Tổng hợp các dạng bài toán hữu cơ thi HSG Hóa 9 và thi vào chuyên Quảng Bình

Nội dung text: Tổng hợp các dạng bài toán hữu cơ thi HSG Hóa 9 và thi vào chuyên Quảng Bình

1. TỔNG HỢP CÁC DẠNG BÀI TOÁN HỮU CƠ THI HSG HểA 9 VÀ THI VÀO CHUYấN QUẢNG BèNH Bài 1: (Đề thi HSG Húa 9 QB 2010) Đốt chỏy hoàn toàn 0,2 mol một hyđro cac bon A rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm vào dung dịch chứa 1,15 mol Ca(OH)2 thu được kết tủa và khối lượng dung dịch tăng 50,8 gam cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch thu được , kết tủa lại tăng thờm,tổng khối lượng 2 lần kết tủa là 243,05 gam. a/ Xỏc định cụng thức phõn tử của hyđrocacbon A. b/ Xỏc định cụng thức cấu tạo của A.Biết A khụng làm mất màu dung dịch Brom nhưng khi đun núng với brom cú mặt bột sắt thỡ A cho một sản phẩm mono brom duy nhất . Giải Gọi cụng thức phõn tử của A là CxHy y y CxHy + ( x + )O2 → xCO2 + H2O 4 2 Cho sản phẩm hấp thụ vào dung dịch Ca(OH)2 thỡ tạo 2 muối ( do khi cho Ba(OH)2 dư vào thỡ tiếp tục cú kờt tủa ): Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓ + H2O amol amol amol Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3 )2 bmol 2bmol bmol Ba(OH)2 + Ca(HCO3 )2 → BaCO3 ↓ + CaCO3 ↓ + H2O bmol bmol bmol a,b lần lượt là số mol Ca(OH)2 phản ứng ta cú : (a + b)100 + 197b = 243,05 a + b = 0,15 => a = 0,5 b = 0,65 1,8 => nCO2(1) = a + 2b = 0,5 + 2.0,65 = 1,8 mol => x = 9 0,2 Mặt khỏc khi hấp thụ sản phẩm chỏy vào dung dịch Ca(OH)2 khối lượng dung dịch tăng 50,8 gam nờn ta cú : mCO2 + mH2O - mCaCO3 = 50,8 => m H2O = 100.0,5 + 50,8 – 1,8.44 = 21,6 (gam) 21,6 => nH2O = 1,2 (mol) 18 1,2.2 => y = 12 => CT phõn tử của A là C9H12 0,2 b/ (0,5điểm ) A khụng làm mất màu dung dịch Brụm nhưng khi đun núng với brom cú mặt bột sắt làm xỳc tỏc thỡ A chỉ cho một sản phẩm mono brom duy nhất nờn A cú cụng thức cấu tạo CH3 C H - C C - H H3 C - C C- CH3 C H CH3 C H - C C - H + Br2 Fe t0 H3 C - C C- CH3 C H 1
2. CH3 C H - C C - Br + HBr H3 C - C C- CH3 C H Bài 2: Đốt chỏy hoàn toàn 4,64 gam một hiđrocacbon X (chất khớ ở điều kiện thường). Hấp thụ toàn bộ sản phẩm chỏy vào dung dịch Ba(OH) 2 tạo ra 39,4 gam kết tủa, dung dịch sau phản ứng cú khối lượng giảm 19,912 gam so với dung dịch Ba(OH)2 ban đầu. a) Viết phương trỡnh húa học của cỏc phản ứng cú thể xảy ra. b) Tỡm cụng thức phõn tử của X. (Đề thi HSG Húa 9 QB 2013) Giải 1. a) Gọi cụng thức phõn tử của X là CxHy. Phương trỡnh húa học của cỏc phản ứng cú thể xảy ra: to CxHy + (x + y/4)O2  xCO2 + y/2H2O CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O Nếu dư CO2: CO2 + BaCO3 + H2O Ba(HCO3)2 b) Gọi a, b lần lượt là số mol của CO2 và H2O trong hỗn hợp sản phẩm chỏy. Áp đụng định luật bảo toàn khối lượng ta cú: m + m = 39,4- 19,912 =19,488 44a + 18b = 19,488 (1) CO2 H2O Mặt khỏc, ta lại cú: mX = mC + mH 12a + 2b = 4,64 (2) Giải hệ 2 phương trỡnh (1) và (2) ta được: a = 0,348 và b = 0,232. x a 0,348 3 y 2b 2.0,232 4 Cụng thức phõn tử của X cú dạng: (C3H4)n (với n nguyờn dương) Theo bài ra, X là chất khớ ở điều kiện thường nờn phõn tử X cú số nguyờn tử C nhỏ hơn hoặc bằng 4 n = 1. Vậy cụng thức phõn tử của X là C3H4. Bài 3: Cho hỗn hợp X gồm cỏc chất: CH3OH, C2H5OH, C3H7OH, H2O. Cho a gam X tỏc dụng với Na dư, thu được 0,7 mol H2. Nếu cho a gam X tỏc dụng với O 2 dư (đốt núng) thỡ thu được b gam CO 2 và 2,6 mol H2O. Xỏc định a và b. (Đề thi HSG Húa 9 QB 2013) Giải 2. Gọi cụng thức chung của cỏc chất CH3OH, C2H5OH, C3H7OH là CnH2n+1OH. Gọi x, y lần lượt là số mol của CnH2n+1OH và H2O cú trong a gam hỗn hợp X. 2H2O + 2Na 2NaOH + H2 y y/2 2CnH2n+1OH + 2Na 2CnH2n+1ONa + H2 x x/2 to CnH2n+1OH + 1,5nO2  nCO2 + (n+1)H2O x xn x(n+1) Theo bài ra ta cú hệ phương trỡnh: 2
3. x y 0,7 x + y = 1,4 2 2 xn = 1,2 x(n 1) y 2,6 a = x.(14n+18) + 18y = 14xn + 18(x + y) = 14.1,2 + 18.1,4 = 42 (gam) b = 44xn = 44.1,2 = 52,8(gam Bài 4: Đốt chỏy 4,5 gam hợp chất hữu cơ A (cú C, H, O) cần dựng hết 3,36 lớt khớ oxi (đktc), thu được CO2 và H2O cú tỉ lệ mol 1:1. a) Xỏc định cụng thức đơn giản nhất của A. b) Khi cho cựng một lượng A tỏc dụng với hết với Na và tỏc dụng hết với NaHCO 3, thỡ số mol H2 và số mol CO2 thu được là như nhau và bằng số mol của A phản ứng. - Tỡm cụng thức phõn tử của A (MA C4H10 → ¯MA = m/n MA ≥ 29 MA Biến thiờn từ 29 => 58 2. 3
4. Khối lượng bỡnh Brom tăng lờn = khối lượng cỏc khớ bị hấp thụ = 2,8gam - cỏc khớ bị hấp thụ là những hyđrocacbon khụng no cú cụng thức chung CnH2n 2,8 - nH= 2nC →14n = 2,8 →n = 0,2mol →nC = 0,2 và nH = 0,4 mol 14 - Trong 0,2 mol C4H10 cũng như trong hỗn hợp A cú nC = 0,8 và nH = 2,0 - -Trong hỗn hợp B cú nC = 0,8 - 0,2 = 0,6 mol và nH = 2- 0,4 = 1,6 mol - Khi đốt chỏy hoàn toàn B sẽ tạo thành 0,6 mol CO2 và 0,8 mol H2O - a/ Khối lượng bỡnh đựng dung dịch tăng lờn = mCO2 + mH2O = 0,6.44 + 0,8.18 = 40,8gam b/ Kết tủa tối đa khi toàn bộ CO2 tạo thành muối trung hũa Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓ + H2O n CO2 = n CaCO3 = 0,6 mol → m CaCO3 tối đa cú thể tạo thành = 0,6.100 = 60gam Cõu 6: Đốt chỏy hoàn toàn a gam hổn hợp khớ X gồm 0,1 mol HC A và 0,05 mol HC B rồi dẫn sản phẩm lần lượt qua bỡnh 1 đựng H2SO4 đặc, binh 2 đựng dd Ba(OH)2 dư thấy khối lượng bỡnh 1 tăng lờn 9 gam, ở bỡnh 2 thấy xuất hiện 108,35 gam kết tủa. 1. Tớnh giỏ trị của a. 2. Tỡm CTPT của A và B. Biết A, B là ankan, anken hoặc ankin. Cõu 8: 1. Dẫn V lớt (ở đktc) hỗn hợp X gồm axetilen và hiđro đi qua ống sứ đựng bột niken nung núng, thu được khớ Y. Dẫn Y vào lượng dư AgNO 3 trong dung dịch NH3 thu được 12 gam kết tủa. Khớ đi ra khỏi dung dịch phản ứng vừa đủ với 16 gam brom và cũn lại khớ Z. Đốt chỏy hoàn toàn khớ Z thu được 2,24 lớt khớ CO2 (ở đktc) và 4,5 gam nước. Viết phương trỡnh húa học của cỏc phản ứng xảy ra và tớnh V. 2. Đốt chỏy hoàn toàn 1,06 gam một hiđrocacbon X rồi đem toàn bộ sản phẩm chỏy hấp thụ hết vào bỡnh đựng dung dịch Ca(OH)2. Sau cỏc phản ứng thu được 5 gam kết tủa và khối lượng phần dung dịch giảm bớt 0,58 gam. a) Tỡm cụng thức phõn tử của X, biết 60 < MX < 150. b) Viết cỏc cụng thức cấu tạo cú thể cú của X, biết X cú chứa vũng benzen. (Đề thi HSG Húa 9 QB 2014) Giải 1. Gọi số mol của C2H2, C2H4, C2H6, H2 trong hỗn hợp Y lần lượt là a, b, c, d. Ni C H + H 0 C H 2 2 2 t 2 4 b b b C H + 2H Ni C H 2 2 2 t0 2 6 c 2c c C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3  C2Ag2 + 2NH4NO3 a a C2H4 + Br2  C2H4Br2 b b C2H6 + 3,5O2  2CO2 + 3H2O c 2c 3c t0 2H2 + O2  2H2O Theo bài ra ta cú: 12 16 2,24 nC Ag = a = = 0,05 mol ; nBr = b = = 0,1 mol ; nCO = 2c = = 0,1 mol 2 2 240 2 160 2 22,4 c = 0,05 mol 4,5 n = 3c + d = = 0,25 mol d = 0,1 mol (0,25 H2O 18 điểm) n = a + b + c = 0,2 mol; n = b + 2c + d = 0,3 mol C2H2 (ban đầu) H2 (ban đầu) 4
5. nX = 0,2 + 0,3 = 0,5 mol V = 0,5.22,4 = 11,2 2. a) Gọi cụng thức phõn tử của X là CxHy với số mol là a. Phương trỡnh húa học: t0 y CxHy + (x + y/4)O2  xCO2 + H2O 2 a ax 0,5ay CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O Nếu dư CO2: CO2 + CaCO3 + H2O  Ca(HCO3)2 Áp dụng bảo toàn khối lượng ta cú: m + m = m - m 4,42 ax + 0,5ay = 4,42 (1) CO2 H2O  dd giảm mX = 12ax + ay = 1,06 (2) Giải hệ phương trỡnh (1) và (2) ta được: ax = 0,08; ay = 0,1. x : y = 0,08 : 0,1 = 4 : 5 X: (C4H5)n Theo bài ra ta cú: 60 < 53n < 150 1,13 < n < 2,83. Vỡ n nguyờn nờn: n = 2 Cụng thức phõn tử của X là: C8H10. b) Cỏc cụng thức cấu tạo cú thể cú của X: C2H5 CH3 CH3 CH3 H3C CH3 CH3 Cõu 9 (Đề thi HSG Húa 9 QB 2015) 1. Cho hợp chất hữu cơ Y chứa C, H, O. Đốt chỏy hết 0,2 mol Y cần vừa đủ 8,96 lớt khớ O 2 (đktc). Cho toàn bộ sản phẩm chỏy lần lượt đi chậm qua bỡnh 1 đựng 100 gam dung dịch H2SO4 96,48% (dư), bỡnh 2 đựng dung dịch KOH (dư), thấy sản phẩm chỏy bị hấp thụ hoàn toàn. Sau thớ nghiệm, nồng độ dung dịch H 2SO4 ở bỡnh 1 là 90%, ở bỡnh 2 cú 55,2 gam muối tạo thành. Xỏc định cụng thức phõn tử và viết cụng thức cấu tạo của Y. Biết rằng khi cho Y tỏc dụng với dung dịch KHCO3 thỡ giải phúng khớ CO2. 2. Đốt chỏy hoàn toàn 4,872 gam một hiđrocacbon X, hấp thụ hoàn toàn sản phẩm chỏy vào bỡnh đựng dung dịch nước vụi trong. Sau phản ứng, thu được 27,93 gam kết tủa và thấy khối lượng dung dịch giảm 5,586 gam. Xỏc định cụng thức phõn tử của X. Cõu 10 (Đề thi chuyờn Húa QB 2016) 1. Hỗn hợp M gồm CaC 2 x mol và Al4C3 y mol. Cho một lượng nhỏ M vào H 2O dư thu được dung dịch E, hỗn hợp khớ T và a gam kết tủa H. Đốt chỏy hết hỗn hợp T rồi cho toàn bộ sản phẩm vào dung dịch E thu được 2a gam kết tủa. Biết cỏc phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tớnh tỉ lệ x:y. 2. Đốt chỏy hoàn toàn 12,0 gam một hợp chất hữu cơ X chỉ thu được CO 2 và H2O. Dẫn toàn bộ sản phẩm chỏy vào dung dịch Ca(OH) 2 dư thấy cú 40 gam kết tủa và dung dịch sau phản ứng cú khối lượng giảm 15,2 gam so với dung dịch Ca(OH)2 ban đầu. Biết rằng 3,0 gam A ở thể hơi cú thể tớch bằng thể tớch của 1,6 gam oxi ở cựng điều kiện nhiệt độ và ỏp suất. Tỡm cụng thức phõn tử của X. Giải 1. CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2 x x x Al4C3+12H2O 4Al(OH)3 + 3CH4 y 4y 3y 2Al(OH)3 + Ca(OH)2 Ca(AlO2)2 + 4H2O 2x x x 5
6. 4y-2x = (1) Khớ T (C2H2 , CH4 ); Dung dịch E: Ca(AlO2)2; Kết tủa H: Al(OH)3 C2H2 + 5/2 O2 2CO2 + H2O x 2x CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 3y 3y nCO2 = 2x+3y; CO2 + Ca(AlO2)2 + 3H2O 2Al(OH)3 + CaCO3 x x 2x x CO2 + H2O + CaCO3 Ca(HCO3)2 x x CO2 cũn dư nờn kết tủa CaCO3 bị hũa tan hết. Vậy 2x = 2.→ x = Từ (1) → y = . . vậy = 2. => MA = 3/0,05 = 60 Số mol trong 12 gam A đem đốt cháy là 12/60 = 0,2 mol Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Ta có: gam = 40- (0,4.44 + 15,2) = 7,2 gam => Gọi cụng thức phõn tử của X là CxHyOz (z ≥ 0) CxHyOz + (x + y/4 – z/2)O2 xCO2 + y/2H2O 1 x y/2 (mol) 0,2 0,4 0,4 (mol) x = = 2; y = = 4 Ta cú: z = (60 – 2.12 – 4.1)/16 = 2 Vậy công thức phân tử của A là C2H4O2. Cõu 11 (Đề thi HSG Húa 9 QB 2016) 1. Một bỡnh kớn chứa hiđrocacbon X cõn nặng 46,5 gam. Ở cựng điều kiện trờn, nếu bỡnh chứa C4H10 thỡ cõn nặng 54,5 gam; nếu bỡnh chứa C 2H6 thỡ cõn nặng 47,5 gam. Tỡm cụng thức phõn tử của X. 2. Cho hỗn hợp X gồm CH 4, C2H4 và C2H2. Lấy 8,6 gam X tỏc dụng hết với dung dịch brom (dư) thỡ khối lượng brom phản ứng là 48 gam. Mặt khỏc, nếu cho 13,44 lớt (ở đktc) hỗn hợp khớ X tỏc dụng với lượng dư dung dịch AgNO 3 trong NH3, thu được 36 gam kết tủa. Tớnh phần trăm thể tớch cỏc khớ cú trong X. 3. Xà phũng hoỏ hoàn toàn 17,24 gam chất bộo cần vừa đủ 0,06 mol NaOH. Tớnh khối lượng xà phũng thu được khi cụ cạn dung dịch sau phản ứng. 6
7. Cõu 12: Tiến hành lờn men m gam glucozơ thành ancol etylic với hiệu suất 75%, rồi hấp thụ hết lượng CO 2 sinh ra vào 2 lớt dung dịch NaOH 0,5M (D=1,05g/ml) thu được dung dịch hh 2 muối cú tổng nồng độ 3,211%. Viết cỏc PTHH xảy ra và tỡm giỏ trị của m ? Cõu 13: Lờn men giấm 200ml dung dịch ancoletylic 5,750 thu được 20ml dung dịch Y. Lấy 100ml Y cho tỏc dụng với Na dư thu được 60,648 lớt H2 (đktc). Tớnh hiệu suất phản ứng lờn men giấm. (Biết Drượu = 0,8g/ml; Dnước = 1g/ml) 7