50 Bài Tập Về Phản ứng Tách Ankan (có đáp án 2022) - Hóa Học 11

Phản ứng tách ankan và cách giải bài tập – Hóa học lớp 11

A. Lý thuyết và phương pháp giải

Dạng 1: Phản ứng tách H2 của ankan

1. Lý thuyết và phương giải

Dưới tác dụng của nhiệt độ và chất xúc tác thích hợp, các ankan có phân tử khối nhỏ bị tách hiđro thành hiđrocacbon không no tương ứng.

VD: CH3−CH3→500°C,xt  CH2=CH2+H2

- Một số công thức thường dùng để giải toán

+ nH2 sinh ra = n tăng = n hỗn hợp sau phản ứng – n ankan ban đầu

+ m trước phản ứng = m sau phản ứng

+ Vì phản ứng không làm thay đổi khối lượng hỗn hợp nên lượng C và H cũng được bảo toàn → Đốt cháy hỗn hợp sau phản ứng thu được số mol CO2 và H2O bằng đốt cháy hỗn hợp trước phản ứng.

+ Sản phẩm sau phản ứng dẫn qua dung dịch Br2 thì: nBr2 phản ứng = nH2sinh ra

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đề hiđro hóa hỗn hợp A gồm: C2H6, C3H8, C4H10. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí B, dA/B =1,75. % ankan bị đề hiđro hóa là:

A. 50%

B. 75%

C. 25%

D. 90%

Hướng dẫn giải:

Giả sử gọi mol A là 1 mol

MAMB=nBnA=1,75⇒nB=1,75mol

nankan phản ứng = nB – nA = 0,75 mol

H=0,751.100%=75%

Đáp án B

Ví dụ 2: Tách hiđro từ ankan X thu được hỗn hợp Y gồm 3 chất có tỉ khối so với hiđro bằng 13,75. Đốt cháy hoàn toàn Y thu được 2,64 gam CO2 và 1,44 gam H2O. Công thức phân tử của ankan và hiệu suất phản ứng ankan hóa là

A. C2H6; 80%

B. C3H8; 80%

C. C3H8; 60%

D. C2H6; 60%

Hướng dẫn giải:

Đốt cháy Y cũng là đốt cháy X

X+O2→0,06  mol CO2+0,08  mol  H2OnX=nH2O−nCO2=0,08−0,06=0,02 mol

X có số nguyên tử C = 0,06 : 0,02 = 3; Số nguyên tử H = 8 suy ra X là C3H8

mX = mY = 0,02.44 = 0,88 gam → nY = 0,88 : 27,5 = 0,032 mol

→ nankan phản ứng = 0,032 – 0,02 = 0,012 mol

→ H=0,0120,02.100%=60%

Đáp án C

Dạng 2: Phản ứng crackinh ankan (không xét trường hợp xảy ra cracking thứ cấp)

1. Lý thuyết và phương giải

- Ở nhiệt độ cao và có mặt chất xúc tác thích hợp, ngoài việc bị tách hiđro, các ankan còn có thể bị phân cắt mạch cacbon tạo thành các phân tử nhỏ hơn

VD: C3H8 →to,xt CH4 + C2H4

- Chú ý:

+ Phản ứng không làm thay đổi khối lượng hỗn hợp

mtrước phản ứng = msau phản ứng ⇒MđMs =nsnđ

+ Hàm lượng C và H trước và sau phản ứng không đổi

+ Phản ứng luôn làm tăng số mol khí:

nsau > ntrước ⇒ Psau > Pđầu

+ Số mol anken sinh ra: nanken = ns – nđ; Hiệu suất phản ứng: H = ns− nđnđ .100%

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Khi cracking hoàn toàn một thể tích hexan (X) thu được bốn thể tích hỗn hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H2 bằng d. Giá trị của d là

A. 10,25.

B. 10,5.

C. 10,75.

D. 9,5.

Hướng dẫn giải:

VXVY=nXnY=14nXnY=MYMX=14

=> MY =864= 21,5 ; dY/H2 =21,52 = 10,75

Đáp án C

Ví dụ 2: Nung một lượng butan trong bình kín (có xúc tác thích hợp) thu được hỗn hợp khí X gồm ankan và anken. Tỉ khối của X so với H2 là 21,75. Phần trăm thể tích của butan trong X là

A. 20%

B. 33,33%

C. 50%

D. 66, 67%

Hướng dẫn giải:

dXH2=21,75⇒MX=21,75.2=43,5

Lấy 1 mol hỗn hợp X. Bảo toàn khối lượng:

nC4H10.MC4H10=nX.MX→nC4H10=nX.MXMC4H10=0,75molC4H10→CH3CH=CHCH3+H2C4H10→CH3CH=CH2+CH4C4H10→CH2=CH2+CH3CH3

P/ư: a a a mol

Sau p/ư: b mol

a+b=0,752a+b=1⇒a=0,25b=0,5⇒%VC4H10=0,51.100%=50%

Đáp án C

Dạng 3: Bài toán tổng hợp phản ứng tách của ankan

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Crackinh propan thu được 67,2 lít (đktc) hỗn hợp X gồm H2, C3H6, CH4, C2H4, C3H8. Dẫn toàn bộ X vào bình đựng dung dịch Br2 dư thì thấy có 160 gam brom phản ứng (biết rằng chỉ có C2H4, C3H6 phản ứng với Br2 và đều theo tỉ lệ số mol 1:1). Vậy % propan đã phản ứng là

A. 30%

B. 40%

C. 50%

D. 60%

Hướng dẫn giải:

nX =67,222,4=3 mol; nanken =nBr2 =160160=1 mol npropan = 3−1=2 mol; H=3−22.100% = 50%

Đáp án C

Ví dụ 2: Craking m gam n-butan thu được hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị cracking. Đốt cháy hoàn toàn A thu được 9 gam H2O và 17,6 gam CO2. Giá trị của m là

A. 5,8.

B. 11,6.

C. 2,6.

D. 23,2.

Hướng dẫn giải:

nbutan = nH2O – nCO2 = 918− 17,644= 0,1 mol

m = 0,1.58 = 5,8 gam

Đáp án A

B. Luyện tập

Câu 1: Thực hiện phản ứng đề hiđro hóa một hiđrocacbon M thuộc dãy đồng đẳng của metan thu được một hỗn hợp gồm H2 và 3 hiđrocacbon N, P, Q. Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít khí N hoặc P, hoặc Q đều thu được 17,92 lít CO2 và 14,4 gam H2O (thể tích các khí ở đktc). Công thức cấu tạo của M là

A. CH3-CH2-CH2-CH2-CH3

B. CH3-CH(CH3)2

C. CH3-CH2-CH(CH3)2

D. CH3-CH2-CH2-CH3

Hướng dẫn giải:

nN=0,2mol;  nCO2=0,8mol;  nH2O=0,8mol

Ta thấy:nH2O = nCO2   => hiđrocacbon N là anken

CnH2n + O2 → CO2 + nH2O

0,2 0,8

=> 0,2n = 0,8 => n = 4 => anken là C4H8

=> N, P, Q là các đồng phân của nhau và cùng CTPT là C4H8

Khi đốt cháy N hoặc P hoặc Q đều cho số mol CO2 và H2O giống nhau

CH3-CH2-CH2-CH3 (1) CH3-CH(CH3)-CH3 (2)

Trong 2 đồng phân trên chỉ có (1) tách hiđro cho 3 sản phẩm là đồng phân của nhau

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH=CH-CH3 + H2

(cis-trans)

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2=CH-CH2-CH3 + H2

Đáp án D

Câu 2: Khi crackinh hoàn toàn một thể tích ankan X thu được ba thể tích hỗn hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H2 bằng 12. Công thức phân tử của X là

A. C2H6

B. C3H8

C. C4H10

D. C5H12

Hướng dẫn giải:

Giả sử cracking 1 mol ankan X thu được 3 mol hỗn hợp Y

MY =12.2= 24 → mY = 3. 24 = 72 gam

Bảo toàn khối lượng: mX = mY = 72g

→ MX = 72 → 14n + 2 = 72 → n =5

X là C5H12

Đáp án D

Câu 3: Cracking 8,8 gam propan thu được hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C3H6 và một phần propan chưa bị cracking. Biết hiệu suất phản ứng là 90%. Khối lượng phân tử trung bình của A là:

A. 39,6.

B. 23,16.

C. 2,315.

D. 3,96.

Hướng dẫn giải:

Gọi số mol của C3H8 phản ứng là a và số mol của C3H8 dư là b mol

a+b=0,2a0,2.100%=90% → a = 0,18; b = 0,02.

Số mol A = 2a + b = 0,38

Mtb = 8,8 : 0,38 = 23,16

Đáp án B

Câu 4: Crackinh n-butan thu được 35 mol hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị cracking. Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Cho A qua bình nước brom dư thấy còn lại 20 mol khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn A thì thu được x mol CO2. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A và giá trị của x là

A. 57,14%; 70

B. 75,00%; 80

C. 57,14%; 80

D. 75,00%; 70

Hướng dẫn giải:

Phương trình phản ứng:

C4H10 → CH4 + C3H6 (1)

C4H10 → C2H6 + C2H4 (2)

C4H10 → H2 + C4H8 (3)

Từ phương trình phản ứng, ta thấy: ∑nCH4, C2H6, H2 = ∑nC3H6, C2H4, C4H8

nC4H10pu=n(CH4,C2H6,H2)=n(C3H6,C2H4,C4H8)=a(mol);  nC4H10pu=b(mol)⇒nA=2a+b=35(*)

Khi cho hỗn hợp A qua bình dựng brom dư thì chỉ có C3H6, C2H4, C4H8 phản ứng và bị giữ lại trong bình chứa brom. Khí thoát ra khỏi bình chứa brom là H2, CH4, C2H6, C4H10 dư nên suy ra:

=> nH2, CH4, C2H6 + nC4H10=a+b=20 **

Từ (*) và (**) ta có: a = 15 và b = 5

H=1515+5.100%=75%

Đốt cháy A cũng như đốt cháy lượng C4H10 ban đầu sẽ thu được lượng CO2 như nhau

Bảo toàn C: nCO2 = 4.nC4H10 =4.20=80 mol

Đáp án B

Câu 5: Khi tiến hành cracking 22,4 lít khí C4H10 (đktc) thu được hỗn hợp A gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6, C4H8, H2 và C4H10 dư. Đốt cháy hoàn toàn A thu được x gam CO2 và y gam H2O. Giá trị của x và y tương ứng là

A. 44 và 18.

B. 44 và 72.

C. 176 và 90.

D. 176 và 180.

Hướng dẫn giải:

Coi đốt cháy hoàn toàn A chính là đốt cháy C4H10 ban đầu

C4H10+132O2→4CO2+5H2O

1 4 5 mol

→ x = 4.44 = 176 và y = 5.18 = 90

Đáp án C

Câu 6: Cho etan qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu được một hỗn hợp X gồm etan, etilen, axetilen và H2. Tỉ khối của hỗn hợp X đối với etan là 0,4. Nếu cho 0, 4 mol hỗn hợp X qua dung dịch Br2 dư thì số mol Br2 đã phản ứng là

A. 0,16 mol

B. 0, 24 mol

C. 0,32 mol

D. 0,40 mol

Hướng dẫn giải:

dXetan=0,4⇒MX=0,4.30=12(g/mol)C2H6→C2H4+H2;C2H6→C2H2+2H2

Ta có: mtrước = msau phản ứng

⇒MC2H6.nC2H6=MX.nX⇒nC2H6=MX.nXMC2H6=12.0,430=0,16(mol)nH2=nX−nC2H6=0,4−0,16=0,24(mol)

H2 tách ra được thay bằng Br2 → nBrom = 0,24 (mol)

Đáp án B

Câu 7: Cracking 40 lít n-butan thu được 56 lít hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần n-butan chưa bị cracking (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất). Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là

A. 40%

B. 50%

C. 60%

D. 70%

Hướng dẫn giải:

Coi tỉ lệ về thể tích cũng là tỉ lệ về số mol

H=56−4040.100%=1640.100%=40%

Đáp án A

Câu 8: Khi cracking hoàn toàn một ankan X thu được hỗn hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất ); tỉ khối của Y so với H2 bằng 14,5. Công thức phân tử của X là

A. C3H8

B. C4H10

C. C5H12

D. C2H6

Hướng dẫn giải:

MY = 14,5.2 = 29

mX=mY⇒MX.nX=MY.nY⇒MXMY=nYnX=2⇒MX=2.MY=58⇒C4H10

Đáp án B

Câu 9: Thực hiện phản ứng cracking 11,2 lít butan ( đkc) thu được hỗn hợp A gồm các ankan và anken. Trong hỗn hợp A chứa 4,35g chất X mà khi đốt cháy thu được 6,72 lít CO2 và 6,75g H2O . Hiệu suất phản ứng cracking là

A. 70%

B. 75%

C. 80%

D. 85%

Hướng dẫn giải:

nbutan = 0,5 (mol);

nCO2 = 0,3 mol;  nH2O=0,375(mol)

Do số mol nước lớn hơn số mol CO2 nên X là ankan

→ nankan = 0,075 (mol), ankan đó là C4H10

nbutan phản ứng = 0,5 - 0,075 = 0,425 (mol)

H=0,4250,5.100%=85%

Đáp án D

Câu 10: Một hỗn hợp X gồm hai ankan A, B đồng đẳng kế tiếp. Cracking 11,2 lít (đktc) hỗn hợp X thu được 22,4 lít hỗn hợp Y (đktc) gồm ankan, anken và H2, tỉ khối hơi của Y đối với H2 là 8,2. Vậy công thức phân tử và số mol của A, B lần lượt là:

A. C3H8 (0,2 mol); C4H10 (0,3 mol).

B. C2H6 (0,3 mol); C3H8 (0,2 mol).

C. C2H6 (0,1 mol); C3H8 (0,4 mol).

D. C2H6 (0,4 mol); C3H8 (0,1 mol).

Hướng dẫn giải:nX = 0,5 mol; nY = 1 mol; MY = 8,2.2=16,4

mX=mY⇒MX.nX=MY.nY⇒MX=MY.nYnX=32,8⇒14n+2=32,8⇒n=2,2⇒C2H6;C3H8

Ta có:

nC2H6+nC3H8=0,5nC2H6nC3H8=44−32,832,8−30=41⇒nC2H6=0,4(mol);  nC3H8=0,1(mol)

Đáp án D

Câu 11: Cracking pentan một thời gian thu được 1,792 lít hỗn hợp X chỉ gồm các hiđrocacbon. Thêm 4,48 lít khí hiđro vào X rồi nung nóng với Ni đến phản ứng hoàn toàn thu được 5,824 lít khí hỗn hợp Y. Các thể tích đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Đốt cháy hoàn toàn Y rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ vào nước vôi trong dư. Khối lượng kết tủa tạo thành là bao nhiêu?

A. 20g

B. 25g

C. 30g

D. 35g

Hướng dẫn giải:

nX=0,08(mol);  nH2=0,2(mol);  nY=0,26(mol)

Ta có:

nH2pu=nX+nH2bd−nY=0,02 (mol) < 0,2 nên H2 dư

Mặt khác vì phản ứng xảy ra hoàn toàn nên anken trong X đã phản ứng hết

→ nanken trong X = phản ứng = 0,02 (mol)

Do đó : nankan trong X = 0,08 - 0,02 = 0,06 mol

⇒nC5H12bd=nankenX=0,06  mol

Bảo toàn C ta có

nCO2(Y)=5.0,06=0,3  mol⇒m↓=0,3.100=30g

Đáp án C

Câu 12: Thực hiện phản ứng cracking 11,2 lít hơi isopentan (đktc) thu được hỗn hợp A chỉ gồm các ankan và anken. Trong hỗn hợp A có chứa 7,2 gam một chất X mà khi đốt cháy thì thu được 11,2 lít khí cacbonic (đktc) và 10,8 gam nước. Hiệu suất của phản ứng này là bao nhiêu?

A. 80%

B. 75%

C. 70%

D. 60%

Hướng dẫn giải:

Ta có: nC5H12=11,222,4=0,5(mol)

Đốt cháy X được:

nCO2=11,2:22,4=0,5(mol);   nH2O=10,8:18=0,6 (mol)  > nCO2⇒X:ankan;  nX=0,6−0,5=0,1mol

Suy ra số C trong X là: 0,5: 0,1 = 5

Số H trong X là: 2.0,6:0,1 = 12

Vậy X là isopentan còn dư

Suy ra hiệu suất của phản ứng là:

H% = 80%

Đáp án A

Câu 13: Cracking 1 ankan A thu được hỗn hợp sản phẩm B gồm 5 hiđrocacbon có khối lượng mol trung bình là 36,25 g/mol; hiệu suất phản ứng là 60%. Công thức phân tử A là

A. C3H8

B. C4H10

C. C5H12

D. C2H6

Hướng dẫn giải:

Giả sử nankan ban đầu = 1 mol

H = 60% => nankan phản ứng = 0,6 mol => nkhí tăng = 0,6 mol

=> nhh B = nA + nkhí tăng = 1 + 0,6 = 1,6 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

mA=mB⇒MA.nA=MB.nB⇒MA=MB.nBnA=1,6.36,251=58⇒C4H10

Đáp án B

Câu 14: Cracking 5,8 gam C4H10 được hỗn hợp X. Khối lượng H2O thu được khi đốt cháy hoàn toàn X là

A. 4,5 gam

B. 9 gam

C. 18 gam

D. 27 gam

Hướng dẫn giải

nC4H10 = 0,1 mol

Đốt cháy hỗn hợp X cũng giống như đốt cháy C4H10 đều thu được số mol CO2 và H2O) như nhau

Bảo toàn nguyên tố H: nH2O = 5.nC4H10 = 0,5 mol

=> mH2O = 0,5.18 = 9 (g)

Đáp án B

Câu 15: Cracking m gam butan thu được hỗn hợp A. Đốt cháy hoàn toàn A thu được 9 gam nước. Giá trị của m là

A. 2,6

B. 5,8

C. 11,6

D. 23,2

Hướng dẫn giải:

Do thành phân nguyên tố C, H không đổi nên đốt cháy hỗn hợp A cũng chính là đốt C4H10.

Bảo toàn nguyên tố H: C4H10 → 5H2O

=> nC4H10 = nH2O5= 0,1 mol =>mC4H10 = 0,1.58 = 5,8 gam

Đáp án B

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học lớp 11 có đáp án và lời giải chi tiết khác:

Phản ứng thế của ankan và cách giải bài tập

Trắc nghiệm lý thuyết Hóa 11 Chương 6 Hiđrocacbon không no

Dạng 1: Bài tập về phản ứng cộng Ankin và cách giải

Dạng 2: Bài tập về phản ứng thế bởi ion kim loại của các Ankin và cách giải

Dạng 3: Bài tập về phản ứng oxi hóa Ankin và cách giải