Bài 20: Mở đầu về hóa học hữu cơ

\(n_X=n_{O_2}=\dfrac{0,224}{32}=0,007\left(mol\right)\)

\(M_X=\dfrac{0,42}{0,007}=60\) \((g/mol)\)

\(PTHH:X+O_2\rightarrow\left(t^o\right)CO_2+H_2O\)

\(m_{O_2}=32.\dfrac{10,08}{22,4}=14,4\left(g\right)\)

\(BTKL:m_X+m_{O_2}=m_{CO_2}+m_{H_2O}\)

\(\Rightarrow m_{CO_2}+m_{H_2O}=6+14,4=20,4\left(g\right)\) (1)

Ta có: \(\dfrac{m_{CO_2}}{m_{H_2O}}=\dfrac{11}{6}\)  \(\Leftrightarrow6m_{CO_2}-11m_{H_2O}=0\) (2)

\(\left(1\right);\left(2\right)\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}m_{CO_2}=13,2\\m_{H_2O}=7,2\end{matrix}\right.\)

Bảo toàn C: \(n_C=n_{CO_2}=\dfrac{13,2}{44}=0,3\left(mol\right)\)

Bảo toàn H: \(n_H=2.n_{H_2O}=2.\dfrac{7,2}{18}=0,8\left(mol\right)\)

\(n_O=\dfrac{6-\left(0,3.12+0,8.1\right)}{16}=0,1\left(mol\right)\)

Đặt CTTQ X: \(C_xH_yO_z\)

\(x:y:z=0,3:0,8:0,1=3:8:1\)

\(CTĐG:\left(C_3H_8O\right)_n=60\)

                 \(\Rightarrow n=1\)

\(\Rightarrow CTPTX:C_3H_8O\)

$\rm m_{CO_2} + m_{H_2O} = m_{A} + m_{O_2} = 6 = 14,4 = 20,4 (g)$
Vì $\rm m_{CO_2} : m_{H_2O} = 11 : 6$

$\rightarrow \begin{cases} \rm m_{CO_2} = \dfrac{11}{11 + 6} . 20,4 = 13,2 (g) \\ \rm m_{H_2O} = 20,4 - 13,2 = 7,2 (g) \end{cases}$

$\rightarrow \begin{cases} \rm n_{CO_2} = \dfrac{13,2}{44} = 0,3 (mol) \\ \rm n_{H_2O} = \dfrac{7,2}{18} = 0,4 (mol) \end{cases}$

Theo BTNT:
$\rightarrow \begin{cases} \rm n_{C} = n_{CO_2} = 0,3 (mol) \\ \rm n_{H} = 2n_{H_2O} = 0,8 (mol) \\ \rm n_{O(X)} = 2n_{CO_2} + n_{H_2O} - 2n_{O_2} = 0,1 (mol) \end{cases}$

$\rm \rightarrow n_C : n_H : n_O = 0,3 : 0,8 : 0,1 = 3 : 8 : 1$

$\rm \rightarrow X: (C_3H_8O)_n$
Mà $\rm M_X = \dfrac{0,42}{\dfrac{0,224}{32}} = 60 (g/mol)$
$\rm \rightarrow n = \dfrac{60}{60} = 1$

$\rm \rightarrow X:C_3H_8O$
CTCT của X:

$\rm CH_3-CH_2-CH_2-OH$
$\rm CH_3-CH(OH)-CH_3$
$\rm C_2H_5-O-CH_3$

Gọi CTPT của ankan là \(C_nH_{2n+2}\)

Ta có: \(\left\{{}\begin{matrix}n_{ankanY}=\dfrac{1,16}{14n+2}\left(mol\right)\\n_{O_2}=\dfrac{2,912}{22,4}=0,13\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

PTHH: \(2C_nH_{2n+2}+\left(3n+1\right)O_2\xrightarrow[]{t^o}2nCO_2+\left(2n+2\right)H_2O\)

Theo PT: \(\dfrac{n_{O_2}}{n_{C_nH_{2n+2}}}=\dfrac{3n+1}{2}\)

=> \(\dfrac{0,13}{\dfrac{1,16}{14n+2}}=\dfrac{3n+1}{2}\)

=> \(n=4\)

Vậy CTPT của ankan Y là C₄H₁₀

$n_{K_2CO_3} = 0,02(mol) ; n_{KHCO_3} = 0,02(mol)$

Vì $K_2CO_3,KHCO_3$ phản ứng đồng thời với dung dịch $HCl$ 

nên ta gọi : $n_{K_2CO_3\ pư} = 0,02a(mol) ; n_{KHCO_3\ pư} = 0,02a(mol)$
$K_2CO_3 + 2HCl \to 2KCl + CO_2 + H_2O$
$KHCO_3 + HCl \to KCl + CO_2 + H_2O$
$n_{HCl} = 2n_{K_2CO_3} + n_{KHCO_3} = 0,02a.2 + 0,02a = 0,025.1,2$

Suy ra : a = 0,5

$n_{CO_2} = n_{K_2CO_3} + n_{KHCO_3} = 0,04a = 0,02(mol)$
 

$n_{KOH} = 0,2(mol) ; n_{NaOH} = 0,3(mol)$

$n_{CO_2} = 0,15(mol)$

Dung dịch X gồm : 

$K^+ : 0,2(mol)$
$Na^+ : 0,3(mol)$
$OH^-: x(mol)$
$CO_3^{2-} : y(mol)$

Bảo toàn điện tích :$x + 2y = 0,2 + 0,3$
Bảo toàn nguyên tố với C : $ y = n_{CO_2} = 0,15$

Suy ra x = 0,2 ; y = 0,15

$\Rightarrow m_X = 0,2.39 + 0,3.23 + 0,2.17 + 0,15.60 = 27,1(gam)$

Sửa $3,81 \to 3,61$

$AgNO_3 + HCl \to AgCl +HNO_3$

$n_{HCl} = n_{AgCl} = \dfrac{2,87}{143,5} = 0,02(mol)$

$n_{H_2O} = \dfrac{2,17 - 0,02.36,5}{18} = 0,08(mol)$

$n_{Ba(OH)_2} = 0,1.1 = 0,1(mol) ; n_{BaCO_3} = 0,08(mol)$

$Ba(OH)_2 + CO_2 \to BaCO_3 + H_2O$

$Ba(OH)_2 + 2CO_2 \to Ba(HCO_3)_2$
$n_{Ba(HCO_3)_2} = n_{Ba(OH)_2} - n_{BaCO_3} = 0,02(mol)$
$n_{CO_2} = 2n_{Ba(HCO_3)_2} + n_{BaCO_3} = 0,12(mol)$

Bảo toàn nguyên tố : 

$n_C = n_{CO_2} = 0,12(mol)$
$n_H = 2n_{H_2O} +n_{HCl}= 0,18(mol)$
$n_{Cl} = n_{HCl} = 0,02(mol)$

$\Rightarrow n_O = \dfrac{3,61 - 0,12.12 - 0,18.1 - 0,02.35,5}{16} = 0,08(mol)$

Ta có : $n_C : n_H: n_O : n_{Cl} = 0,12 : 0,18 : 0,08 : 0,02 = 6 : 9 : 4 : 1$

Vậy CTPT của X là $(C_6H_9O_4Cl)_n$

$M_X = (12.6 + 9 + 16.4 + 35,5)n < 200 \Rightarrow n < 1,1$

$\Rightarrow n = 1$
Vậy X là $C_6H_9O_4Cl$

$m_{H_2SO_4} = 132.98\%  = 129,36(gam)$

Gọi $n_{H_2O} = a(mol)$

$C\%_{H_2SO_4} = \dfrac{129,36}{132 + 18a}.100\% = 90,588\%$

$\Rightarrow a = 0,6(mol)$

$CO_2 + Ba(OH)_2 \to BaCO_3 + H_2O(1)$
$2CO_2 + Ba(OH)_2 \to Ba(HCO_3)_2(2)$
$Ba(HCO_3)_2 \xrightarrow{t^o} BaCO_3 + CO_2 + H_2O(2)$

$n_{Ba(HCO_3)_2} = n_{BaCO_3(2)} = \dfrac{19,7}{197} = 0,1(mol)$
$n_{CO_2} = n_{BaCO_3(1)} + 2n_{Ba(HCO_3)_2} = 0,6(mol)$

Ta có : 

$n_C = n_{CO_2} = 0,6(mol)$
$n_H = 2n_{H_2O} = 1,2(mol)$
$n_O = \dfrac{18 - 0,6.12 - 1,2}{16} = 0,6(mol)$

Ta có : $n_C : n_H : n_O = 0,6 : 1,2 : 0,6 = 1 : 2 : 1$
Vậy A có dạng : $(CH_2O)_n$

$n_A = \dfrac{1,6}{32} = 0,05(mol) \Rightarrow M_A = \dfrac{4,5}{0,05} = 90(g/mol)$
$M_A = (12 + 2 + 16)n = 90 \Rightarrow n = 3$
Vậy CTPT của A là $C_3H_6O_3$

$n_{CaCO_3} =\dfrac{20}{100} = 0,2(mol)$

$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3 + H_2O$
$2CO_2 + Ca(OH)_2 \to Ca(HCO_3)_2$
$Ca(HCO_3)_2 + NaOH \to NaHCO_3 + CaCO_3 + H_2O$

$n_{Ca(HCO_3)_2} = n_{NaOH} = 0,05.1 = 0,05(mol)$
$n_{CO_2} = 2n_{Ca(HCO_3)_2} + n_{CaCO_3} = 0,05.2 + 0,2 = 0,3(mol)$
$n_{H_2O} = \dfrac{7,2}{18} = 0,4(mol)$

Bảo toàn nguyên tố C, H : 

$n_C = n_{CO_2} = 0,3(mol)$
$n_H = 2n_{H_2O} = 0,8(mol)$

$\Rightarrow n_O = \dfrac{7,6 - 0,3.12 - 0,8}{16} = 0,2(mol)$

Ta có : 

$n_C : n_H : n_O = 0,3 : 0,8 :0,2 = 3 : 8 : 2$
Vậy A có CT là $C_3H_8O_2$

\(n_H=2n_{H_2O}=2.\dfrac{7,2}{18}=0,8\left(mol\right)\)

\(n_{NaOH}=0,05.1=0,05\left(mol\right)\)

PTHH:
`Ca(OH)_2 + CO_2 -> CaCO_3 + H_2O` (1)

`Ca(OH)_2 + 2CO_2 -> Ca(HCO_3)_2` (2)

`Ca(HCO_3)_2 + NaOH -> CaCO_3 + NaHCO_3 + H_2O` (3)

Theo (3): \(n_{Ca\left(HCO_3\right)_2}=n_{NaOH}=0,05\left(mol\right)\)

\(n_{CaCO_3}=\dfrac{20}{100}=0,2\left(mol\right)\)

BTNT C: \(n_C=n_{CO_2}=n_{CaCO_3}+2n_{Ca\left(HCO_3\right)_2}=0,3\left(mol\right)\)

=> \(n_{O\left(A\right)}=\dfrac{7,6-0,8-0,3.12}{16}=0,2\left(mol\right)\)

Xét \(n_C:n_H:n_O=0,3:0,8:0,2=3:8:2\)

=> CTĐGN của A là `C_3H_8O_2`

Coi $n_{CO_2} = n_{H_2O} = 1(mol)$

$\Rightarrow n_C = n_{CO_2} = 1(mol) ; n_H = 2n_{H_2O} = 2(mol)$

Ta thấy : 

$n_C : n_H = 1 : 2 $

Do đó, số nguyên tử H gấp 2 lần số nguyên tử C.

Gọi CTPT của Y là $C_nH_{2n}O_z$

Ta có :

\(C_nH_{2n}O_z+\dfrac{3n-z}{2}O_2\xrightarrow[]{t^o}nCO_2+nH_2O\)

Ta có : 

$\dfrac{3n-z}{2} = 4 \Rightarrow 3n - z = 8$

Với z = 1 thì n = 3. Suy ra CTPT của Y là $C_3H_6O$

100ml khí bay ra là O₂

=> V_{O2 (phản ứng)} = 900 - 100 = 800 (ml)

V_H2O = 1300 - 700 = 600 (ml)

V_CO2 = 700 - 100 = 600 (ml)

=> \(V_X:V_{O_2}:V_{CO_2}:V_{H_2O}=200:800:600:600=1:4:3:3\)

Vì tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ mol nên ta giả sử có: \(\left\{{}\begin{matrix}n_X=1\left(mol\right)\\n_{O_2\left(pư\right)}=4\left(mol\right)\\n_{H_2O}=3\left(mol\right)\\n_{CO_2}=3\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

Theo BTNT: \(\left\{{}\begin{matrix}n_C=n_{CO_2}=3\left(mol\right)\\n_H=2n_{H_2O}=6\left(mol\right)\\n_{O\left(X\right)}=2n_{CO_2}+n_{H_2O}-2n_{O_2}=1\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

=> X là `C_3H_6O`