Phương pháp bảo toàn khối lượng trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải - Hoá học lớp 12
Phương pháp bảo toàn khối lượng trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải
Với Phương pháp bảo toàn khối lượng trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải Hoá học lớp 12 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập bảo toàn khối lượng trong hóa học hữu cơ từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.
Phương pháp giải
Các dạng bài thường gặp:
+ Bài toán đốt cháy hợp chất hữu cơ:
Khối lượng chất hữu cơ đem đốt và khối lượng oxi bằng tổng khối lượng sản phẩm cháy
Khối lượng chất hữu cơ bằng tổng khối lượng của nguyên tố tạo thành nó
+ Bài toán ancol, phenol tác dụng với Na
+ Bài toán về amin; amino axit tác dụng với axit, bazơ
+ Các bài toán liên quan đến thủy phân các chất: este (xà phòng hóa); peptit; …
+ Các bài toán liên quan đến phản ứng cộng của hiđrocacbon không no, tách của ankan, tách H2O của ancol
+ Bài toán trùng hợp
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 0,025 mol chất hữu cơ X cần 1,12 lít O2 (đktc), dẫn toàn bộ sản phẩm thu được qua bình đựng P2O5 khan vào bình 2 đựng Ca(OH)2 dư thấy khối lượng bình 1 tăng 0,9g, bình 2 tăng 2,2g. Công thức phân tử X là:
A. C2H4O
B. C3H6O
C. C3H6O
D, C2H4O2
Giải:
n O2 = 0,5 mol ⇒ m O2 = 16
mbình 2 tăng = mCO2 = 2,2g
mbình 1 tăng = mH2O = 0,9g
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
mX + mO2 = mCO2 + mH2O ⇒ mX = mCO2 + mH2O – mO2 = 1,5g
MX = 1,5: 0,025 = 60g ⇒ X là: C2H4O2
⇒ Đáp án D
Ví dụ 2: Đun nóng 5,14g hỗn hợp khí X gồm metan, hiđro và một ankin với xúc tác Ni, thu được hỗn hợp Y. Cho hỗn hợp Y tác dụng với brom dư thu được 6,048 lít hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối với hiđro bằng 8. Độ tăng khối lượng dung dịch brom là:
A. 0,82g
B. 1,62g
C. 4,6g
D. 2,98g
Giải:
⇒ Đáp án A
Ví dụ 3: Đun 27,6g hỗn hợp 3 ancol đơn chức với H2SO4 đặc ở 140° (H=100%) được 22,2g hỗn hợp các ete có số mol bằng nhau. Số mol mỗi ete trong hỗn hợp là:
A. 0,3
B. 0,1
C. 0,2
D. 0,05
Giải:
Ví dụ 4 Thực hiện tổng hợp tetrapeptit từ 3,0 mol glyxin; 4,0 mol alanin và 6,0 mol valin. Biết phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng tetrapeptit thu được là
A. 1510,5 g.
B. 1120,5 g.
C. 1049,5 g.
D. 1107,5 g.
Giải:
4Aminoaxit → tetrapeptit + 3H2O
⇒ Đáp án D
Ví dụ 5: Trùng hợp 1,680 lít propipen (đktc) với hiệu suất 70%, khối lượng polime thu được là:
A. 3,150g
B. 2,205g
C. 4,550g
D. 1,850g
Giải:
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
⇒ Đáp án B
Ví dụ 6: Xà phòng hóa hoàn toàn 17,24g chất béo cần vừa đủ 0,06mol NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được khối lượng xà phòng là:
A. 17,80g
B. 18,24g
C. 16,68g
D. 13,38g
Giải:
⇒ Đáp án A
Bài tập tự luyện
Bài 1: Xà phòng hóa chất hữu cơ X đơn chức thu được muối Y và ancol Z. Đốt cháy hoàn toàn 4,8 gam Z cần 5,04 lít O2 (đktc) thu được CO2 và H2O mà khối lượng của chúng hơn kém nhau 1,2 gam. Nung muối Y với vôi tôi xút được khí T có tỉ khối so với H2 là 8. Vậy X là
A. CH3COOC2H3
B. C2H5COOC2H3
C. CH3COOCH2
D. C2H5COOCH3
Lời giải:
Quan sát 4 đáp án ta nhận thấy X là 1 este đơn chức.
Theo giả thiết: Nung muối Y với vôi tôi xút được khí T có tỉ khối so là 8 ⇒ T = 8.2 = 16 ⇒ T là CH4
Do đó muối Y là CH3COONa: CH3COONa + NaOH CH4 + Na2CO3
Suy ra X có dạng CH3COOR'.
Khi đó đáp án đúng là A hoặc
C.
Giả thiết cho CO2 và H2O mà khối lượng của chúng hơn kém nhau 1,2 gam nên ta buộc phải xét 2 trường hợp:
Ta đã có khối lượng Z và O2, mCO2 - mH2O = 1,2 gam , nên nhìn vào sơ đồ phản ứng ta thấy: nếu ta sử dụng định luật bảo toàn khối lượng thì ta sẽ có được tổng mCO2 + mH2O, từ đó giải hệ 2 ẩn tìm được ngay mCO2 và mH2O
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
Hoặc sử dụng công thức áp dụng cho ancol no đơn chức mạch hở:
Kết hợp với X có dạng CH3COOR’
Vậy X là CH3COOCH2
⇒ Đáp án C
Bài 2: Hỗn hợp X gồm phenol và anilin. Lấy m gam X tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch HCl 1M thu được hỗn hợp Y. Cho hỗn hợp Y tác dụng hết với 500 ml dung dịch NaOH 1M, rồi cô cạn thấy còn lại 31,3 gam chất rắn khan. Giá trị của m là:
A.18,7.
B.28.
C.65,6.
D.14.
Lời giải:
Bài 3: Cho 28,2 gam hỗn hợp hai ancol đơn chức tác dụng hết với 11,5 gam Na, sau phản ứng thu 39,3 gam chất rắn. Nếu đun 28,2 gam hỗn hợp trên với H2SO4 đặc ở 140°C, thì thu đợc bao nhiêu gam ete:
A. 19,2 gam.
B. 23,7 gam.
C. 24,6 gam.
D. 21,0 gam.
Lời giải:
Bài 4: Khối lượng tripeptit được tạo thành từ 178 gam alanin và 75 gam glyxin là:
A. 253 g
B. 235g
C. 217g.
D. 199g.
Lời giải:
Có: 3 mol amino axit → 1 mol tripeptit + 2 mol H2O
⇒ Đáp án C
Bài 5: Đung nóng m gam hỗn hợp X gồm các chất có cùng một loại nhóm chức với 600ml dung dịch NaOH 1,5M, thu được dung dịch Y chứa muối của một axit cacboxylic đơn chức và 15,4 gam hơi Z gồm các ancol. Cho toàn bộ Z tác dụng với Na dư, thu được 5,04 lít H2 (đktc). Cô cạn dung dịch Y đun nóng chất rắn thu được với CaO cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 7,2 gam một chất khí. Giá trị của m là
A. 34,51.
B. 34,30.
C. 40,60.
D. 22,60.
Lời giải:
⇒ m = 36,9 + 15,4 - 0,45.40 = 34,3 (gam) ⇒ Đáp án B
Bài 6: X là tetra peptit Ala-Gly-Val-Ala, Y là tripeptit Val- Gly-Val. Đun nóng m gam hỗn hợp X và Y có tỷ lệ số mol nX: nY = 1:3 vói 780 ml dung dịch NaOH 1M (vừa đủ), sau phản ứng kết thúc thu được dung dịch Z. Cô cạn dung dịch thu được 94,98 gam muối. m có giá trị là
A. 64,86 g.
B. 68,1g
C.77,04 g.
D. 65,13 g.
Lời giải:
\Gọi số mol X và Y lần lượt là a và 3a.
Hay 316a+273.3a+0,78.40 = 94,98+18.4a
⇒ a = 0,06 ⇒ m = 68,1(gam) ⇒ Đáp án B
Bài 7: Hỗn hợp X gồm HCOOH và CH3COOH (tỉ lệ mol 1:1), hỗn hợp Y gồm CH3OH và C2H5OH (tỉ lệ mol 3:2). Lấy 11,13 gam hỗn hợp X tác dụng hết với 7,52 gam hỗn hợp Y có xúc tác H2SO4 đặc, đun nóng. Khối lượng của este thu được là (biết hiệu suất các phản ứng este đều 75%)
A. 11,4345 g.
B. 10,89 g.
C. 14,52 g.
D. 11,616 g.
Lời giải:
Vậy meste = 0,075(46 + 60) + 0,09.32 + 0,06.46 - 0,15.18 = 10,89 (gam) ⇒ Đáp án B
Bài 8: Hỗn hợp X gồm ankin Y và H2 có tỉ khối so với H2 là 6,7. Dẫn X đi qua bột Ni nung nóng cho đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp Z có tỉ khối so với H2 là 16,75. Công thức phân tử của Y là
A.C4H6.
B. C5H8.
C.C3H4.
D.C2H2.
Lời giải:
, nên có 2 trường hợp có thể xảy ra (do phản ứng xảy ra hoàn toàn):
+ TH1: Nếu ankin dư, H2 hết thì ankin phải có khối lượng mol nhỏ hơn 33,5 và ankan tương ứng phải có khối lượng mol lớn hơn 33,5.
Khi đó không có ankin nào thỏa mãn
+ TH2: Nếu ankin hết và H2 dư thì hỗn hợp Z gồm H2 và ankan CnH2n+2. Chọn 1 mol hỗn hợp X ban đầu
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mX = mZ = 6,7.2 = 13,4 ⇒ nZ = 0,4
⇒nH2 pư = 0,6
⇒ naankan = 0,5nH2 pư = 0,3
⇒ Z chứa 0,1 mol H2 nên 0,1.2+0,3(14n+2) = 13,4
Tìm được n = 3 khi đó ankin cần tìm là C3H4. ⇒ Đáp án C
Bài 9: Cho 2,16 gam axit cacboxylic đơn chức X tác dụng hoàn toàn với dung dịch chứa 0,02 mol KOH và 0,03 mol NaOH. Cô cạn dung dịch thu được sau khi phản ứng kết thúc còn lại 3,94 gam chất rắn khan. Công thức của X là
A. CH3-CH2-COOH.
B. CH2=CH-COOH.
C. CH C-COOH.
D. CH3-COOH.
Lời giải:
, nên có 2 trường hợp có thể xảy ra (do phản ứng xảy ra hoàn toàn):
Bài 10: Tách nước hoàn toàn từ 25,8 gam hỗn hợp A gồm 2 ancol X và Y (MX < MY), sau phản ứng thu được hỗn hợp B gồm 2 anken kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Đốt cháy hoàn toàn B cần vừa đủ 1,8 mol O2. Mặt khác nếu tách nước không hoàn toàn 25,8 gam A (ở 140°C, xt H2SO4 đặc), sau phản ứng thu được 11,76 gam hỗn hợp các ete. Biết hiệu suất ete hóa của Y là 50%. Hiệu suất ete hóa của X là
A.35%.
B.65%.
C.60%.
D.55%.
Lời giải:
Gọi công thức phân tử trung bình của X và Y là CnH2n+2O
, nên có 2 trường hợp có thể xảy ra (do phản ứng xảy ra hoàn toàn):