Dạng Toán: Phản ứng Cộng Hidro

DẠNG TOÁN PHẢN ỨNG CỘNG HIDRO

I. Cơ sở lý thuyết - Liên kết π là liên kết kém bền vững, nên chúng dễ bị đứt ra để tạo thành liên kết với các nguyên tử khác. - Khi có mặt chất xúc tác như Ni, Pt, Pd, ở nhiệt độ thích hợp, hiđrocacbon không no cộng hiđro vào liên kết pi. - Phương trình hoá học của phản ứng tổng quát

CnH2n+2-2k + kH2 → CnH2n+2               (1)

(k là số liên kết trong phân tử)

Ta có sơ đồ sau:

HH khí X   hh khí Y - Tuỳ vào hiệu suất của phản ứng mà hỗn hợp Y có hiđrocacbon không no dư hay hiđro dư hay cả hai còn dư - Dựa vào phản ứng tổng quát (1) ta thấy:  +Trong phản ứng cộng H2, số mol khí sau phản ứng luôn giảm (nY < nX) và chính bằng số mol khí H2 phản ứng:

nH2 pư = nX-nY        (2)

Mặt khác theo ĐLBTKL thì mX = mY

Ta có:  =                =

 =  =  :  =

=> =  =

II. Bài tập mẫu

Bài 1: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Tính số mol H2 phản ứng?

Hướng dẫn giải:

Theo bài:

          Theo định luật bảo toàn khối lượng :  mY = mX = 5,8g

          Mặt khác:

          Vậy số mol H2 phản ứng  =  0,4 – 0,2 = 0,2 mol

VH2 = 0,2.22,4 = 4,48l

Bài 2: Hỗn hợp X gồm 3 khí C3H4, C2H2 và H2 cho vào bình kín dung tích 8,96 lít ở 00C, áp suất 1 atm, chứa ít bột Ni, nung nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Biết tỉ khối của X so với Y là 0,75. Tính số mol H2 tham gia phản ứng?

Hướng dẫn giải:

Ta có:  , mY = mX

    Theo bài:

    Vậy số mol H2 phản ứng  =  0,4 – 0,3 = 0,1 mol

II. Bài tập vận dụng Bài 1: Cho 8,96l hỗn hợp X gồm C3H8, C2H2, C3H6, CH4 và H2 đi qua bột niken xúc tác nung nóng để phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng ta thu được 6,72l hỗn hợp khí Y không chứa H2. Tính thể tích hỗn hợp các hidrocacbon có trong X?

Đáp số:  6,72 lit

Bài 2: Hỗn hợp khí X chứa H2 và một hidrocacbon không nó có 1 liên kết đôi. Tỉ khối của X đối với H2 là 9. Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Y không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 15. Công thức phân tử của anken là Đáp số: C3H6

Bài 3: Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là 3,75. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5. Tính hiệu suất của phản ứng hiđro hoá ?

Hướng dẫn giải:

 = 3,75.4 = 15

 = 5.4 = 20

Tự chọn lượng chất, xem hỗn hợp X là 1 mol (nX = 1 mol)

Ta có :  =               => nY =  = 0,75 mol

 nH2 pư =  nX – nY = 1 - 0,75 = 0,25 mol

H% = .100% = 50%.

Bài 4: hỗn hợp X gồm 3 khí C3H4, C2H2 và H2 cho vào bình kín dung tích 9,7744 l ở 250C, áp suất 1atm, chứa bột Ni, nung nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Biết tỉ khối của X so với Y là 0,75. Tính khối lượng H2 tham gia phản ứng?

Hướng dẫn giải:

nX=  = 0,4 mol

Ta có dX/Y =  = 0,75

=>nY = 0,3 mol

nH2 pư = nX-nY = 0,4-0,3=0,1

mH2 = 0,1.2 =0,2g

Bài 5: Cho hỗn hợp X gồm C2H4 và H2 có tỉ khối = 4,25. Dẫn X qua Ni nung nóng (H=75%) thu được hỗn hợp Y. Tính thể tích hỗn hợp Y (đktc)?

Hướng dẫn giải:

mX= 4,25.2 = 8,5

Dùng sơ đồ đường chéo:

      nH2:     2                        19,5

                                8,5                                    =   

nC2H4 :     28                       6,5

Giả sử hỗn hợp X là 1 mol =>  =  = o,75 mol

=0,25 mol => H2 dư so với C2H4.

Phản ứng: C2H4 + H2  C2H6

Áp dụng [4]: nC2H4 pư  =pư =  = 0,1825 mol

nY = nX - phản ứng  = 1 – 0,1825 =0,8125 mol

VY = 0,8125.22,4 = 18,2 l