Bài tập về Axetilen C2H2, Etilen C2H4, Benzen C6H6, Metan CH4 và cách giải - hoá lớp 9

Vì vậy, nắm vững nội dung lý thuyết và giải bài tập thành thạo về các hợp chất Axetilen C₂H₂, Etilen C₂H₄, Benzen C₆H₆, Metan CH₄ sẽ giúp các em dễ dàng tiếp thu các kiến thức ở bậc THPT về Ankan, Anken, Ankin,... và các hợp chất hữu cơ khác.

Đối với việc giải bài tập về Axetilen, Etilen, Benzen , Metan thì có 2 dạng cơ bản: Thứ nhất là vận dụng lý thuyết để so sánh tính chất hoá học và vật lý giữa metan, etilen, axetilen và benzen, hoặc nhận biết các lọ hoá chất mất nhãn, hoàn thành chuỗi phản ứng... Thứ hai là giải toán dựa vào các phương trình phản ứng (với hidrocacbon phổ biến là phản ứng cháy) để lập công thức phân tử, công thức cấu tạo, tìm lượng chất,...

Trong bài viết này, chúng ta cùng giải một số bài toán về hidrocacbon với các hợp chất điểm hình trong nội dung hoá 9 là Axetilen, Etilen, Benzen và Metan.

I. Bài tập về HidroCacbon

Bài 1: Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ X. Biết X chứa C,H,O và có phân tử khối là 60. Khi đốt cháy hoàn toàn 4,5g X thu được 9,9 (g) khí CO₂ và 5,4 (g) H₂O. 

* Lời giải:

- Theo bài ta có:n_CO2 = 9,9/44 = 0,225 (mol); n_H2O = 5,4/18 = 0,3 (mol)

⇒ m_C = 0,225.12 = 2,7(g)

⇒ m_H = 0,3.2 = 0,6(g)

- Cũng theo bài ra thì 4,5g A gồm C, H, O ⇒ m_O = 4,5 – 2,7 – 0,6 = 1,2(g)

- Ta lập tỉ lệ:

⇒ CTPT của X có dạng là (C₃H₈O)n

- Theo bài ra, phân tử khối của X là 60 nên: M_X = 36n+8n+16n = 60 ⇒ n = 1

⇒ CTPT của X là: C₃H₈O

Bài 2: Khi phân tích một hiđrocacbon, người ta thấy Hiđro chiếm 25% khối lượng. Xác định công thức phân tử của hiđrocacbon, biết M = 16g.

* Lời giải:

- Gọi công thức phân tử hidrocacbon là CxHy,

- Theo bài ra: M = 16 ⇒ 12x + y = 16 (*)

- Hidro chiếm: m_H = 25% ⇒ m_C =75% nên có:

  ⇒ 12x = 3y ⇒ y = 4x (**)

- Từ (*) và (**) ta được: x = 1 và y = 4

⇒ CTPT của hidrocacbon là: CH₄

Bài 3: Đốt cháy 6,4 gam chất hữu cơ A thu được 8,8 g CO₂ và 7,2 g H₂O. Biết M_A = 32. Tìm công thức phân tử của A?

*Lời giải:

- Theo bài ta có:n_CO2 = 8,8/44 = 0,2 (mol); n_H2O = 7,2/18 = 0,4 (mol)

⇒ m_C = 0,2.12 = 2,4(g)

⇒ m_H = 0,4.2 = 0,8(g)

- Theo bài ra, 6,4g A gồm C, H, O ⇒ m_O = 6,4 – 2,4 – 0,8 = 3,2(g)

- Ta lập tỉ lệ:

- Công thức phân tử của A có dạng: (CH₄O)_n

- Ta lại có : M_A = 12n+4n+16n=32 ⇒ n = 1

 ⇒ CTPT của A là: CH₄O

Bài 4: Đốt cháy 0,9g chất hữu cơ A, người ta thu được 1,32g CO₂ và 0,54g H₂O. Biết A có phân tử khối là 180g. Xác định công thức phân tử của A.

* Lời giải:

- Theo bài ra ta có: n_CO2 = 1,32/44 = 0,03 (mol); n_H2O = 0,54/18 = 0,03 (mol).

⇒ m_C = 0,03.12 = 0,36(g)

⇒ m_H = 0,03.2 = 0,06(g)

- Theo bài ra, 0,9g A gồm C, H, O ⇒ m_O = 0,9 – 0,36 – 0,06 = 0,48 (g).

- Ta lập tỉ lệ:

- Công thức A có dạng (CH₂O)_n

- Theo bài ra: M_A = 180 = 12n+2n+16n=180 ⇒ n = 6

- Công thức phân tử của A là: C₆H₁₂O₆

Bài 5: Đốt cháy hết 11,2 lít khí X (đktc) thu được 11,2 lít CO₂ đktc và 9g H₂O. Biết phân tử khối của X=30g. Tìm công thức phân tử, viết công thức cấu tạo X?

* Lời giải:

- Theo bài ta có: n_CO2 = 11,2/22,4 = 0,5 (mol); n_H2O = 9/18 = 0,5 (mol). 

⇒ m_C = 0,5.12 = 6(g)

⇒ m_H = 0,5.2 = 1(g)

- Theo bài ra, n_X = 11,2/22,4 = 0,5(mol)

- Mà khối lượng phân tử của X = 30 ⇒ m_X = 0,5.30 = 15(g).

- Mà X gồm C, H, O ⇒ m_O = 15 – 6 – 1 = 8(g).

- Công thức là (CH₂O)_n

⇒ M_X = 30 = 12n+2n+16n ⇒  n = 1

- Vậy công thức phân tử là CH₂O

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 1,15 g một chất hữu cơ X, sau phản ứng thu được 1,12 lít CO₂ (đktc) và 1,35g H₂O.Xác định công thức phân tử của X. Biết tỉ khối hơi của X so với khí O₂ là 1,4375.

* Lời giải:

- Theo bài ta có: n_CO2 = 1,12/22,4 = 0,05 (mol); n_H2O = 1,35/18 = 0,075 (mol)

⇒ m_C = 0,05.12 = 0,6(g)

⇒ m_H = 0,075.2 = 0,15(g)

- Theo bài ra, suy ra 1,15g A gồm C, H, O ⇒ m_O = 1,15 – 0,6 – 0,15 =0,4g

 m_C : m_H : m_O  =0,6/12 : 0,15/1 : 0,4/16 = 0,05 : 0,15 : 0,025 = 2:6:1

- Công thức phân tử là (C₂H₆O)_n

- Ta có:  ⇒ M_A = 46 = 24n+6n+16n=46  ⇒ n = 1

- Công thức phân tử  là: C₂H₆O

II. Bài tập Về Etilen C₂H₄

Bài 1: Đốt cháy V lít etylen, thu được 9g hơi nước. Hãy tính V và thể tích không khí cần dùng, biết O₂ chiếm 20% thể tích không khí (đktc)?

* Lời giải:

- Theo bài ra, thu được 9g H₂O ⇒ n_H2O = 9/18 = 0,5(mol).

- PTPƯ đốt cháy Etilen:

 C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

 1         3         2        2 (mol)

            ?                  0,5 (mol)

- Theo PTPƯ: 

⇒ V_O2 = 0,75.22,4 = 16,8(lít).

- Vì thể tích oxi chiếm 20% thể tích không khí nên ⇒ V_KK = 5.V_O2 = 5.16,8 = 84 (lít).

Bài 2: Cho 2,8 lít hỗn hợp metan và etilen (đktc) lội qua dung dịch brom (dư), người ta thu được 4,7 gam đibrometan.

a) Viết PTPƯ xảy ra.

b) Tính thành phần phần trăm của hỗn hợp theo thể tích.

* Lời giải:

a) Khi cho hỗn hợp metan và etilen qua dd Brom chỉ có etilen tham gia phản ứng.

- Phương trình phản ứng:

 C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂  (1)

b) Tính thành phần phần trăm của hỗn hợp theo thể tích

- Gọi x, y lần lượt là số mol của metan và etilen

- Theo bài ra, hỗn hợp metan và etilen (đktc) là 2,8 lít nên

⇒ n_hh = 2,8/22,4 = 0,125(mol).

⇒ x + y = 0,125   (*)

- Theo bài ra, khi phản ứng dd Brom dư (tức là C₂H₄ sẽ phản ứng hết) ta thu được 4,7g đibrometan ⇒ n_C2H4Br2 = 4,7/188 = 0,025(mol).

- Theo PTPƯ (1) ở câu a) thì ta có: n_C2H4 = y = n_C2H4Br2 = 0,025(mol).

- Thế y = 0,025 và pt (*) ta được x = 0,125 - 0,025 = 0,1(mol).

⇒ n_CH4 = 0,1.22,4 = 2,24(lít); n_C2H4 = 0,025.22,4 = 0,56 (lít).

⇒ %V_CH4 =% = 80% 

⇒ %V_C2H4 =% = 20% 

Bài 3: Cho 5,6 lít (đktc) hỗn hợp CH₄ và C₂H₄ đi qua nước brom dư thấy có 4g brom tham gia phản ứng.

a) Viết phương trình phản ứng xảy ra ?

b) Tính thành phần phần trăm thể tích mỗi chất đã dùng?

c) Tính thể tích O₂ cần dùng để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp khí ban đầu?(đktc) 

* Lời giải:

a) Khi cho hỗn hợp metan và etilen qua dd Brom chỉ có etilen tham gia phản ứng.

- Phương trình phản ứng:

 C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂  (1)

b) Tính thành phần phần trăm của hỗn hợp theo thể tích

- Gọi x, y lần lượt là số mol của metan và etilen

- Theo bài ra, hỗn hợp metan và etilen (đktc) là 5,6 lít nên

⇒ n_hh = 5,6/22,4 = 0,25(mol).

⇒ x + y = 0,25   (*)

- Theo bài ra, khi phản ứng dd Brom dư (tức là C₂H₄ sẽ phản ứng hết) ta thấy có 4g Br₂ pư

 ⇒ n_Br2 = 4/160 = 0,025(mol).

- Theo PTPƯ (1) ở câu a) thì ta có: n_C2H4 = n_Br2 = 0,025(mol).

- Thế y = 0,025 và pt (*) ta được x = 0,25 - 0,025 = 0,225(mol).

⇒ n_CH4 = 0,225.22,4 = 5,04(lít); n_C2H4 = 0,025.22,4 = 0,56 (lít).

⇒ %V_CH4 = (5,04/5,6).100% = 90% 

⇒ %V_C2H4 =(0,56/5,6).100% = 10% 

c) Tính V oxi dùng để đốt cháy hỗn hợp khí metan và etilen trên

 CH₄   +   2O₂  →  CO₂ + 2H₂O   (1)

 1 mol      2

 0,225      ?

 C₂H₄  +  3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O    (2)

 1 mol     3

 0,025    ?

- Theo PTPƯ (1): n_{O2 (1)} = 0,225.2 = 0,45 (mol)

- Theo PTPƯ (2): n_{O2 (2)} = 0,025.3 = 0,075 (mol)

⇒ ∑n_O2 = 0,45 + 0,075 = 0,525 (mol)

⇒ V_O2 = 0,525.22,4 = 11,76(lít).

Bài 4: Đốt cháy hết 36 gam hh khí C₃H₆ và C₂H₆ trong O₂ dư thu được 56 lít CO₂ (đktc)

a) Tính V mỗi khí ở (đktc).

b) Tính % mỗi khí trong hỗn hợp khí ban đầu

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 1,68 lít hỗn hợp gồm 2 khí CH₄ và C₂H₄. Dẫn toàn bộ khí sinh ra qua bình đựng dung dịch Ba(OH)₂ dư thấy trong bình có 19,7g kết tủa.

a) Viết PTHH?

b) Tính thành phần % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp?

c) Tính thể tích không khí đủ cho phản ứng cháy (đktc)?

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp gồm metan và etilen. Lấy toàn bộ CO₂ sinh ra cho vào dd Ca(OH)₂ dư thu được 40g kết tủa.

a) Viết PTPƯ xảy ra.

b) Tính % thể tích mỗi khí ban đầu?

III. Bài tập về AXETILEN

Bài 1: Cho 11,2 lít hỗn hợp metan và axetilen (đo ở đktc) đi qua dung dịch brom dư thấy có 8 gam Brom tham gia phản ứng :

a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra.

b) Tính khối lượng C₂H₂Br₄ thu được sau phản ứng.

c) Tính phần trăm về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp đầu.

* Lời giải: 

a) Khi qua dd Brom chỉ có Axetilen tham gia phản ứng

 C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄   (1)

b) Tính khối lượng C₂H₂Br₄

- Gọi x và y lần lượt là số mol metan và axetilen

- Theo bài ra 11,2 lít hỗn hợp metan và axetilen (đo ở đktc)

⇒ n_hh = x + y = 11,2/22,4 = 0,5 (mol).   (*)

- Theo bài ra, thu được 8g Brom phản ứng ⇒ n_Br2 = 8/160 = 0,05(mol)

- Theo ptpư (1) thì: n_C2H2Br4 = ½n_Br2 = ½.0,05 = 0,025(mol).

⇒ m_C2H2Br4 = 0,025.348 = 8,7(g).

c) Tính phần trăm về thể tích của mỗi khí

- Theo ptpư (1) thì n_C2H2 = ½n_Br2 = ½.0,05 = 0,025(mol).

⇒ y = 0,025 thế vào (*) ⇒ x = 0,0475

⇒ m_C2H2 = 0,025.28 = 0,7(g).

⇒ m_CH4 = 0,0475.16 = 0,76(g).

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 16,8 lít khí axetilen.

a) Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra.

b) Tính thể tích khí oxi, thể tích không khí cần dùng để đốt cháy hết lượng axetilen này. Biết rằng thể tích khí đo ở đktc và không khí chứa 20% thể tích oxi.

c) Tính khối lượng khí cacbonic và hơi nước tạo thành sau phản ứng.

d) Nếu dẫn sản phẩm đốt cháy vào dung dịch nước vôi trong dư thì sau thí nghiệm sẽ thu được bao nhiêu gam chất kết tủa?

Bài 3: Cho 0,56 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm C₂H₄, C₂H₂ tác dụng hết với dung dịch Br₂ dư, lượng Br₂ đã tham gia phản ứng là 5,6 gam.

a) Hãy viết phương trình phản ứng ?

b) Tính thành phần % thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp (biết Br = 80).

* Lời giải:

a)  Phương trình phản ứng:

 C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂   (1)

  x         x

 C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄   (2)

  y        2y

b) Brom dư nên Etilen và Axetilen phản ứng hết

- Gọi x và y lần lượt là số mol của Etilen và Axetilen

- Theo bài ra, 0,56 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm C₂H₄, C₂H₂ nên ta có: n_hh = 0,56/22,4 = 0,025(mol).

⇒ x + y = 0,025.   (*)

- Theo bài ra, lượng Brom tham gia phản ứng là 5,6 gam nên: n_Br2 = 5,6/160 = 0,035(mol).

- Theo PTPƯ (1) và (2) ta có:  n_Br2 = x + 2y = 0,035  (**)

- Giải hệ pt (*) và (**) ta được: x = 0,015 (mol); y = 0,01 (mol).

⇒ V_C2H4 = 0,015.22,4 = 0,336(lít).

⇒ V_C2H2 = 0,01.22,4 = 0,224(lít).

⇒ %V_C2H4 = (0,336/0,56).100% = 60%.

⇒ %V_C2H2 = (0,224/0,56).100% = 40%.

Bài 4: Đốt cháy một lượng hỗn hợp metan và axetilen thu được 13,2g CO₂ và 5,4g H₂O. Tính thành phần % theo thể tích mỗi khí trong hỗn hợp?

IV. Bài tập về Metan CH₄

Bài 1: Khi đốt cháy hoàn toàn 3,36 lít khí metan. Hãy tính thể tích khí oxi cần dùng và thể tích khí cacbonic tạo thành ? (các khí đo ở đktc).

* Lời giải:

- Theo bài ra đốt cháy hoàn toàn 3,36 lít khí metan ⇒ n_CH4 = 3,36/22,4 = 0,15 (mol).

- Ta có PTPƯ đốt cháy CH₄:

 CH₄   +   2O₂  →  CO₂ + 2H₂O

 1 mol      2          1         2

 0,15       ?           ?

- Theo PTPƯ ta có: n_O2 = 2.n_CH4 = 0,15.2 = 0,3(mol).

⇒ m_O2 = 0,3.22,4 = 6,72 (lít).

- Theo PTPƯ ta có: n_CO2 = n_CH4 = 0,15(mol).

⇒ m_CO2 = 0,15.22,4 = 3,36 (lít).

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn khí metan trong bình chứa 4,48 lít khí oxi. Hãy tính thể tích khí metan đã dùng, thể tích khí cacbonic tạo thành, khối lượng nước tạo thành ? (các khí đo ở đktc)

* Lời giải:

- Theo bài ra, 4,48 lít khí oxi ⇒ n_O2 = 4,48/22,4 = 0,2(mol).

- Ta có PTPƯ đốt cháy CH₄:

 CH₄   +   2O₂  →  CO₂ + 2H₂O

 1 mol      2          1         2

  ?           0,2       ?          ?

- Theo PTPƯ ta có: n_CO2 = n_CH4 = ½.n_O2 = ½.0,2 = 0,1(mol); n_H2O = n_O2 = 0,2 (mol). 

⇒ m_CH4 = 0,1.16 = 1,6(g);

 m_CO2 = 0,1.44 = 4,4(g).

 m_H2O = 0,2.18 = 3,6(g).

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn khí metan trong bình chứa khí oxi vừa đủ thu được 11g khí cacbonic. Hãy tính thể tích khí metan đã dùng, khối lượng khí oxi đã dùng?

* Lời giải:

- Theo bài ra, thu được 11g CO₂ ⇒ n_CO2 = 11/44 = 0,25(mol).

- Ta có PTPƯ đốt cháy CH₄:

 CH₄   +   2O₂  →  CO₂ + 2H₂O

 1 mol      2          1         2

  ?           ?         0,25      ?

- Theo PTPƯ ta có: n_CH4 = n_CO2 = 0,25(mol); n_H2O = n_O2 = 2.n_CO2 = 2.0,25 = 0,5(mol). 

⇒ m_CH4 = 0,25.16 = 4(g);

 m_H2O = 0,5.18 = 9(g).

 m_O2 = 0,5.16 = 8(g).

Bài 4: Đốt cháy V lít khí metan, thu được 1,8g hơi nước. Hãy tính V và thể tích không khí cần dùng, biết O₂ chiếm 20% thể tích không khí (đktc)?

* Lời giải:

- Theo bài ra, thu được 1,8g H₂O ⇒ n_H2O = 1,8/18 = 0,1(mol).

- Ta có PTPƯ đốt cháy CH₄:

 CH₄   +   2O₂  →  CO₂ + 2H₂O

 1 mol      2          1         2

  ?           ?          ?        0,1

- Theo PTPƯ: n_CH4 = ½.n_H2O = ½.0,1 = 0,05(mol).

⇒ Thể tích CH₄ ở ĐKTC là: V_CH4 = 0,05.22,4 = 1,12(lít).

- Theo PTPT thì n_O2 = 2n_CH4 = 2.0,05 = 0,1(mol)

⇒ V_O2 = 0,1.22,4 = 2,24(lít).

- Vì thể tích oxi chiếm 20% thể tích của không khí nên ta có:

 V_kk = (100/20).V_O2. = 5.V_O2 = 5.2,24 = 11,2(lít).

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít khí C₄H₁₀ (đktc) rồi hấp thụ hết các sản phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)₂ 0,2M dùng dư thu được chất kết tủa.

a) Viết PTPƯ?

b) Tìm số g kết tủa thu được.

* Lời giải:

- Theo bài ra, thu được 2,24 lít C₄H₁₀ ở (đktc) ⇒ n_C4H10 = 2,24/22,4 = 0,1(mol).

 C₄H₁₀   +   O₂  →  4CO₂ + 5H₂O   (1)

  1 mol                  4           5

  0,1          ?            x?           ?

 CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃↓_trắng + H₂O  (2)

  x                         x

- Theo PTPƯ (1), ta có: n_CO2 = 4.n_C4H10 = 4.0,1 =0,4(mol)

- Theo PTPƯ (2), ta có: n_BaCO3 = n_CO2 = 0,4(mol).

⇒ m_BaCO3↓ = 0,4.197 = 78,8(g)

Bài 6: Đốt cháy 10,08 lít hỗn hợp khí CH₄ và C₂H₆ thu được 14,56 lít CO₂ (đktc)

a) Tính % mỗi khí trong hỗn hợp.

b) Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ba(OH)₂ dư thu được m gam kết tủa. Tính m?

* Lời giải:

- Gọi x và y lần lượt là số mol của CH₄ và C₂H₆

- Theo bài ra có 10,08 lít CH₄ và C₂H₆ (ở đktc) ⇒ n_hh = x + y = 10,08/22,4 = 0,45(mol)

⇒ x + y = 0,45   (*)

- PTPƯ đốt cháy CH₄ và C₂H₆

 CH₄   +   2O₂  →  CO₂ + 2H₂O 

  x mol                x mol

 C₂H₆   +   O₂  →  2CO₂ + 3H₂O

  y mol                 2y mol

- Theo bài ra thì n_CO2 = 14,56/22,4 = 0,65(mol).

- Theo 2 PTPƯ trên ta có: n_CO2 = x + 2y

⇒ x + 2y = 0,65   (**)

- Giải hệ PT (*) và (**) ta được x = 0,25(mol), y = 0,2(mol).

⇒ m_CH4 = 0,25.16 = 4(g) 

⇒ m_C2H6 = 0,2.30 = 6(g)

⇒ %m_CH4 = .100% = 40%

⇒ %m_C2H6 = .100% = 60%

b) Dẫn CO₂ thu được qua Ba(OH)₂ dư ta có PTPƯ

 CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃↓_trắng + H₂O 

 1 mol                  1 mol

 0,65 mol             0,65 mol

- Theo PTPƯ thì n_CO2 = n_BaCO3 = 0,65(mol).

⇒ m_BaCO3 = 0,65.197 = 128,05(g).

- Vậy khối lượng kết tủa BaCO₃ là 128,05(g).