I. Các dạng bài tập về anken

Dạng 1: Phản ứng cộng X₂, HX, H₂O, H₂

1. Bài tập tìm công thức của hiđrocacbon không no trong phản ứng cộng HX, X₂ (X là Cl, Br, I)

      Nếu đề bài cho biết số mol của hiđrocacbon và số mol của HX hoặc X₂ tham gia phản ứng thì ta tính tỉ lệ $T=\frac{n_{HX}}{n_{C_x{H}_y}}hoặc T=\frac{n_{X_2}}{n_{C_x{H}_y}}$ để từ đó suy ra công thức phân tử tổng quát của hiđrocacbon.

T = 1 suy ra công thức phân tử tổng quát của hiđrocacbon là C_nH_2n. Biết được công thức tổng quát của hiđrocacbon sẽ biết được công thức tổng quát của sản phẩm cộng. Căn cứ vào các giả thiết khác mà đề cho để tìm số nguyên tử C của hiđrocacbon.

2. Bài tập liên quan đến phản ứng cộng H₂ vào hiđrocacbon không no 

      Khi làm bài tập liên quan đến phản ứng cộng H₂ vào anken cần chú ý những điều sau :

       + Trong phản ứng khối lượng được bảo toàn, từ đó suy ra :    

$n_{hh trước phản ứng}.{\overline{M}}_{hh trước phản ứng}=n_{hh sau pư}.{\overline{M}}_{hh sau pư}$

      + Trong phản ứng cộng hiđro số mol khí giảm sau phản ứng bằng số mol hiđro đã phản ứng.

      + Sau phản ứng cộng hiđro vào hiđrocacbon không no mà khối lượng mol trung bình của hỗn hợp thu được nhỏ hơn 28 thì trong hỗn hợp sau phản ứng có hiđro dư.

Ví dụ 1: 0,05 mol hiđrocacbon X làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa 8 gam brom cho ra sản phẩm có hàm lượng brom đạt 69,56%. Công thức phân tử của X là :

A. C₃H_6.                            B. C₄H₈.                     C. C₅H₁₀.                    D. C₅H₈.

Lời giải: 

      $n_{B{r}_2}=\frac{8}{160}=0,05 mol; n_X=0,05 mol\Rightarrow \frac{n_{B{r}_2}}{n_X}=\frac{1}{1}\Rightarrow X là C_n{H}_{2n}$

      Phương trình phản ứng :

            C_nH_2n      +      Br₂        $\to$   C_nH_2nBr₂       (1)

      Theo giả thiết ta có :$\frac{80.2}{14n}=\frac{69,56}{100-69,56}\Rightarrow n=5\Rightarrow$X là C₅H₁₀.   

Đáp án C.

Ví dụ 2: Cho H₂ và 1 olefin có thể tích bằng nhau qua niken đun nóng ta được hỗn hợp A. Biết tỉ khối hơi của A đối với  H₂ là 23,2. Hiệu suất phản ứng hiđro hoá là 75%. Công thức phân tử olefin là :

A. C₂H₄.                      B. C₃H₆.                      C. C₄H₈.                      D. C₅H₁₀. 

Lời giải: 

      Theo giả thiết ta chọn : $n_{H_2}=n_{C_n{H}_{2n}}= 1 mol$

      Phương trình phản ứng :

            C_nH_2n  +   H₂     $\to$C_nH_2n+2       (1)

      Theo (1) ta thấy, sau phản ứng số mol khí giảm một lượng đúng bằng số mol H₂ phản ứng. Hiệu suất phản ứng là 75% nên số mol H₂ phản ứng là 0,75 mol. Như vậy sau phản ứng tổng số mol khí là 1+1 – 0,75 = 1,25 mol.

      Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có : khối lượng của H₂ và C_nH_2n ban đầu bằng khối lượng của hỗn hợp A.

        $\overline{M}=\frac{1.2+1.14n}{1,25}=23,2.2\Rightarrow n=4$     .

      Vậy công thức phân tử olefin là C₄H₈.

Đáp án C.

Dạng 2: Phản ứng oxi hóa

1. Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn

3C₂H₄  +  2KMnO₄  +4H₂O  $\to$  3HOCH₂-CH₂OH  +  2MnO₂  +  2KOH

                                                   (etylen glicol)

3C_nH_2n  +  2KMnO₄  +4H₂O  $\to$  3C_nH_2n(OH)₂  +  2MnO₂  +  2KOH

2. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

C_nH_2n   +  $\frac{3n}{2}$O₂   $\to$ nCO₂   +  nH₂O

● Nhận xét :  Trong phản ứng cháy anken ta luôn có : $n_{C{O}_2}=n_{H_{2}O}$

Khi giải bài tập liên quan đến phản ứng đốt cháy hỗn hợp các hiđrocacbon ta nên sử dụng phương pháp trung bình để chuyển bài toán hỗn hợp nhiều chất về một chất; một số bài tập mà lượng chất cho dưới dạng tổng quát thì ta sử dụng phương pháp tự chọn lượng chất nhằm biến các đại lượng tổng quát thành đại lượng cụ thể để cho việc tính toán trở nên đơn giản hơn. Ngoài ra còn phải chú ý đến việc sử dụng các định luật như bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, phương pháp đường chéo… để giải nhanh bài tập trắc nghiệm.

Ví dụ 1: Để khử hoàn toàn 200 ml dung dịch KMnO₄0,2M tạo thành chất rắn màu nâu đen cần V lít khí C₂H₄(ở đktc). Giá trị tối thiểu của V là :

A. 2,240.                     B. 2,688.                     C. 4,480.                     D. 1,344.

Lời giải: 

Cách 1 :Áp dụng định luật bảo toàn electron :

     $3. n_{KMn{O}_4}=2.n_{C_2{H}_4}\Rightarrow n_{C_2{H}_4}=\frac{3}{2}.n_{KMn{O}_4}=\frac{3}{2}.0,2.0,2=0,06 mol\Rightarrow V_{C_2{H}_4}=0,06.22,4=1,344 lít$

Cách 2 :Tính toán theo phương trình phản ứng :

          3C₂H₄  +  2KMnO₄  +4H₂O  $\to$  3HOCH₂-CH₂OH  +  2MnO₂  +  2KOH

mol:      0,06    $\leftarrow$ 0,04

Đáp án D.

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol anken X thu được CO₂ và hơi nước. Hấp thụ hoàn toàn sản phẩm bằng 100 gam dung dịch NaOH 21,62% thu được dung dịch mới trong đó nồng độ của NaOH chỉ còn 5%. Công thức phân tử đúng của X là :

A.  C₂H₄.                     B. C₃H₆.                      C. C₄H₈.                      D. C₅H₁₀.

Lời giải: 

Đặt công thức phân tử của anken là C_nH_2n.

      Phương trình phản ứng :

            C_nH_2n   +  O₂  $\to$  nCO₂   +  nH₂O      (1)

mol:       0,1                       0,1n     0,1n

            CO₂   +    2NaOH   $\to$   Na₂CO₃   +   H₂O    (2)

mol:     0,1n      0,2n

      Theo giả thiết sau phản ứng NaOH còn dư nên muối tạo thành là muối Na₂CO₃.

      Theo (1), (2) và giả thiết suy ra :

        $n_{NaOH dư}=\frac{21,62\%.100}{40}-0,2n=(0,5405-0,2n) mol$

$m_{dd sau pư}=m_{dd NaOH}+ m_{C{O}_2}+m_{H_{2}O}=100+0,1n.44+0,1n.18=100+6,2n$   gam

      Nồng độ % của dung dịch NaOH sau phản ứng là :

$C\%=\frac{(0,5405-0,2n).40}{100+6,2n}.100=5\Rightarrow n=2$

      Vậy công thức phân tử của anken là C₂H₄.

Đáp án A.

II. Các dạng bài tập về ankin

Dạng 1: Phản ứng cộng X₂, HX, H₂O, H₂

1. Bài tập tìm công thức của hiđrocacbon không no trong phản ứng cộng HX, X₂ (X là Cl, Br, I)

      Nếu đề bài cho biết số mol của hiđrocacbon và số mol của HX hoặc X₂ tham gia phản ứng thì ta tính tỉ lệ $T=\frac{n_{HX}}{n_{C_x{H}_y}}hoặc T=\frac{n_{X_2}}{n_{C_x{H}_y}}$ để từ đó suy ra công thức phân tử tổng quát của hiđrocacbon.

T = 2 suy ra công thức phân tử tổng quát của hiđrocacbon là C_nH_2n-2. Biết được công thức tổng quát của hiđrocacbon sẽ biết được công thức tổng quát của sản phẩm cộng. Căn cứ vào các giả thiết khác mà đề cho để tìm số nguyên tử C của hiđrocacbon.

2. Bài tập liên quan đến phản ứng cộng H₂ vào hiđrocacbon không no 

      Khi làm bài tập liên quan đến phản ứng cộng H₂ vào ankin cần chú ý những điều sau :

       + Trong phản ứng khối lượng được bảo toàn, từ đó suy ra :    

$n_{hh trước phản ứng}.{\overline{M}}_{hh trước phản ứng}=n_{hh sau pư}.{\overline{M}}_{hh sau pư}$

      + Trong phản ứng cộng hiđro số mol khí giảm sau phản ứng bằng số mol hiđro đã phản ứng.

      + Sau phản ứng cộng hiđro vào hiđrocacbon không no mà khối lượng mol trung bình của hỗn hợp thu được nhỏ hơn 26 thì trong hỗn hợp sau phản ứng có hiđro dư.

Ví dụ 1: 4,48 lít (đktc) một hiđrocacbon A tác dụng vừa đủ với 400 ml dung dịch brom 1M được sản phẩm chứa 85,56% Br về khối lượng. CTPT của A là :         

A. C₂H₆.                             B. C₃H₆.                     C. C₄H₆.                      D. C₄H₈.

Lời giải: 

  Theo giả thiết ta có :$n_A=\frac{4,48}{22,4}=0,2 mol; n_{B{r}_2}=0,4 mol\Rightarrow \frac{n_{B{r}_2}}{n_A}=\frac{2}{1}\Rightarrow$   A có công thức phân tử là : C_nH_2n-2

      Phương trình phản ứng :

            C_nH_2n-2      +      2Br₂       $\to$     C_nH_2n-2Br₄                        (1)

     Từ giả thiết suy ra :$\frac{80.4}{14n-2}=\frac{85,56}{100-85,56}\Rightarrow n=4\Rightarrow$ X là C₄H₆.   

Đáp án B.       

 Ví dụ 2: Trong bình kín chứa hiđrocacbon X và hiđro. Nung nóng bình đến khi phản ứng hoàn toàn thu được khí Y duy nhất.Ở cùng nhiệt độ, áp suất trong bình trước khi nung nóng gấp 3 lần áp suất trong bình sau khi nung. Đốt cháy một lượng Y thu được 8,8 gam CO₂ và 5,4 gam nước. Công thức phân tử của X là :

A. C₂H₂.                      B. C₂H₄.                      C. C₄H₆.                      D. C₃H₄.

Lời giải: 

Đốt cháy Y thu được : $n_{H_{2}O}=0,3 mol> n_{C{O}_2}=0,2 mol$ $\Rightarrow$Y là ankan C_nH_2n+2.

      Số nguyên tử C trong Y :$n=\frac{n_{C{O}_2}}{n_{H_{2}O}-n_{C{O}_2}}=2$ . Vậy Y là C₂H₆ và X là C₂H_y.

      Phương trình phản ứng :

            C₂H_y    +     H_{2    $\to$}   C₂H₆         (1)

mol:       1               $\frac{6-y}{2}$                1

      Vì nhiệt độ bình không đổi nên $\frac{n_1}{n_2}=\frac{p_1}{p_2}\Rightarrow \frac{1+{\displaystyle \frac{6-y}{2}}}{1}=3\Rightarrow y=2$

      Vậy X là C₂H₂.

Đáp án A.

Dạng 2: Phản ứng thế nguyên tử H ở nguyên tử C có liên kết ba bằng nguyên tử Ag

1. Phản ứng của CHCH với AgNO₃/NH₃

AgNO₃  + NH₃  +  H₂O  $\to$      [Ag(NH₃)₂]⁺OH^-      +     NH₄NO₃ 

                                                                      (phức chất, tan trong nước)

            H–C$\equiv$C–H  + 2[Ag(NH₃)₂]OH  $\to$    Ag–C$\equiv$C–Ag +  2H₂O + 4NH₃

                                                                             (kết tủa màu vàng nhạt)

hay      H–C$\equiv$C–H  +  2AgNO₃  + 2NH₃    $\to$ Ag–C$\equiv$C–Ag  + 2NH₄NO₃

2. Phản ứng của R–CCH với AgNO₃/NH₃

             R–C$\equiv$C–H +  [Ag(NH₃)₂]OH $\to$     R–C$\equiv$C–Ag   +    H₂O   +  2NH₃

                                                              (kết tủa màu vàng nhạt)

hay      R–C$\equiv$C–H  +  AgNO₃  + NH₃    $\to$ R–C$\equiv$C–Ag   +    NH₄NO₃  

Ví dụ : Dẫn 17,4 gam hỗn hợp khí X gồm propin và but-2-in lội thật chậm qua bình đựng dung dịch AgNO₃/NH₃ dư thấy có 44,1 gam kết tủa xuất hiện. Phần trăm thể tích của mỗi khí trong X là :

A. C₃H₄ 80% và C₄H₆ 20%.                                       B. C₃H₄ 25% và C₄H₆ 75%.

C. C₃H₄ 75% và C₄H₆ 25%.                           D. Kết quả khác.

Lời giải: 

      Khi cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch AgNO₃/NH₃ thì chỉ có propin phản ứng, but-2-in không phản ứng vì không có liên kết CH$\equiv$C-.

      Phương trình phản ứng :

            CH$\equiv$C–CH₃   +    AgNO₃    +    NH₃    $\to$   CAg$\equiv$C–CH₃   +    NH₄NO₃    (1)     

mol:            0,3                                              $\leftarrow$ 0,3           

      Vậy $m_{C_3{H}_4}=0,3.40=12 gam, m_{C_4{H}_6}=17,4-12=5,4 gam\Rightarrow n_{C_4{H}_6}=0,1 mol$

      Thành phần phần trăm về thể tích các khí trong hỗn hợp là :

           $\%C_3{H}_4=\frac{0,3}{0,3+0,1}.100\%=75\%\to \%C_4{H}_6=100-75=25\%$

Đáp án C.

Dạng 3: Phản ứng đốt cháy

C_nH_2n-2  +   $\frac{3n-1}{2}{O}_2$$\to$   nCO₂  +   (n – 1)H₂O 

● Nhận xét : Trong phản ứng đốt cháy ankin hoặc ankađien thì $n_{C_n{H}_{2n-2}}=n_{C{O}_2}-n_{H_{2}O}$

Khi giải bài tập liên quan đến phản ứng đốt cháy hỗn hợp các hiđrocacbon ta nên sử dụng phương pháp trung bình để chuyển bài toán hỗn hợp nhiều chất về một chất; một số bài tập mà lượng chất cho dưới dạng tổng quát thì ta sử dụng phương pháp tự chọn lượng chất nhằm biến các đại lượng tổng quát thành đại lượng cụ thể để cho việc tính toán trở nên đơn giản hơn. Ngoài ra còn phải chú ý đến việc sử dụng các định luật như bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, phương pháp đường chéo… để giải nhanh bài tập trắc nghiệm.

Ví dụ 1:  Đốt cháy m gam hiđrocacbon A ở thể khí trong điều kiện thường được CO₂ và m gam H₂O. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hiđrocacbon B là đồng đẳng kế tiếp của A rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình nước vôi trong dư thấy khối lượng bình tăng x gam. Giá trị x là :

 A. 29,2 gam.           B. 31 gam.                      C. 20,8 gam.               D. 16,2 gam.

Lời giải: 

      Đặt công thức phân tử của A là C_xH_y.

      Phương trình phản ứng :

            C_xH_y    +$(x+\frac{y}{4})$    O₂     $\to$   xCO₂      +   $\frac{y}{2}$    H₂O                    (1)

mol:  $\frac{m}{12x+y}$                                           $\to$   $\frac{m}{12x+y}.\frac{y}{2}$                                                                   

      Theo (1) và giả thiết ta có :$\frac{m}{12x+y}.\frac{y}{2}=\frac{m}{18}\Rightarrow \frac{x}{y}=\frac{2}{3}$

      Vì hiđrocacbon A ở thể khí nên số C không vượt quá 4. Vậy là A C₄H₆, đồng đẳng kế tiếp của A là C₅H₈.

      Sơ đồ đốt cháy C₅H₈ :

            C₅H₈ + 7O2  $\to$ 5CO₂       +      4H₂O           (2)

mol:      0,1                        0,5                0,4

      Theo (2) và giả thiết ta thấy khi cho sản phẩm cháy của 0,1 mol C₅H₈ vào bình đựng dung dịch Ca(OH)₂ dư thì khối lượng bình tăng là : 0,5.44 + 0,4.18 = 29,2 gam.

Đáp án A.

Ví dụ 2: Hỗn hợp A gồm C₃H₆, C₃H₄, C₃H₈. Tỉ khối hơi của A so với H₂ bằng 21,2. Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít (đktc) hỗn hợp A rồi cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂ dư. Khối lượng dung dịch sau phản ứng :

A. giảm 20,1 gam.       B. giảm 22,08 gam.     C. tăng 19,6 gam.       D. tăng 22,08 gam.

Lời giải:

      Đặt công thức chung của các chất trong hỗn hợp A là  _{$C_3{H}_{\overline{y}}$$\Rightarrow$} 12.3 + $\overline{y}$ =21,2.2  $\Rightarrow \overline{y}$ = 6,4.

      Sơ đồ phản ứng :

              $C_3{H}_{\overline{y}} \stackrel{+O_2, t°}{\to }$     3CO₂     +   $\frac{\overline{y}}{2}$  H₂O      (1)

mol:      0,2                              0,2.3        0,2. $\frac{\overline{y}}{2}$

      Tổng khối lượng nước và CO₂ sinh ra là : 0,2.3.44 + 0,2.$\frac{6,4}{2}$.18 = 37,92 gam.

            CO₂   +   Ca(OH)₂ $\to$     CaCO₃    +    H₂O  (2)

mol:      0,6                               0,6  

      Khối lượng kết tủa sinh ra là : 0,6.100 = 60 gam.

      Như vậy sau phản ứng khối lượng dung dịch giảm là : 60 – 37,92 = 22,08 gam.

Đáp án B.

 Dạng 4: Bài tập tổng hợp

Ví dụ 1: Dẫn V lít (đktc) hỗn hợp X gồm axetilen và hiđro có khối lượng là m gam đi qua ống sứ đựng bột niken nung nóng, thu được khí Y. Dẫn Y vào lượng dư AgNO₃ trong dung dịch NH₃ thu được 12 gam kết tủa. Khí đi ra khỏi dung dịch phản ứng vừa đủ với 16 gam brom và còn lại khí Z. Đốt cháy hoàn toàn khí Z được 2,24 lít khí CO₂ (đktc) và 4,5 gam H₂O. Giá trị của V là :       

A. 11,2.                       B. 13,44.                     C. 5,60.                       D. 8,96.

Lời giải: 

      Theo giả thiết ta suy ra Y gồm H₂ dư, C₂H₂ dư, C₂H₄ và C₂H₆.

      Số mol của các chất :

 $n_{C_2{H}_4}=n_{B{r}_2}=\frac{16}{160}=0,1 mol; n_{C_2{H}_2 dư}=n_{C_{2}A{g}_2}=\frac{12}{240}=0,05 mol$; $n_{H_{2}O}=\frac{4,5}{18}=0,25 mol; n_{C{O}_2}=\frac{2,24}{22,4}=0,1 mol\Rightarrow n_{C_2{H}_6}=0,05 mol$

      Phương trình phản ứng :

            C₂H₂   +   H₂    $\to$  C₂H₄                      (1)

mol:      0,1     $\leftarrow$0,1            $\leftarrow$     0,1

           C₂H₂   +   2H₂   $\to$ C₂H₆                             (2)

mol:     0,05  $\leftarrow$  0,1      $\to$       0,05

              C₂H₂   +   2AgNO₃   +  2NH₃   $\to$ C₂Ag₂   +   2NH₄NO₃             (3)

mol:      0,05                                 $\leftarrow$                   0,05

               C₂H₆   +  $\frac{7}{2}$ O₂    $\to$  2CO₂   +    3H₂O           (4)

mol:      0,05               $\leftarrow$         0,1  $\to$    0,15

               2H₂   +   O₂   $\to$   2H₂O                                   (5)

mol:         0,1              $\leftarrow$   (0,25 – 0,15)  =  0,1

      Theo các phản ứng ta thấy :

  $\sum _{n_{H_2}}=n_{H_{2 \left(1\right)}}+ n_{H_{2 \left(2\right)}}+ n_{H_{2 \left(5\right)}}=0,3 mol; \sum _{n_{C_2{H}_2}}=n_{C_2{H}_{2 \left(1\right)}}+ n_{C_2{H}_{2 \left(2\right)}}+n_{c_2{H}_{2 \left(3\right)}}=0,2 mol$         

      Vậy :$V_X=V_{C{O}_2}+V_{H_2}=0,5.22,4=11,2 lít$

Đáp án A.