Cho 0,1 mol hỗn hợp X gồm hai andehit no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong …
Bước 1: Phân tích đề bài và xác định yêu cầu
Đề bài cho chúng ta biết:
- Hỗn hợp X gồm 0,1 mol hai andehit no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng.
- Hỗn hợp X tác dụng với dung dịch \(AgNO_3\) trong \(NH_3\) dư, đun nóng, thu được 32,4 gam \(Ag\).
- Yêu cầu tính phần trăm khối lượng của andehit có phân tử khối lớn nhất trong hỗn hợp X.
Bước 2: Viết công thức chung của các andehit no, đơn chức, mạch hở
Andehit no, đơn chức, mạch hở có công thức chung là \(RCHO\). Trong đó, \(R\) có thể là gốc hiđrocacbon no hoặc nguyên tử H.
Bước 3: Viết phương trình phản ứng của andehit với dung dịch \(AgNO_3\) trong \(NH_3\)
Phản ứng tráng gương chỉ xảy ra với các andehit mà gốc \(R\) chứa ít nhất một nguyên tử hiđro gắn trực tiếp với nguyên tử cacbon mang nhóm chức -CHO.
Đối với các andehit no, đơn chức, mạch hở, phương trình tổng quát như sau:
\(RCHO + 2AgNO_3 + 3NH_3 + H_2O \xrightarrow{t^0} RCOONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_4NO_3\)
Lưu ý: Nếu \(R\) là nguyên tử H (tức là HCHO – anđehit fomic), phản ứng sẽ khác một chút:
\(HCHO + 4AgNO_3 + 6NH_3 + 2H_2O \xrightarrow{t^0} (NH_4)_2CO_3 + 4Ag \downarrow + 6NH_4NO_3\)
Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp, tỉ lệ mol giữa \(Ag\) thu được và \(mol\) andehit là 2:1 (nếu \(R \neq H\)) hoặc 4:1 (nếu \(R = H\)). Đề bài cho 0,1 mol hỗn hợp X tác dụng, và số mol Ag thu được là 32,4 gam.
Bước 4: Tính số mol Ag
Ta có khối lượng \(Ag\) là 32,4 gam.
Khối lượng mol của \(Ag\) là \(108 \, g/mol\).
Số mol \(Ag\) là:
\(n_{Ag} = \frac{m_{Ag}}{M_{Ag}} = \frac{32,4}{108} = 0,3 \, mol\)
Bước 5: Lập mối quan hệ giữa số mol andehit và số mol Ag
Vì hỗn hợp X gồm hai andehit no, đơn chức, mạch hở kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, nên chúng có thể là:
Trường hợp 1: HCHO và CH3CHO
Trường hợp 2: CH3CHO và C2H5CHO
Và cứ tiếp tục như vậy.
Dựa vào phương trình phản ứng, ta nhận thấy:
Nếu hỗn hợp X chỉ chứa các andehit dạng \(RCHO\) với \(R \neq H\), thì \(n_{Ag} = 2 \times n_{andehit}\).
Nếu hỗn hợp X chứa HCHO, thì số mol Ag thu được sẽ lớn hơn.
Giả sử hỗn hợp X chỉ chứa các andehit dạng \(RCHO\) với \(R \neq H\).
Nếu vậy, ta có: \(n_{andehit} = \frac{n_{Ag}}{2} = \frac{0,3}{2} = 0,15 \, mol\).
Tuy nhiên, đề bài cho \(n_X = 0,1 \, mol\). Điều này mâu thuẫn.
Do đó, hỗn hợp X phải chứa HCHO (anđehit fomic).
Khi đó, ta xét tỉ lệ mol trung bình của Ag tạo ra trên mỗi mol andehit.
Gọi \(n_{HCHO}\) là số mol của HCHO, và \(n_{RCHO}\) là số mol của andehit còn lại (\(R \neq H\)).
Tổng số mol andehit là: \(n_{HCHO} + n_{RCHO} = 0,1 \, mol\).
Số mol \(Ag\) thu được là: \(4 \times n_{HCHO} + 2 \times n_{RCHO} = 0,3 \, mol\).
Chúng ta có hệ phương trình:
1) \(n_{HCHO} + n_{RCHO} = 0,1\)
2) \(4n_{HCHO} + 2n_{RCHO} = 0,3\)
Nhân phương trình (1) với 2: \(2n_{HCHO} + 2n_{RCHO} = 0,2\) (3)
Trừ phương trình (3) cho phương trình (2):
\((4n_{HCHO} + 2n_{RCHO}) – (2n_{HCHO} + 2n_{RCHO}) = 0,3 – 0,2\)
\(2n_{HCHO} = 0,1\)
\(n_{HCHO} = 0,05 \, mol\)
Thay \(n_{HCHO} = 0,05 \, mol\) vào phương trình (1):
\(0,05 + n_{RCHO} = 0,1\)
\(n_{RCHO} = 0,05 \, mol\)
Vậy, hỗn hợp X gồm 0,05 mol HCHO và 0,05 mol của một andehit no, đơn chức, mạch hở khác.
Bước 6: Xác định công thức của andehit còn lại
Hai andehit no, đơn chức, mạch hở kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng.
Andehit thứ nhất là HCHO (formaldehyde).
Andehit thứ hai phải là CH3CHO (acetaldehyde), là andehit kế tiếp HCHO trong dãy đồng đẳng.
Cả hai đều có công thức dạng \(RCHO\).
Bước 7: Tính khối lượng mol của từng andehit
Andehit thứ nhất: HCHO
Phân tử khối của HCHO là \(12 + 2 \times 1 + 16 = 30 \, g/mol\).
Andehit thứ hai: CH3CHO
Phân tử khối của CH3CHO là \(2 \times 12 + 4 \times 1 + 16 = 44 \, g/mol\).
Bước 8: Tính khối lượng của từng andehit trong hỗn hợp X
Khối lượng của HCHO:
\(m_{HCHO} = n_{HCHO} \times M_{HCHO} = 0,05 \times 30 = 1,5 \, gam\)
Khối lượng của CH3CHO:
\(m_{CH3CHO} = n_{CH3CHO} \times M_{CH3CHO} = 0,05 \times 44 = 2,2 \, gam\)
Bước 9: Xác định andehit có phân tử khối lớn nhất và tính tổng khối lượng hỗn hợp X
Trong hỗn hợp X, andehit có phân tử khối lớn nhất là CH3CHO (\(44 \, g/mol > 30 \, g/mol\)).
Tổng khối lượng hỗn hợp X:
\(m_X = m_{HCHO} + m_{CH3CHO} = 1,5 + 2,2 = 3,7 \, gam\).
(Hoặc có thể kiểm tra lại: \(n_X = 0,1 \, mol\). Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp sẽ nằm giữa 30 và 44, nên khối lượng tổng sẽ hợp lý).
Bước 10: Tính phần trăm khối lượng của andehit có phân tử khối lớn nhất
Andehit có phân tử khối lớn nhất là CH3CHO, có khối lượng là 2,2 gam.
Phần trăm khối lượng của CH3CHO trong hỗn hợp X là:
\(\% m_{CH3CHO} = \frac{m_{CH3CHO}}{m_X} \times 100\% = \frac{2,2}{3,7} \times 100\% \approx 59,46\%\)
Vậy, phần trăm khối lượng của andehit có phân tử khối lớn nhất trong hỗn hợp X là khoảng 59,46%.
Hy vọng bài giải chi tiết này đã giúp các em hiểu rõ cách giải dạng toán này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé! Chúc các em học tốt!
Đáp án:
\(\%m_{CH3CHO} =59,46\%\)
Giải thích các bước giải:
\(n_{Ag} = \dfrac{32,4}{108} = 0,3(mol)\)
Vì \(n_{Ag} = 0,3 > 2n_{anđehit} = 0,1.2 = 0,2\) nên 1 trong 2 anđehit cần tìm là \(HCHO\)
Vậy anđehit còn lại là \(CH_3CHO\) ( vì kế tiếp \(HCHO\) trong dãy đồng đẳng)
Gọi \(n_{HCHO} = a(mol) ; n_{CH3CHO} = b(mol)\)
\(⇒ a + b = 0,1\) (1)
\(HCHO + 2Ag_2O \xrightarrow{NH_3} 4Ag + CO_2 + H_2O\)
\(CH_3CHO + Ag_2O \xrightarrow{NH_3} 2Ag + CH_3COOH\)
Theo PT trên , \(⇒ n_{Ag} = 4n_{HCHO} + 2n_{CH3CHO} = 4a + 2b = 0,3\) (2)
Từ (1) và (2) suy ra \(a = 0,05 ; b = 0,05\)
có : \(\%m_{CH3CHO} = \dfrac{0,05.44}{0,05.44+0,05.30}.100\% = 59,46\%\)
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
nAg = 0,3 mol > 2nAndehit = 0,2 mol
=> Trong hỗn hợp X phải có HCHO
=> andehit còn lại kế tiếp nhau là CH3CHO