Trong phản ứng cộng với H2, Br2 của hidrocacbon không no thì bản chất là phá vỡ liên kết pi. Thường trong phản ứng này, sẽ sử dụng phương pháp bảo toàn liên kết pi để tính toán số mol và khối lượng các chất. Việc sử dụng phương pháp sẽ giúp ta hiểu rõ thêm về bản chất của phản ứng cộng và thực hiện dễ dàng, áp dụng nhiều bài tập liên quan đến phản ứng này. Sau đây, là một bài viết về phương pháp bảo toàn liên kết pi trong phản ứng cộng.
Định nghĩa
Tính chất cơ bản của hiđrocabon không no là tham gia phản cộng để phá vỡ liên kết pi.
Bản chất của bảo toàn liên kết pi
CxHy mạch hở cháy cho nCO2–nH2O=k.nA thì A có số liên kết pi là: π=k+1
Đối với mạch vòng thì 1π = 1 vòng
Lưu ý: Hợp chất CxHyOzNtClu có số liên kết πMax=(2x–y–u+t+2)/2
Ta xem số mol liên kết π được tính bằng = số mol phân tử số liên kết π
VD: Có a mol CnH2n+2-2k thì số mol liên kết π = a.k
Hiđrocacbon không no khi tác dụng với H2 hay halogen thì
CnH2n+2-2k + kH2 → CnH2n+2 (Số liên kết π = k)
CnH2n+2-2k + kBr2 → CnH2n+2-2k Br2k
Ta thấy số mol liên kết π bằng số mol H2 hay Br2 phản ứng. Dựa vào điều này ta có thể giải quyết nhiều bài toán một cách nhanh chóng.
=> Phương pháp này thường áp dụng với bài toán hiđrocacbon không no cộng H2 sau đó cộng brom.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol C2H4, 0,2 mol C2H2 và 0,7 mol H2. Nung X trong bình kín, xúc tác Ni. Sau một thời gian thu được 0,8 mol hỗn hợp Y. Cho Y phản ứng vừa đủ với 100ml dd Br2 a mol/l. Tìm giá trị a
A. 0,3M B. 3M C. 0,2M D. 2M
Lời giải
C2H4 chứa 1 liên kết p
C2H2 chứa 2 liên kết p
=>liên kết = 1.0,1 + 2.0,2 = 0,5 mol
= 0,7 mol
Áp dụng [1] và [8] :
phản ứng = nX – nY = 0,7+0,1+0,2=0,2 mol
phản ứng + phản ứng = n liên kết p ban đầu
=> phản ứng = n liên kết p ban đầu - phản ứng = 0,5 – 0,2 = 0,3 mol
=> a = 0,3/0,1 = 3M. => Chọn B.
Ví dụ 2: 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. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng. Giá trị của m là
A. 32,0 B. 8,0 C. 3,2 D. 16,0
Lời giải
Vinylaxetilen: phân tử có 3 liên kết
liên kết = 3.0,1 = 0,3 mol; nX = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol.
mX = 0,3.2 + 0,1.52 = 5,8 gam mY = 5,8 gam
=29 .
Áp dụng [1] và [8] ta có:
phản ứng = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol.
=> phản ứng = n liên kết p ban đầu - phản ứng
= 0,3 – 0,2 = 0,1 mol
Chọn D.
Ví dụ 3 : Hỗn hợp X gồm 0,15 mol vinylaxetilen và 0,6 mol H2. Nung nóng hỗn hợp X (xúc tác Ni) một thời gian, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 bằng 10. Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là
A. 12 gam. B. 24 gam. C. 8 gam. D. 16 gam.
Ta có ( mol) và số mol hỗn hợp giảm là số mol H2 phản ứng = 0,3 mol
Số mol liên kết π của vinylaxetilen C4H4 = 0,15
Ví dụ 4 : Trong một bình kín chứa 0,35 mol C2H2; 0,65 mol H2 và một ít bột Ni. Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2 bằng 8. Sục X vào lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 đến phản ứng hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y và 12 gam kết tủa. Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với bao nhiêu mol Br2 trong dung dịch?
A. 0,20 mol. B. 0,15 mol. C. 0,25 mol. D. 0,10 mol.
Lời giải
Trong một bình kín chứa 0,35 mol C2H2; 0,65 mol H2 và một ít bột Ni.
Nung bình → hhX có dX/H2 = 8.
Theo BTKL: mhhX = mhh ban đầu = 0,35 x 26 + 0,65 x 2 = 10,4 gam
→ nhhX = 10,4 : 16 = 0,65 mol.
→ nH2phản ứng = nhh ban đầu - nX = 0,35 + 0,65 - 0,65 = 0,35 mol.
Ta có: nπ trước phản ứng = 2 x nCH≡CH = 2 x 0,35 = 0,7 mol.
→ nπ dư = nπ trước phản ứng - nH2 = 0,7 - 0,35 = 0,35 mol.
• Ta có nπ dư = 2 x nAgC≡CAg + nBr2
→ nBr2 = 0,35 - 2 x (12 : 240) = 0,25 mol
Ví dụ 5 : Cho 22,4 lít (đktc) hỗn hợp E gồm x mol C2H4, z mol C2H2, y mol H2 (d(E/He)=3,6 ) qua bình đựng Ni nung nóng, sau một thời gian phản ứng thì thu được 15,68 lít hỗn hợp khí G (đktc). Dẫn toàn bộ khí G lội chậm vào bình đựng dung dịch Brom dư, khối lượng Brom phản ứng là 80 gam. Giá trị x và y lần lượt là
A.0,3mol và 0,4 mol. B. 0,2 mol và 0,5 mol.
C. 0,3 mol và 0,2 mol. D. 0,2 mol và 0,3 mol.
Lời giải
nG = 0,7 mol → số mol H2 pư = 1- 0,7 = 0,3 mol
Số mol Br2 = 0,5 mol
Vậy ta có x+ 2z = số mol H2 pư + số mol Br2 pư
x+ 2z = 0,8
Ta có hệ
Vậy x= 0,2 mol và y= 0,5 mol
Trên đây, là lý thuyết và bài tập liên quan đến phương pháp bảo toàn liên kết pi. Hi vọng rằng, với bài này viết này các bạn sẽ làm tốt bài thi của mình trong môn hóa học !
Định nghĩa
Tính chất cơ bản của hiđrocabon không no là tham gia phản cộng để phá vỡ liên kết pi.
Bản chất của bảo toàn liên kết pi
- Khi ankan bị mất H2 nó sẽ biến thành các hợp chất không no và cứ mất đi một phân tử H2 thì hợp chất mới sẽ có liên kết pi là 1 (k =1).
- Ankan mất đi 1 phân tử H2 biến thành anken có k = 1
- Ankan mất đi 2 phân tử H2 biến thành ankin, ankadien,… có k = 2.
CxHy mạch hở cháy cho nCO2–nH2O=k.nA thì A có số liên kết pi là: π=k+1
Đối với mạch vòng thì 1π = 1 vòng
Lưu ý: Hợp chất CxHyOzNtClu có số liên kết πMax=(2x–y–u+t+2)/2
Ta xem số mol liên kết π được tính bằng = số mol phân tử số liên kết π
VD: Có a mol CnH2n+2-2k thì số mol liên kết π = a.k
Hiđrocacbon không no khi tác dụng với H2 hay halogen thì
CnH2n+2-2k + kH2 → CnH2n+2 (Số liên kết π = k)
CnH2n+2-2k + kBr2 → CnH2n+2-2k Br2k
Ta thấy số mol liên kết π bằng số mol H2 hay Br2 phản ứng. Dựa vào điều này ta có thể giải quyết nhiều bài toán một cách nhanh chóng.
=> Phương pháp này thường áp dụng với bài toán hiđrocacbon không no cộng H2 sau đó cộng brom.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol C2H4, 0,2 mol C2H2 và 0,7 mol H2. Nung X trong bình kín, xúc tác Ni. Sau một thời gian thu được 0,8 mol hỗn hợp Y. Cho Y phản ứng vừa đủ với 100ml dd Br2 a mol/l. Tìm giá trị a
A. 0,3M B. 3M C. 0,2M D. 2M
Lời giải
C2H4 chứa 1 liên kết p
C2H2 chứa 2 liên kết p
=>liên kết = 1.0,1 + 2.0,2 = 0,5 mol
= 0,7 mol
Áp dụng [1] và [8] :
phản ứng = nX – nY = 0,7+0,1+0,2=0,2 mol
phản ứng + phản ứng = n liên kết p ban đầu
=> phản ứng = n liên kết p ban đầu - phản ứng = 0,5 – 0,2 = 0,3 mol
=> a = 0,3/0,1 = 3M. => Chọn B.
Ví dụ 2: 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. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng. Giá trị của m là
A. 32,0 B. 8,0 C. 3,2 D. 16,0
Lời giải
Vinylaxetilen: phân tử có 3 liên kết
liên kết = 3.0,1 = 0,3 mol; nX = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol.
mX = 0,3.2 + 0,1.52 = 5,8 gam mY = 5,8 gam
=29 .
Áp dụng [1] và [8] ta có:
phản ứng = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol.
=> phản ứng = n liên kết p ban đầu - phản ứng
= 0,3 – 0,2 = 0,1 mol
Chọn D.
Ví dụ 3 : Hỗn hợp X gồm 0,15 mol vinylaxetilen và 0,6 mol H2. Nung nóng hỗn hợp X (xúc tác Ni) một thời gian, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 bằng 10. Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là
A. 12 gam. B. 24 gam. C. 8 gam. D. 16 gam.
Ta có ( mol) và số mol hỗn hợp giảm là số mol H2 phản ứng = 0,3 mol
Số mol liên kết π của vinylaxetilen C4H4 = 0,15
Ví dụ 4 : Trong một bình kín chứa 0,35 mol C2H2; 0,65 mol H2 và một ít bột Ni. Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2 bằng 8. Sục X vào lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 đến phản ứng hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y và 12 gam kết tủa. Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với bao nhiêu mol Br2 trong dung dịch?
A. 0,20 mol. B. 0,15 mol. C. 0,25 mol. D. 0,10 mol.
Lời giải
Trong một bình kín chứa 0,35 mol C2H2; 0,65 mol H2 và một ít bột Ni.
Nung bình → hhX có dX/H2 = 8.
Theo BTKL: mhhX = mhh ban đầu = 0,35 x 26 + 0,65 x 2 = 10,4 gam
→ nhhX = 10,4 : 16 = 0,65 mol.
→ nH2phản ứng = nhh ban đầu - nX = 0,35 + 0,65 - 0,65 = 0,35 mol.
Ta có: nπ trước phản ứng = 2 x nCH≡CH = 2 x 0,35 = 0,7 mol.
→ nπ dư = nπ trước phản ứng - nH2 = 0,7 - 0,35 = 0,35 mol.
• Ta có nπ dư = 2 x nAgC≡CAg + nBr2
→ nBr2 = 0,35 - 2 x (12 : 240) = 0,25 mol
Ví dụ 5 : Cho 22,4 lít (đktc) hỗn hợp E gồm x mol C2H4, z mol C2H2, y mol H2 (d(E/He)=3,6 ) qua bình đựng Ni nung nóng, sau một thời gian phản ứng thì thu được 15,68 lít hỗn hợp khí G (đktc). Dẫn toàn bộ khí G lội chậm vào bình đựng dung dịch Brom dư, khối lượng Brom phản ứng là 80 gam. Giá trị x và y lần lượt là
A.0,3mol và 0,4 mol. B. 0,2 mol và 0,5 mol.
C. 0,3 mol và 0,2 mol. D. 0,2 mol và 0,3 mol.
Lời giải
nG = 0,7 mol → số mol H2 pư = 1- 0,7 = 0,3 mol
Số mol Br2 = 0,5 mol
Vậy ta có x+ 2z = số mol H2 pư + số mol Br2 pư
x+ 2z = 0,8
Ta có hệ
Vậy x= 0,2 mol và y= 0,5 mol
Trên đây, là lý thuyết và bài tập liên quan đến phương pháp bảo toàn liên kết pi. Hi vọng rằng, với bài này viết này các bạn sẽ làm tốt bài thi của mình trong môn hóa học !
