Trước hết, chúng ta cần tóm tắt và phân tích dữ kiện của bài toán.

Hỗn hợp A ban đầu gồm:

• 0,1 mol rượu etylic (công thức là C₂H₅OH)
• a mol rượu X (công thức là C_nH_2n(OH)₂)

Hỗn hợp A được chia thành 2 phần bằng nhau. Điều này rất quan trọng, nghĩa là lượng chất trong mỗi phần sẽ bằng một nửa lượng chất ban đầu.

Thành phần của mỗi phần:

• Số mol C₂H₅OH trong mỗi phần là: \( n_{C_2H_5OH} = \frac{0,1}{2} = 0,05 \) mol
• Số mol rượu X trong mỗi phần là: \( n_X = \frac{a}{2} \) mol

Bây giờ, chúng ta sẽ xét từng thí nghiệm.

a. Tìm các giá trị a, b

Bước 1: Xét thí nghiệm ở Phần 1 (tác dụng với Na)

Phần 1 cho tác dụng hết với Na, thu được 2,8 lít khí H₂ ở điều kiện tiêu chuẩn (ĐKTC).
Đầu tiên, ta tính số mol khí H₂ sinh ra:
\[ n_{H_2} = \frac{V}{22,4} = \frac{2,8}{22,4} = 0,125 \text{ (mol)} \]
Tiếp theo, ta viết phương trình hóa học của các rượu tác dụng với Na. Em hãy nhớ rằng, nguyên tử Hiđro linh động trong nhóm -OH của rượu sẽ tác dụng với Na.

Phương trình của rượu etylic (có 1 nhóm -OH):
\[ 2C_2H_5OH + 2Na \rightarrow 2C_2H_5ONa + H_2 \]
Từ phương trình, ta thấy: Cứ 2 mol C₂H₅OH thì tạo ra 1 mol H₂.
Vậy số mol H₂ do rượu etylic tạo ra là:
\[ n_{H_2(từ C_2H_5OH)} = \frac{1}{2} n_{C_2H_5OH} = \frac{1}{2} \times 0,05 = 0,025 \text{ (mol)} \]
Phương trình của rượu X (có 2 nhóm -OH):
\[ C_nH_{2n}(OH)_2 + 2Na \rightarrow C_nH_{2n}(ONa)_2 + H_2 \]
Từ phương trình, ta thấy: Cứ 1 mol C_nH_2n(OH)₂ thì tạo ra 1 mol H₂.
Vậy số mol H₂ do rượu X tạo ra là:
\[ n_{H_2(từ X)} = n_X = \frac{a}{2} \text{ (mol)} \]
Tổng số mol H₂ thu được ở thí nghiệm 1 là:
\[ n_{H_2} = n_{H_2(từ C_2H_5OH)} + n_{H_2(từ X)} \]
Thay số vào, ta có:
\[ 0,125 = 0,025 + \frac{a}{2} \]
\[ \Rightarrow \frac{a}{2} = 0,125 – 0,025 = 0,1 \]
\[ \Rightarrow a = 0,1 \times 2 = 0,2 \]
Vậy, giá trị của a là 0,2.

Bước 2: Xét thí nghiệm ở Phần 2 (đốt cháy hoàn toàn)

Phần 2 đem đốt cháy hoàn toàn, thu được 8,96 lít khí CO₂ (ĐKTC) và b gam nước.

Trước hết, ta tính số mol CO₂ thu được:
\[ n_{CO_2} = \frac{V}{22,4} = \frac{8,96}{22,4} = 0,4 \text{ (mol)} \]
Lượng các chất trong phần 2 cũng giống như phần 1:

• \( n_{C_2H_5OH} = 0,05 \) mol
• \( n_X = \frac{a}{2} = \frac{0,2}{2} = 0,1 \) mol

Ta viết các phương trình hóa học của phản ứng cháy:

Đốt cháy rượu etylic (C₂H₅OH hay C₂H₆O):
\[ C_2H_5OH + 3O_2 \xrightarrow{t^o} 2CO_2 + 3H_2O \]
Số mol CO₂ sinh ra từ việc đốt cháy C₂H₅OH là:
\[ n_{CO_2(từ C_2H_5OH)} = 2 \times n_{C_2H_5OH} = 2 \times 0,05 = 0,1 \text{ (mol)} \]
Đốt cháy rượu X (C_nH_2n(OH)₂ hay C_nH_2n+2O₂):
\[ C_nH_{2n+2}O_2 + \frac{3n-1}{2}O_2 \xrightarrow{t^o} nCO_2 + (n+1)H_2O \]
Số mol CO₂ sinh ra từ việc đốt cháy X là:
\[ n_{CO_2(từ X)} = n \times n_X = n \times 0,1 = 0,1n \text{ (mol)} \]
Tổng số mol CO₂ thu được là:
\[ n_{CO_2} = n_{CO_2(từ C_2H_5OH)} + n_{CO_2(từ X)} \]
Thay số vào, ta có:
\[ 0,4 = 0,1 + 0,1n \]
\[ \Rightarrow 0,1n = 0,4 – 0,1 = 0,3 \]
\[ \Rightarrow n = \frac{0,3}{0,1} = 3 \]
Sau khi tìm được n = 3, ta có thể tìm b (khối lượng nước).

Tổng số mol nước (H₂O) sinh ra khi đốt cháy phần 2 là:

Từ C₂H₅OH:
\[ n_{H_2O(từ C_2H_5OH)} = 3 \times n_{C_2H_5OH} = 3 \times 0,05 = 0,15 \text{ (mol)} \]
Từ X (với n=3, công thức là C₃H₈O₂):
\[ n_{H_2O(từ X)} = (n+1) \times n_X = (3+1) \times 0,1 = 4 \times 0,1 = 0,4 \text{ (mol)} \]
Tổng số mol H₂O thu được là:
\[ n_{H_2O} = n_{H_2O(từ C_2H_5OH)} + n_{H_2O(từ X)} = 0,15 + 0,4 = 0,55 \text{ (mol)} \]
Khối lượng nước (b) thu được là:
\[ b = m_{H_2O} = n_{H_2O} \times M_{H_2O} = 0,55 \times 18 = 9,9 \text{ (gam)} \]
Vậy, giá trị của b là 9,9.

b. Xác định CTPT và CTCT của X

Công thức phân tử (CTPT) của X:

Ở câu a, chúng ta đã tìm được giá trị \( n = 3 \).
Công thức tổng quát của X là C_nH_2n(OH)₂.
Thay \( n = 3 \) vào công thức, ta được: C₃H₆(OH)₂.
Đây là công thức dạng cấu tạo thu gọn. Để viết công thức phân tử, ta cộng tất cả các nguyên tử lại.
\[ C_3H_{6+2}O_2 \Rightarrow C_3H_8O_2 \]
Vậy, công thức phân tử của X là C₃H₈O₂.

Công thức cấu tạo (CTCT) của X:

Rượu X có 3 nguyên tử Cacbon trong mạch. Theo đề bài, ta có một điều kiện quan trọng: “1 nguyên tử C chỉ liên kết được với 1 nhóm OH“. Điều này có nghĩa là hai nhóm -OH phải được đính vào hai nguyên tử Cacbon khác nhau.
Ta có 2 trường hợp thỏa mãn điều kiện này:

Trường hợp 1: Hai nhóm -OH đính vào Cacbon số 1 và số 2.
CH₂(OH) – CH(OH) – CH₃ (Tên gọi: Propan-1,2-điol)

Trường hợp 2: Hai nhóm -OH đính vào Cacbon số 1 và số 3.
CH₂(OH) – CH₂ – CH₂(OH) (Tên gọi: Propan-1,3-điol)

Do bài toán không cho thêm dữ kiện để phân biệt, nên X có thể là một trong hai công thức cấu tạo trên. Cả hai đều đúng.

Tóm tắt kết quả:

• a = 0,2
• b = 9,9
• CTPT của X: C₃H₈O₂
• CTCT của X: CH₂(OH)–CH(OH)–CH₃ hoặc CH₂(OH)–CH₂–CH₂(OH)

Vậy là chúng ta đã giải quyết xong bài tập. Em thấy không, chỉ cần chúng ta nắm vững kiến thức cơ bản về tính mol, viết phương trình hóa học và suy luận logic từng bước là có thể giải được. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, em đừng ngần ngại hỏi nhé. Chúc em học tốt