Tài liệu ôn tập môn Hóa học Lớp 9 - Chuyên đề: Đốt cháy Hidrocacbon - Phan Thị Kim Nguyệt

 GV: Phan Thị Kim Nguyệt
 Trường : THCS Ninh Sở
 CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC: Đốt cháy hidrocacbon
A. Tổng quan kiến thức và phương pháp giải bài tập
PTTQ:
CxHy  +  (x + y/4)O2 →  xCO2 + y/2H2O
Chú ý:
Sản phẩm đốt cháy thường được định lượng bằng bình (1) chứa H2SO4 đặc, P2O5,hấp thu nước, bình (2) chứa NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2,hấp thụ CO2.
Nếu cho toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ca(OH)2, Ba(OH)2 thì khối lượng bình tăng = mCO2 + mH2O
1. Đốt cháy ankan
CTTQ: CnH2n +2
PTHH:  CnH2n +2 + (3n+1:2)O2 → nCO2 + (n+1)H2O
Kết luận:
Sản phẩm đốt cháy có: nH2O > nCO2
nAnkan = nH2O – nCO2.
Phương pháp giải:
Bước 1:  Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
Bước 2: Gọi CTPT của ankan là CnH2n +2 =>Viết PTHH.
Bước 3: Đặt số mol vào PTHH .
Bước 4: Tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn V lít (đktc) một ankan. Sản phẩm đốt cháy dẫn lần lượt qua bình 1 đựng H2SO4 , bình 2 đựng Ca(OH)2 dư. Thấy bình 1 tăng lên 3,6 gam và bình 2 thu được 10g kết tủa.
a) Tính V.
b) Xác định công thức phân tử của ankan.
Ta có: nH2O = m : M=3,6 : 18=0,2 (mol)
nCaCO3 = m : M=10 : 100=0,1 (mol)
     CO2 + Ca(OH)2 →  CaCO3 + H2O
(mol)  0,1<-                     0,1
=> nCO2 = nCaCO3 = 0,1 (mol)
Gọi CT của ankan là : CnH2n+2 (n≥1)
PTHH: CnH2n +2 + (3n+1 : 2)O2 → nCO2 + (n+1)H2O
P/ư                                                       0,1               0,2        
Ta có:   nAnkan = nH2O – nCO2 = 0,2 – 0,1 = 0,1 (mol)
=> V = 0,1 . 22, 4 = 2,24 (lit)              
b) Ta có : n = nCO2 : n ankan = 0,1 : 0,1 = 1
=> CTPT của ankan : CH4
2. Đốt cháy anken
CTTQ: CnH2n
PTHH:  CnH2n  + (3n2)O2 → nCO2 + nH2O
Kết luận:
Sản phẩm đốt cháy có: nH2O =  nCO2.
Phương pháp giải:
Bước 1:  Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
Bước 2: Gọi CTPT của ankan là CnH2n  =>Viết PTHH.
Bước 3: Đặt số mol vào PTHH .
Bước 4: Tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.
Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít (đktc) một ankan. Sản phẩm đốt cháy dẫn toàn bộ vào dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 40g kết tủa. Xác định công thức phân tử của anken.
Ta có: nAnkan = 4,48 : 22,4=0,2(mol)
nCaCO3 = m : M=40 : 100=0,4 (mol)
        CO2 + Ca(OH)2 →  CaCO3 + H2O
(mol)  0,4<-                       0,4
=> nCO2 = nCaCO3 = 0,4 (mol)
Gọi CT của ankan là : CnH2n (n≥2)
PTHH: CnH2n  + (3n : 2)O2 → nCO2 + n H2O
P/ư         0,2                                  0,4    
Ta có : n = nCO2 : n anken = 0,4 : 0,2 = 2
=> CTPT của anken : C2H4.
3. Đốt cháy ankin
CTTQ: CnH2n - 2
PTHH:  CnH2n - 2 + (3n−1 :2)O2 → nCO2 + (n-1)H2O
Kết luận:
Sản phẩm đốt cháy có: n CO2 > nH2O
nAnkin = nCO2 – nH2O.
Phương pháp giải:
Bước 1:  Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
Bước 2: Gọi CTPT của ankan là CnH2n -2 =>Viết PTHH.
Bước 3: Đặt số mol vào PTHH .
Bước 4: Tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.
Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn V lít (đktc) một ankin. Sản phẩm đốt cháy dẫn lần lượt qua bình 1 đựng H2SO4 , bình 2 đựng Ca(OH)2 dư. Thấy bình 1 tăng lên 1,8 gam và bình 2 thu được 20g kết tủa.
a) Tính V.
b) Xác định công thức phân tử của ankin.
Ta có: nH2O = m : M=1,8 : 18=0,1 (mol)
nCaCO3 = m : M=20 : 100=0,2 (mol)
     CO2 + Ca(OH)2 →  CaCO3 + H2O
(mol)  0,2<-                     0,2
=> nCO2 = nCaCO3 = 0,2 (mol)
Gọi CT của ankan là : CnH2n-2 (n≥2)
PTHH: CnH2n - 2 +( (3n−1)/2)O2 → nCO2 + (n-1)H2O
P/ư                                                       0,2               0,1        
Ta có:   nAnkin = nCO2 – nH2O = 0,2 – 0,1 = 0,1 (mol)
=> V = 0,1 . 22, 4 = 2,24 (lit)              
b) Ta có : n = n CO2 : n ankin = 0,2 : 0,1 = 2
=> CTPT của ankin : C2H2
4. Đốt cháy hỗn hợp hidrocacbon liên tiếp cùng dãy đồng đẳng
Khối lượng mol TB : M = mhhnhh
Số nguyên tử C TB: n =n CO2 nhh
Phương pháp giải:
Bước 1:  Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
Bước 2: So sánh số mol CO2 và H2O
Bước 3: Gọi CTPT chung của 2 hidrocacbon =>Viết PTHH. Đặt số mol vào PTHH.
Bước 4: Xác định n
Bước 5: Tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.
Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai hidrocacbon liên tiếp trong dãy đồng đẳng thu được 22,4 lít CO2(đktc) và 25,2 gam H2O. Xác định CTPT của hai hidrocacbon đó.
Ta có: nH2O = m : M=25,2 : 18=1,4 (mol) 
nCO2 = V : 22,4=22,4 : 22,4=1 (mol)
Ta thấy nH2O > nCO2 => 2 hidrocacbon thuộc dãy ankan.
Gọi CTPT chung của 2 hidrocacbon này là :CnH2n+2Cn-
PTHH: CnH2n+2 + 3n+12 O2 → nCO2+n-1 H2OCn¯¯¯H2n¯¯¯+2+ (3n¯¯¯+12)O2 → n¯¯¯CO2 + (n¯¯¯-1)H2O
P/ư                                                        1                1,4 
=> nn+1 = 11,4n¯¯¯n¯¯¯+1=11,4     
=> n = 2,5n¯¯¯ = 2,5
Do 2 hidrocacbon này là hai đồng đẳng liên tiếp nhau => Hai hidrocacbon có CTPT là: C2H6 và C3H8.      
5. Đốt cháy hỗn hợp nhiều hidrocacbon
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
mCxHy + mO2 = mCO2 + mH2O
Áp dụng bảo toàn nguyên tố:
nC(CxHy) = nC(CO2)    ;   nH(CxHy) = nH(H2O)
=> mCxHy = mC + mH = 12nCO2 + 2nH2O
nO2 = nCO2 + ½ nH2O
Phương pháp giải:
Bước 1:  Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
Bước 2: Áp dụng bảo toàn nguyên tố, tính nC , nH.
Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng hoặc bảo toàn nguyên tố, tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.
Ví dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm : C3H8 , C4H6, C5H10 và C6H6 thu được 7,92 gam CO2 và 2,7 gam H2O. Tính giá trị của m.
Ta có: nH2O = m : M=2,718=0,15 (mol)
nCO2 = mM=7,92 : 44=0,18 (mol)
Sơ đồ phản ứng:
X { C3H8 , C4H6, C5H10 và C6H6} + O2 →   0,18 mol CO2, 0,15 mol H2O
Áp dụng BTNT:
nC = nCO2 = 0,18 (mol) ; nH = 2nH2O = 0,15.2 = 0,3 (mol)
=> mX = mC + mH = 0,18.12 + 0,3.1 = 2,46 (g)