Hỗn hợp M chứa ba hợp chất hữu cơ X, Y và Z. Hai chất X và Y

Giải SBT Hoá 11

Bài 46.12 trang 75 Sách bài tập Hóa học 11:

Nếu làm bay hơi 3,2 g M thì thể tích hơi thu được đúng bằng thể tích của 1,68g khí nitơ ở cùng điều kiện.

Để đốt cháy hoàn toàn 16g M cần dùng vừa hết 23,52 lít O₂ (đktc). Sản phẩm cháy chỉ có CO₂ và H₂O với số mol bằng nhau.

Nếu cho 48g M tác dụng với Na (lấy dư), thu được 1,68 lít H₂ (đktc).

Hãy xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo, tên và phần trăm về khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M.

Lời giải:

Số mol 3 chất trong 3,20 g hỗn hợp M: $\frac{1,68}{28}=0,06$ mol

Số mol 3 chất trong 16 g M: $\frac{0,06.16}{3,2}=0,3$

Khi đốt hỗn hợp M ta chỉ thu được CO₂ và H₂O.

Vậy, các chất trong hỗn hợp đó chỉ có thể chứa C, H và O.

Đặt công thức chất X là C_xH_yO_z thì chất Y là C_x+1H_y+2O_z. Chất Z là đồng phân của Y nên công thức phân tử giống chất Y.

Giả sử trong 16 g hỗn hợp M có a mol chất X và b mol hai chất Y và Z:

Khi đốt 16 g M thì tổng khối lượng CO₂ và H₂O thu được bằng tổng khối lượng của M và O₂ và bằng:

$16+\frac{23,52}{22,4}.32=49,6$

Mặt khác, ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CO}}_2}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}=\mathrm{n}$

44n + 18n = 49,6 suy ra n = 0,8

Số mol CO₂ là: xa + (x + 1)b = 0,8 (mol) (3)

Số mol H₂O là: $\frac{\mathrm{ya}+(\mathrm{y}+2)\mathrm{b}}{2}=0,8$ mol

do đó: ya + (y + 2)b = 1,6 (4)

Giải hệ phương trình:

Biến đổi (3) ta có x(a + b) + b = 0,8

Vì a + b = 0,3 nên b = 0,8 - 0,3x

Vì 0 < b < 0,3 nên 0 < 0,8 - 0,3x < 0,3 suy ra 1,66 < x < 2,66

x nguyên suy ra x = 2 suy ra b = 0,8 - 0,3.2 = 0,2

suy ra a = 0,3 - 0,2 = 0,1

Thay giá trị của a và b vào (4), tìm được y = 4.

Thay giá trị của a, b, x và y vào (2), tìm được z = 1.

Vậy chất X có CTPT là C₂H₄O, hai chất Y và z có cùng CTPT là C₃H₆O.

Chất X chỉ có thể có CTCT là   (etanal) vì chất CH₂ = CH - OH không bền và chuyển ngay thành etanal.

Chất Y là đồng đẳng của X nên CTCT là  (propanal).

Hỗn hợp M có phản ứng với Na. Vậy, chất Z phải là ancol CH₂ = CH - CH₂ - OH (propenol):

2CH₂ = CH - CH₂ - OH + 2Na → 2CH₂ = CH - CH₂ - ONa + H₂↑

Số mol Z trong 48 g M là: 2. số mol H₂ = 0,15 (mol).

Số mol Z trong 16 g M là: $\frac{0,15.16}{48}=0,05$

Số mol Y trong 16 g M là: 0,2 - 0,05 = 0,15 (mol).

Thành phần khối lượng của hỗn hợp M:

Chất X chiếm: $\frac{0,1.44}{16}.100\%=27,5\%$

Chất Y chiếm: $\frac{0,15.58}{16}.100\%=54,4\%$

Chất Z chiếm: $\frac{0,05.58}{16}.100\%=18,1\%$