 1){H_2}O\)
y mol \(\dfrac{{3m + 1}}{2}\)y mol ny mol (n + 1)y mol
\({n_{C{O_2}}} = {n_{CaC{O_3}}} = \dfrac{9}{{100}} = 0,09(mol)\)
→ nx + my = 0,09 (2)
Từ (1) và (2), tìm được x + y = 0,05.
Số mol O2 trước phản ứng: \(\dfrac{{6,4}}{{32}}\) = 0,2(mol).
Tổng số mol khi trước phản ứng : 0,2 + 0,05 = 0,25 (mol).
Nếu ở đktc thì VO = 0,25.22,4 = 5,6 (lít).
Thực tế V1 = 11,2 (lít)
\({p_1}\)\({V_1}\) = \({p_0}\)\({V_0}\) → \({p_1}\) = \(\dfrac{{{p_0}{V_0}}}{{{V_1}}}\) = \(\dfrac{{{1}{5,6}}}{{{11,2}}}\) = 0,5(atm).
Số mol hơi nước : (n + 1)x + (m + 1)y = nx + my + x + y = 0,14
Số mol O2 dự phản ứng: \(\dfrac{{(3n + 1)x + (3m + 1)y}}{2} = \dfrac{{3.0,09 + 0,05}}{2}\) = 0,16 (mol)
SỐ mol O2 còn dư : 0,2 - 0,16 = 0,04 (mol).
Tổng số mol khí sau phản ứng : 0,09 + 0,14 + 0,04 = 0,27 (mol).
Nếu ở đktc thì \(V{'_0}\) = 0,27.22,4 = 6,048 (lít)
Thực tế V2 = 11,20 (lít)
\(\dfrac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} = \dfrac{{{p_0}V{'_0}}}{{{T_0}}} \to {p_2} = \dfrac{{1.6,048}}{{273}}.\dfrac{{(273 + 136,5)}}{{11,2}} = 0,81(atm)\)
2) Nếu n < m thì x = 1,5y ;
Vậy x = 0,03 ; y = 0,02
→ 0,03n + 0,02m = 0,09 → 3n + 2m = 9
3n = 9 - 2m → n = 3 - \(\dfrac{{2m}}{3}\)
n và m nguyên dương nên m = 3 và n = 1.
CH4 chiếm 60% thể tích hỗn hợp.
C3H8 chiếm 40% thể tích hỗn hợp.
6. Giải bài 5.30 trang 40 SBT Hóa học 11
Chất A có công thức phân tử C6H14. Khi A tác dụng với clo, có thể tạo ra tối đa 3 dẫn xuất monoclo (C6H13Cl) và 7 dẫn xuất điclo (C6H12Cl2). Hãy viết công thức cấu tạo của A và của các dẫn xuất monoclo, điclo của A.
Phương pháp giải
- Viết các đồng phân của C6H14. sau đó xác định các trường hợp thế của clo.
- Viết CTCT của các dẫn xuất monoclo, điclo của A.
Hướng dẫn giải
Ứng với công thức phân tử C6H14 có 5 đồng phân:
A1: CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
A2: CH3-CH2-CH2-CH(CH3)-CH3
A3: CH3-CH2-CH(CH3)-CH2-CH3
A4: CH3-CH(CH3)-CH(CH3)-CH3
A5: CH3-CH2-C(CH3)2-CH3
Số dẫn xuất monoclo C6H13Cl có thể tạo ra từ A1 là 3, từ A2 là 5, từ A3 là 4.
Từ A4 là 2, từ A5 là 3. Như vậy, chất A chỉ có thể có cấu tạo như A1 hoặc A5.
Số dẫn xuất điclo C6H12Cl2 có thể tạo ra từ A1 là 12 và từ A5 là 7.
Như vậy, chất A có công thức cấu tạo A5.
CH3-CH2-C(CH3)2-CH2Cl; CH3-CHCl-C(CH3)2-CH3; ClCH2-CH2-C(CH3)2-CH3
CH3-CH2-C(CH3)2-CHCl2; CH3-CCl2-C(CH3)2-CH3; Cl2CH-CH2-C(CH3)2-CH3
CH3-CHCl-C(CH3)2-CH2Cl; ClCH2-CH2-C(CH3)2-CH2Cl
ClCH2-CHCl-C(CH3)2-CH3; CH3-CH2-C(CH3)(CH2Cl)-CH2Cl
