Bài tập 8.34 trang 63 SBT môn Hóa 11: Một bình kín dung tích 5,6 lít có chứa hỗn hợp hơi của hai ancol...

8.34*. Một bình kín dung tích 5,6 lít có chứa hỗn hợp hơi của hai ancol đơn chức và 3,2 g 0₂. Nhiệt độ trong bình là 109,2°C, áp suất trong bình là 0,728 atm.

Bật tia lửa điện để đốt cháy hoàn toàn hai ancol, sau phản ứng nhiệt độ trong bình là 136,5°C và áp suất là p atm.

Dẫn các chất trong bình sau phản ứng qua bình (1) đựng H₂S0₄ đặc (dư), sau đó qua bình (2) đựng dung dịch NaOH (dư), thấy khối lượng bình (1) tăng 1,26 g, khối lượng bình (2) tăng 2,2 g.

1. Tính p, biết rằng thể tích bình không đổi.

2. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo, phần trăm khối lượng và gọi tên từng chất trong hỗn hợp ancol biết rằng số mol của ancol có phân tử khối nhỏ hn gấp 2 lần số mol của ancol có phân tử khối lớn hơn.

Hướng dẫn trả lời:

1. Đổi thể tích hỗn hợp khí trong bình trước phản ứng về đktc :

({V_o} = frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}}.frac{{{T_o}}}{{{p_o}}} = frac{{0,728.5,6}}{{273 + 109,2}}.frac{{273}}{1}) = 2,912 (lít)

Số mol các chất trong bình trước phản ứng là : (frac{{2,912}}{{22,4}}) = 0,13 (mol).

Số mol 0₂ = (frac{{3,2}}{{32}}) = 0,1 (mol) ( Rightarrow ) Số mol 2 ancol = 0,13 – 0,1 = 0,03 (mol).

Khi 2 ancol cháy :

(egin{array}{l}
{C_x}{H_y}O + (x + frac{y}{4} – frac{1}{2}){O_2} o xC{O_2} + frac{y}{2}{H_2}O
{C_{x’}}{H_{y’}}O + (x’ + frac{{y’}}{4} – frac{1}{2}){O_2} o x’C{O_2} + frac{{y’}}{2}{H_2}O
{H_2}S{O_4} + n{H_2}O o {H_2}S{O_4}.n{H_2}O
2NaOH + C{O_2} o N{a_2}C{O_3} + {H_2}O
end{array})

Số mol H₂0 là : (frac{{1,26}}{{18}}) = 0,07 (mol) ;

Số mol (C{O_2}) là : (frac{{2,2}}{{44}}) = 0,05 (mol).

Theo định luật bảo toàn khối lượng :

({m_{{O_2}du}} = {m_{{O_2}ban{ m{d}}au}} + {m_{Ot{ m{r}}ong{ m{a}}ncol}} – {m_{Ot{ m{r}}ong{H_2}O}} – {m_{Ot{ m{r}}ongC{O_2}}})

= 3,2 + 0,03.16 – 0,07.16 – 0,05.32 = 0,96 (g).

Số mol 0₂ còn dư : (frac{{0,96}}{{32}}) = 0,03 (mol).

Tổng số mol các chất trong bình sau phản ứng :

0,07 + 0,05 + 0,03 = 0,15 (mol).

Thể tích của 0,15 mol khí ở đktc là : V₀ = 0,15.22,4 = 3,36 (lít).

Thực tế, sau phản ứng V = 5,6 lít.

(frac{{pV}}{T} = frac{{{P_o}V{‘_o}}}{{{T_o}}} Rightarrow p = frac{{{P_o}V{‘_o}}}{{{T_o}}}.frac{T}{V} = frac{{1.3,36}}{{273}}.frac{{(273 + 136,5)}}{{5,6}} = 0,9(atm))

2. Giả sử C_xH_yO có PTK nhỏ hơn C_x’H_y’O ; như vậy số mol C_xH_yO sẽ là 02 và số mol C_x’H_y’O là 0,01.

Số mol C0₂ sẽ là 0,02x + 0,01x’ = 0,05 (mol) hay 2x + x’ = 5.

x và x’ là số nguyên : x = 1 ; x’ = 3

hoặc x = 2 ; x’ = 1

Cặp x = 2 ; x’ = 1 loại vì trái với điều kiện : C_xH_yO có PTK nhỏ hơn C_x’H_y’O

Vậy, một ancol là (C{H_4}O) và chất còn lại ({C_3}{H_{y’}}O).

Số mol H₂0 là 0,02.2 + 0,01.(frac{{y’}}{2}) = 0,07 (mol).

( Rightarrow ) y’ = 6 ( Rightarrow ) Ancol còn lại là C₃H₆0.

% về khối lượng của (C{H_4}O) hay CH₃ – OH (ancol metylic) :

(frac{{0,02.32}}{{0,02.32 + 0,01.58}}).100% = 52,46%.

% về khối lượng của C₃H₆0 hay CH₂ = CH – CH₂ – OH (ancol anlylic) : 100,00% – 52,46% = 47,54%.