Question

Hỗn hợp X gồm H2, CnH2n và CnH2n – 2 (hai hiđrocacbon đều mạch hở, n là số nguyên tử cacbon) có tỉ khối hơi so với H2 là 7,8. Cho hỗn hợp X qua xúc tác Ni nung nóng để các phảnứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với hỗn hợp X là 20/9 a) Viết phương trình phản ứng. b) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của hai hiđrocacbon và tính phần trăm thể tích của mỗi chất trong hỗn hợp X.

Answer 1

a)

C_nH_2n-2 + H₂ --t^o,Ni--> C_nH_2n

C_nH_2n + H₂ --t^o,Ni--> C_nH_2n+2

C_nH_2n-2 + 2H₂ --t^o,Ni--> C_nH_2n+2

b)

Có: m_X = m_Y (Theo ĐLBTKL)

\(d_{Y/X}=\dfrac{M_Y}{M_X}=\dfrac{\dfrac{m_Y}{n_Y}}{\dfrac{m_X}{n_X}}=\dfrac{20}{9}\)

=> \(\dfrac{n_X}{n_Y}=\dfrac{20}{9}\)

Giả sử n_X = 20(mol); n_Y = 9(mol)

n_H2(pư) = 20 - 9 = 11 (mol)

\(m_X=7,8.2.20=312\left(g\right)\)

Gọi \(\left\{{}\begin{matrix}n_{H_2}=a\left(a\ge11\right)\\n_{C_nH_n}=b\left(mol\right)\\n_{C_nH_{2n-2}}=c\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

=> \(\left\{{}\begin{matrix}a+b+c=20\left(1\right)\\2a+14bn+14cn-2c=312\left(2\right)\end{matrix}\right.\)

- Nếu H₂ phản ứng hết => a = 11

=> \(\left\{{}\begin{matrix}b+c=9\\14bn+14cn-2c=290\end{matrix}\right.\)

=> 126n = 290 + 2c

Mà c > 0 => n > 2,3

       c < 9 => n < 2,4

=> 2,3 < n < 2,4 (vô lí)

=> H₂ dư 

* Sơ đồ:

\(X\left\{{}\begin{matrix}H_2:a\left(mol\right)\\C_nH_{2n}:b\left(mol\right)\\C_nH_{2n-2}:c\left(mol\right)\end{matrix}\right.\underrightarrow{t^o,Ni}Y\left\{{}\begin{matrix}H_2:a-11\left(mol\right)\\C_nH_{2n+2}:b+c\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

Bảo toàn H: 2a + 2bn + 2cn - 2c = 2a - 22 + 2bn + 2b + 2cn + 2c

=> 2b + 4c = 22

=> b + 2c = 11 (3)

Lấy (1) - (3) => a - c = 9

=> 2a - 2c = 18

Thay vào (2):

14bn + 14cn = 294

=> bn + cn = 21

=> \(n\left(b+c\right)=21\)

=> \(n\left(b+\dfrac{11-b}{2}\right)=21\)

=> \(n.\dfrac{11+b}{2}=21\)

=> \(n=\dfrac{42}{11+b}\)

Mà b > 0 => n < 3,8

      b < 11 => n > 1,9

=> 1,9 < n < 3,8

=> n = 2 hoặc n = 3

TH1: n = 2

Có: \(\left\{{}\begin{matrix}b+2c=11\\2b+2c=21\end{matrix}\right.\)

=> \(\left\{{}\begin{matrix}b=10\\c=0,5\end{matrix}\right.\)

=> a = 9,5 (mol) => Loại do a \(\ge11\)

TH2: n = 3

Có: \(\left\{{}\begin{matrix}b+2c=11\\3b+3c=21\end{matrix}\right.\)

=> \(\left\{{}\begin{matrix}b=3\\c=4\end{matrix}\right.\)

=> a = 13 (Thỏa mãn)

Vậy C_nH_2n, C_nH_2n-2 lần lượt là C₃H₆, C₃H₄

CTCT:

C₃H₆: \(CH_2=CH-CH_3\)

C₃H₄: \(CH\equiv C-CH_3\)

X\(\left\{{}\begin{matrix}\%V_{H_2}=\dfrac{13}{20}.100\%=65\%\\\%V_{C_3H_6}=\dfrac{3}{20}.100\%=15\%\\\%V_{C_3H_4}=\dfrac{4}{20}.100\%=20\%\end{matrix}\right.\)