Phương pháp tính nhanh hiệu suất của phản ứng Crackinh

Nội dung text: Phương pháp tính nhanh hiệu suất của phản ứng Crackinh

1. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 18 (102) 2009 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
2. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 18 (102) 2009 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
3. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 18 (102) 2009 PHƯƠNG PHÁP TÍNH NHANH HIỆU SUẤT CỦA PHẢN ỨNG CRACKINH Tác giả: Hĩa Học Mỗi Ngày I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bài tốn tính hiệu suất của phản ứng crackinh ankan là một dạng bài tập khĩ đối với học sinh. Học sinh thường rất lúng túng khi gặp bài tốn này và thường giải rất dài dịng khơng cần thiết. Vậy để làm tốt vấn đề này, chúng ta cần phải tìm hiểu rõ bản chất của phản ứng crackinh ankan và đề ra phương pháp giải nhanh phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay: Dưới tác dụng của nhiệt độ cao và xúc tác thích hợp thì ankan cĩ thể xảy ra nhiều loại phản ứng crackinh sau: o Ankan  t C Ankan + anken [1] to C VD: CnH2n+2  CmH2m+2 + Cn-mH2(n-m) to C Ankan  Anken + H2 [2] to C VD: CnH2n+2  CnH2n + H2 to C Ankan  Ankin + 2H2 [3] to C VD: CnH2n+2  CnH2n-2 + 2H2 1500o C Đặc biệt: 2CH4  lln C2H2 + 3H2 [4] Giả sử ta cĩ sơ đồ sau: o Hỗn hợp ankan X  t C Hỗn hợp khí Y Ta thấy trong các phản ứng crackinh trên thì số mol khí sau phản ứng luơn tăng nên: nX 1) MY Y nXYX m n nY MX n Y Viết gọn lại: dX/Y = [5] MY nX Dựa vào biểu thức ta tính được nY, từ đĩ tính Hiệu suất phản ứng. Nhận xét : * Dựa vào hệ số phản ứng của các phản ứng [1], [2], [4] ta rút ra kết quả quan trọng: Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
4. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 18 (102) 2009 “Thể tích (hay số mol) khí tăng sau phản ứng bằng thể tích( hay số mol) ankan tham gia phản ứng crackinh” [6] Trong tính tốn ta thường dùng phương pháp tự chọn lượng chất xem như hỗn hợp ban đầu là 1 mol. Từ các kết quả trên ta cĩ thể áp dụng làm một số dạng Bài tập liên quan đến phản ứng crackinh. II- BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Nhiệt phân CH4 thu được hỗn hợp X gồm C2H2, CH4 và H2. Tỷ khối hơi so với H2 bằng 5. Hiệu suất quá trình nhiệt phân là: A. 50% B. 60% C. 70% D. 80% Hướng dẫn giải Giả sử ban đầu cĩ 1 mol CH4 2CH4  C2H2 + 3H2 Trước pư: 1mol Pư: x(mol) 0,5x 1,5x Sau pư: 1 – x 0,5x 1,5x = 1 + x  mol 16 n Dựa vào [5] ta cĩ: X n = 1,6 (mol) = 1 + x x = 0,6 2*5 1 X 0,6 Hiệu suất = *100% 60% . Chọn B 1 * Ta cĩ thể giải nhanh bài tốn này dựa vào nhận xét [6]: 16 1,6 1 mX = 16 g → nX = 1,6(mol ) → H = *100% 60% 5*2 1 Bài 2: Nhiệt phân 8,8 gam C3H8, giả sử xảy ra hai phản ứng sau: to C C3H8  CH4 + C2H4 to C C3H8  C3H6 + H2 Ta thu được hỗn hợp X, biết MX = 23,16. Hiệu suất của phản ứng nhiệt phân trên là: A. 60% B. 70% C. 80% D. 90% Hướng dẫn giải 44 nY Dựa vào [5] → n 0,38(mol ) 23,16 0,2 Y 0,38 0,2 Dựa vào [6] → H = *100% 90% Chọn D 0,2 Bài 3: Crackinh C4H10 được hỗn hợp chỉ gồm 5 hiđrocacbon cĩ M =36,25vC. Hiệu suất phản ứng crackinh là : A.60% B.20% C.40% D.80% Hướng dẫn giải Xét 1 mol C4H10 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
5. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 18 (102) 2009 58 n Y n 1,6(mol ) Dựa vào [5] → 36,25 1 Y 1,6 1 Dựa vào [6] → H = *100% 60% Chọn A 1 Bài 4: Crackinh V lit C4H10 thu được 35 lit hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C3H6, C4H8 và một phần C4H10 chưa bị crackinh. Cho hỗn hợp A đi qua từ từ qua bình đựng brom dư thấy thể tích cịn lại 20 lit. Tính hiệu suất của phản ứng crackinh: A. 25% B. 60% C. 75% D. 85% Hướng dẫn giải Đặt x, y, z, t lần lượt là thể tích C3H6, C2H4, C4H8, C4H10 dư: to C C4H10  CH4 + C3H6 x x x to C C4H10  C2H6 + C2H4 y y y to C C4H10  C4H8 + H2 z z z Khi dẫn hỗn hợp đi qua dung dịch brom thì anken bị giữ lại cịn H2 , CH4, C2H6 và C4H10 dư thốt ra: Ta cĩ: x + y + z = 35 – 20 = 15 (1) Mặt khác: V(C4H10 ban đầu) = V(C4H10 pư) + V C4H10 cịn lại = x + y + z + t = 20 (2) Từ (1) và (2) → t = 5 15 H = *100% 75% Chọn C 20 Bài 5: Crackinh 560 lit C4H10 thu được 1036 lit hỗn hợp khí X khác nhau. Biết các thể tích khí đều đo ở đktc. Hiệu suất phản ứng crackinh là: A. 75% B. 80% C. 85% D. 90% Hướng dẫn giải 1036 560 Theo [6] → H = *100% 85% Chọn C 560 Bài 6: Hỗn hợp khí A gồm etan và propan cĩ tỷ khối so với H2 là 20,25 được nung trong bình với chất xúc tác để thực hiện phản ứng đề hiđro hĩa. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí B cĩ tỷ khối so với H2 là 16,2 gồm các ankan, anken và hiđro. Tính hiệu suất phản ứng đề hiđro hĩa biết rằng tốc độ phản ứng của etan và propan là như nhau ? A. 30% B. 250% C. 50% D. 40% Hướng dẫn giải MAB 20,25.2 40,5 ; M 16,2.2 32,4 Xét số mol hỗn hợp A là 1 mol: Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
6. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 18 (102) 2009 40,5 nB Dựa vào [5] → n 1,25(mol ) 32,4 1 B 1,25 1 Dựa vào [6] → H = *100% 25% Chọn B 1 Bài 7: Thực hiện phản ứng crackinh 11,2 lit hơi isopentan (đktc) thu được hỗn hợp A chỉ gồm các ankan và anken. Trong hỗn hợp A cĩ chứa 7,2 gam một chất X mà khi đốt cháy thì thu được 11,2 lit CO2 (đktc) và 10,8 gam H2O. Hiệu suất của phản ứng crackinh là: A. 80% B. 85% C. 90% D. 95% Hướng dẫn giải 11,2 n = 0,5(mol ) CH5 12 ban đầu 22,4 10,8 11,2 Đốt cháy X → được n = 0,6(mol ) > n = 0,5( mol ) → X là ankan H2 O 18 CO 2 22,4 7,2 Do đĩ: n = 0,6 – 0,5 = 0,1 (mol) → M = 72 = 14n + 2 → n = 5 (C H ) X X 0,1 5 12 nC H pư 0,5 0,1 H = 5 12 *100% *100% 80% Chọn A n 0,5 CH5 12 ban đầu Mọi thắc mắc và trao đổi liên quan đến vấn đề Hĩa học, các bạn vui lịng liên hệ theo : Website: www.hoahocmoingay.com Email: hoahocmoingay.com@gmail.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
7. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 18 (102) 2009 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com