50 Bài tập đốt cháy hỗn hợp các hidrocacbon (có đáp án 2024) và cách giải

Bài tập đốt cháy hỗn hợp các hidrocacbon và cách giải – Hóa học lớp 11

A. Lý thuyết và phương pháp giải

* Gọi công thức hiđrocacbon là: C_xH_y hoặc C_nH_2n+2-2k (k là số liên kết $\mathrm{\pi }$ + vòng)

$C_n{H}_{2n+2-2k }+\frac{3n+1-k}{2}{O}_2\stackrel{t^o}{\to } nC{O}_2 +\left(n+1-k\right)H_{2}O$

* Dựa vào sản phẩm của phản ứng đốt cháy:

- $n_{C{O}_2} <n_{H_{2}O}$thì trong hỗn hợp đốt cháy chứa ít nhất 1 ankan.

- Đốt cháy hỗn hợp ankan và anken thì $n_{C{O}_2} <n_{H_{2}O}$và n_{ankan (trong hỗn hợp)} = $n_{H_{2}O} -n_{C{O}_2}$

- $n_{C{O}_2} =n_{H_{2}O}$thì hỗn hợp đó có thể gồm:

+) 2 hiđrocacbon (anken hoặc xicloankan) có công thức C_nH_2n.

+) 1 hiđrocacbon là ankan C_nH_2n+2, chất còn lại có độ bất bão hoà k ≥ 2.

+) Đặc biệt nếu hỗn hợp gồm C_nH_2n+2 và C_mH_2m-2 thì số mol 2 chất trong hỗn hợp bằng nhau.
- Để giải các bài toán cần phối hợp triệt để bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng:

$\begin{array}{l}{n}_{O_2} =n_{C{O}_2} +\frac{1}{2}.n_{H_{2}O}\\ m_{hiđrocacbon} =m_C +m_H =12n_{C{O}_2} +2n_{H_{2}O}\end{array}$

- Khi cho sản phẩm cháy thu được qua bình (1) đựng chất hấp thụ H₂O như: P₂O₅, H₂SO₄ đặc, CaCl₂…bình (2) đựng chất hấp thụ CO₂ như: NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂…

khối lượng bình (1) tăng = $m_{H_{2}O}$

khối lượng bình (2) tăng = $m_{C{O}_2}$

- Nếu cho toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ thì

+ Khối lượng bình tăng = $m_{C{O}_2} +m_{H_{2}O}$

+ Khối lượng dung dịch tăng = ($m_{C{O}_2} +m_{H_{2}O}$) – m↓

+ Khối lượng dung dịch giảm = m↓ - ($m_{C{O}_2} +m_{H_{2}O}$)

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít (đktc) hỗn hợp gồm 2 hiđrocacbon X và Y (M_Y > M_X), thu được 11,2 lít khí CO₂ (đktc) và 10,8 gam H₂O. Công thức của X là

A. CH₄

B. C₂H₄

C. C₂H₆

D. C₂H₂

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l}{n}_{hh}=0,3mol;n_{C{O}_2}=0,5mol;n_{H_{2}O}=0,6mol\\ \overline{C}=\frac{0,5}{0,3}=1,66\end{array}$

$\Rightarrow$Hỗn hợp có CH₄. Mặt khác M_Y > M_X $\Rightarrow$X là CH₄.

Đáp án A

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X gồm một ankan và một anken, thu được 0,35 mol CO₂ và 0,4 mol H₂O. Phần trăm số mol của ankan trong X là

A. 25%.

B. 30%.

C. 75%.

D. 70%.

Hướng dẫn giải:

Ta có: Ankan có k = 0 và $n_{ankan}=n_{H_{2}O}-n_{C{O}_2}$ ; Anken có k = 1 và $n_{H_{2}O}=n_{C{O}_2}$

n_ankan = 0,4 - 0,35 = 0,05 (mol)

$\Rightarrow \%n_{ankan}=\frac{0,05}{0,2}.100\%=25\%$

Đáp án A

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M gồm một ankan X và một ankin Y, thu được số mol CO₂ bằng số mol nước. Thành phần phần trăm về số mol của X và Y trong hỗn hợp M lần lượt là

A. 20% và 80%.

B. 35% và 65%.

C. 50% và 50%.

D. 75% và 25%.

Hướng dẫn giải:

$n_{H_{2}O\left(X\right)}+n_{H_{2}O\left(Y\right)}=n_{C{O}_2\left(X\right)}+n_{C{O}_2\left(Y\right)}$

$\begin{array}{l}\Rightarrow n_{H_{2}O\left(X\right)}-n_{C{O}_2\left(X\right)}=n_{C{O}_2\left(Y\right)}-n_{H_{2}O\left(Y\right)}\\ \Rightarrow n_X=n_Y\end{array}$

$\Rightarrow \%n_x=\%n_Y=50\%$

Đáp án C

C. Luyện tập

Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon thu được 6,72 lít CO₂ (đktc) và 7,2 g H₂O. Tính thể tích oxi (đktc) dùng để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X?

A. 2,24 lít

B. 6,72 lít

C. 8,96 lít

D. 11,2 lít

Hướng dẫn giải:

$n_{C{O}_2} =0,3mol;n_{H_{2}O} =0,4mol$

Bảo toàn nguyên tố oxi

$n_{O_2}=n_{C{O}_2}+\frac{1}{2}{n}_{H_{2}O}$

→ $n_{O_2} =0,3+\frac{0,4}{2}=0,5mol$

→ $V_{O_2} =11,2\left(l\right)$

Đáp án D

Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hiđrocacbon thu được số mol CO₂ nhỏ hơn số mol nước. Hỗn hợp đó gồm:

A. 2 ankan.

B. 2 anken.

C. chứa ít nhất một anken.

D. chứa ít nhất một ankan.

Hướng dẫn giải:

Khi đốt cháy ankan sẽ cho số mol CO₂ nhỏ hơn số mol nước

$C_n{H}_{2n+2}+\frac{3n+1}{2}{O}_2\stackrel{t^o}{\to }nC{O}_2+(n+1)H_{2}O$

$\Rightarrow$Hỗn hợp sẽ chứa ít nhất một ankan.

Đáp án D

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hiđrocacbon thu được số mol CO₂ bằng số mol nước. Hỗn hợp 2 hiđrocacbon là

A. 2 ankan.

B. 2 anken.

C. 2 xicloankan.

D. B, C đều đúng.

Hướng dẫn giải:

$C_x{H}_y\stackrel{+O_2,t^o}{\to }xC{O}_2+\frac{y}{2}{H}_{2}O$

1 1 mol

$\begin{array}{l}{n}_{C{O}_2}=n_{H_{2}O}\Rightarrow y=2x\\ \Rightarrow C_x{H}_{2x}\end{array}$

Hỗn hợp là anken hoặc xicloankan

Đáp án D

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn 1 lít hỗn hợp khí gồm C₂H₂ và hiđrocacbon X sinh ra 2 lít khí CO₂ và 2 lít hơi H₂O (các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Công thức phân tử của X là

A. CH₄

B. C₂H₄

C. C₂H₆

D. C₃H₈

Hướng dẫn giải:

Tỉ lệ về thể tích cũng chính là tỉ lệ về số mol

$\overline{C}=\frac{n_{C{O}_2}}{n_{hh}}=\frac{V_{C{O}_2}}{V_{hh}}=\frac{2}{1}=2$

Mà C₂H₂ có 2 nguyên tử C nên X cũng có 2 nguyên tử C

$\overline{H}=\frac{2n_{H_{2}O}}{n_{hh}}=\frac{2V_{H_{2}O}}{V_{hh}}=\frac{2.2}{1}=4$

Mà C₂H₂ có 2 nguyên tử H nên X có 6 nguyên tử H

Vậy X là C₂H₆

Đáp án C

Câu 5: Hỗn hợp gồm CH₄ và xicloankan X có tỉ lệ mol 1:1. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp thu được 4 mol CO₂ và 5 mol nước. Công thức của X là

A. xiclopropan.

B. metylxiclopropan.

C. xiclobutan.

D. xiclopentan.

Hướng dẫn giải:

- Khi đốt cháy xicloankan thì cho số mol nước bằng số mol CO₂; khi đốt cháy ankan cho số mol nước lớn hơn số mol CO₂.

- Ta thấy khi đốt cháy hỗn hợp trên cho số mol nước lớn hơn số mol CO₂ nên

$n_{C{H}_4}=n_{xicloankan}=n_{H_{2}O}-n_{C{O}_2}=5-4=1\left(mol\right)$

$C{H}_4+ 2O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2+2H_{2}O$

1 1 2 mol

$C_n{H}_{2n}+\frac{3n}{2}{O}_2\stackrel{t^o}{\to }nC{O}_2+n{H}_{2}O$

1 3 3 mol

$n=\frac{n_{C{O}_2}}{n_{hh}}=\frac{3}{1}=3$

Vậy X là xiclopropan.

Đáp án A

Câu 6: Dẫn 1,68 lít hỗn hợp khí X gồm hai hiđrocacbon vào bình đựng dung dịch brom dư. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, có 4 gam brom đã phản ứng và còn lại 1,12 lít khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn 1,68 lít X thì sinh ra 2,8 lít khí CO₂. Công thức phân tử của hai hiđrocacbon là (biết các thể tích khí đều đo ở đktc)

A. CH₄ và C₂H₄

B. CH₄ và C₃H₄

C. CH₄ và C₃H₆

D. C₂H₆ và C₃H₆

Hướng dẫn giải:

n_Brom = 0,025 mol; Sau phản ứng với Br₂, khí thoát ra là ankan.

$\overline{C}=\frac{V_{C{O}_2}}{V_X}=\frac{2,8}{1,68}\approx 1,67$ $\Rightarrow$ankan là CH₄

Gọi CTPT của hiđrocacbon còn lại là C_xH_y

Tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol

$C{H}_4\underset{t^o}{\overset{+O_2}{\to }}C{O}_2$

1,12 1,12

$C_x{H}_y\underset{t^o}{\overset{+O_2}{\to }}xC{O}_2$

0,56 1,68

$\Rightarrow x=\frac{1,68}{0,56}=3;n_{C_x{H}_y}=\frac{0,56}{22,4}=0,025mol$

Hiđrocacbon còn lại là anken C₃H₆

Đáp án C

Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hiđrocacbon mạch hở, liên tiếp trong dãy đồng đẳng thu được 22,4 lít CO₂ (đktc) và 25,2 gam H₂O. Công thức phân tử 2 hiđrocacbon là

A. CH₄, C₂H₆

B. C₂H₆, C₃H₈

C. C₃H₈, C₄H₁₀

D. C₄H₁₀, C₅H₁₂

Hướng dẫn giải:

$n_{C{O}_2}=1mol;n_{H_{2}O}=1,4mol$

$n_{H_{2}O}>n_{C{O}_2}$nên 2 hiđrocacbon đó là ankan

Gọi công thức chung của 2 chất đó là C_nH_2n+2 (n>1)

Ta có: $\frac{n_{C{O}_2}}{n_{H_{2}O}}=\frac{n}{n+1}=\frac{1}{1,4}$

$\to$n = 2,5

$\to$X và Y lần lượt là C₂H₆, C₃H₈

Đáp án B

Câu 8: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H₂ là 21,2 gồm propan, propen và propin. Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X, tổng khối lượng của CO₂ và H₂O thu được là

A. 16,8 gam

B. 18,60 gam

C. 18,96 gam

D. 20,40 gam

Hướng dẫn giải:

X gồm C₃H₈, C₃H₆, C₃H₄ đều có 3 nguyên tử C; M_X = 21,2.2=42,4

m_X = 0,1. 42,4 = 4,24 g

$n_{C{O}_2}=3.n_X=3.0,1=0,3mol$

$\to$n_C = 0,3 mol $\to$m_C = 0,3.12=3,6g

$n_H=\frac{4,24-3,6}{1}=0,64mol$

$\Rightarrow m_{C{O}_2}+m_{H_{2}O}=0,3.44+\frac{0,64}{2}.18=18,96g$

Đáp án C

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hỗn hợp A gồm 2 hiđrocacbon no thu được 9,45 g. Cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂ dư thì khối lượng kết tủa thu được là bao nhiêu?

A. 37,5 g

B. 52,5 g

C. 50 g

D. 30,7 g

Hướng dẫn giải:

$n_{H_{2}O}=\frac{9,45}{18}=0,525$mol

$n_A=n_{H_{2}O}-n_{C{O}_2}\Rightarrow n_{C{O}_2}=n_{H_{2}O}-n_A=0,525-0,15=0,375$mol

$n_{CaC{O}_3}=n_{C{O}_2}=0,375mol$

$\Rightarrow m_{CaC{O}_3}=0,375.100=37,5g$

Đáp án A

Câu 10: Hỗn hợp X gồm metan, axetilen và propen có tỉ khối so với H₂ là 13,1. Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X sau đó dẫn sản phẩm cháy vào bình chứa dung dịch Ca(OH)₂ dư thì thu được 38 gam kết tủa trắng và khối lượng bình tăng thêm m gam. Giá trị của m là:

A. 21,72 gam

B. 16,68 gam

C. 22,84 gam

D. 16,72 gam

Hướng dẫn giải:

Ta có: $\left\{\begin{array}{l}{M}_X=13,1.2=26,2\\ n_X=0,2mol\end{array}\right.\to m_X=\sum m(C,H)=5,24g$

$\begin{array}{l}{n}_{\downarrow }=0,38mol\stackrel{BTNT}{\to }{n}_C=0,38\\ \to \left\{\begin{array}{l}{n}_C^{trongX}=0,38mol\\ n_H^{trongX}=0,68mol\end{array}\right.\stackrel{BTNT}{\to }\left\{\begin{array}{l}{n}_{C{O}_2}=0,38mol\\ n_{H_{2}O}=0,34mol\end{array}\right.\end{array}$

$\to \Delta m\uparrow =0,38.44+0,34.18=22,84g$

Đáp án C

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

Bài tập cộng H2, Br2 vào các hidrocacbon không no, mạch hở và cách giải

Trắc nghiệm lý thuyết Hóa 11 Chương 8 Dẫn xuất halogen, Ancol, Phenol

Bài tập trọng tâm về Ancol và cách giải

Dạng 1: Bài tập xác định công thức phân tử và cách giải

Dạng 2: Bài tập về phản ứng thế ancol và cách giải