Chào các em học sinh lớp 11! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập rất thú vị về ankan. Bài tập này giúp chúng ta ôn lại kiến thức về thành phần phần trăm theo khối lượng của nguyên tố trong hợp chất hữu cơ. Nào, chúng ta cùng bắt đầu nhé!

Đề bài cho chúng ta biết: “Một ankan tạo được dẫn xuất monoclo trong đó clo chiếm 33,33% về khối lượng. CTPT của ankan đó là:”

Để giải bài tập này, chúng ta sẽ thực hiện từng bước một theo đúng kiến thức đã học trong sách giáo khoa Hóa học lớp 11.

Bước 1: Xác định công thức tổng quát của ankan

Ankan là các hidrocacbon no mạch hở, có công thức tổng quát là C_nH_{2n+2}, với n là số nguyên tử cacbon, n \geq 1.

Bước 2: Viết công thức cấu tạo của dẫn xuất monoclo của ankan

Khi ankan tạo dẫn xuất monoclo, có nghĩa là một nguyên tử hiđro trong phân tử ankan đã bị thay thế bởi một nguyên tử clo.
Nếu ankan có công thức là C_nH_{2n+2}, thì dẫn xuất monoclo của nó sẽ có công thức là C_nH_{2n+1}Cl.

Bước 3: Tính phần trăm khối lượng của clo trong dẫn xuất monoclo

Chúng ta biết phần trăm khối lượng của một nguyên tố trong một hợp chất được tính bằng công thức:
Phần trăm khối lượng của nguyên tố = (Tổng khối lượng của nguyên tố trong 1 mol hợp chất / Khối lượng mol của hợp chất) * 100%

Trong trường hợp này, ta có:
– Khối lượng mol của clo (Cl) là 35,5 g/mol.
– Khối lượng mol của ankan C_nH_{2n+2} là: n M_C + (2n+2) M_H = n 12 + (2n+2) 1 = 12n + 2n + 2 = 14n + 2 (g/mol).
– Khối lượng mol của dẫn xuất monoclo C_nH_{2n+1}Cl là: (14n + 2) + 35,5 – 1 = 14n + 36,5 (g/mol).
Hoặc cách đơn giản hơn, khối lượng mol của C_nH_{2n+1}Cl = khối lượng mol của C_nH_{2n+2} – khối lượng mol của H + khối lượng mol của Cl = (14n + 2) – 1 + 35,5 = 14n + 36,5 (g/mol).

Vậy, phần trăm khối lượng của clo trong C_nH_{2n+1}Cl là:
\%Cl = \frac{35,5}{14n + 36,5} \times 100\%

Bước 4: Sử dụng dữ kiện đề bài để lập phương trình và tìm n

Đề bài cho biết clo chiếm 33,33% về khối lượng. Do đó, ta có phương trình:
\frac{35,5}{14n + 36,5} \times 100\% = 33,33\%

Chúng ta sẽ giải phương trình này để tìm giá trị của n.
Trước hết, chuyển 33,33% về dạng số thập phân: 33,33% \approx 0,3333.
\frac{35,5}{14n + 36,5} = 0,3333

Nhân cả hai vế với (14n + 36,5):
35,5 = 0,3333 \times (14n + 36,5)

Chia cả hai vế cho 0,3333:
\frac{35,5}{0,3333} = 14n + 36,5

Tính giá trị của \frac{35,5}{0,3333}:
\frac{35,5}{0,3333} \approx 106,50765

Vậy, ta có:
106,50765 \approx 14n + 36,5

Chuyển 36,5 sang vế trái:
106,50765 – 36,5 \approx 14n

70,00765 \approx 14n

Chia cả hai vế cho 14 để tìm n:
n \approx \frac{70,00765}{14}

n \approx 5,0005

Vì n phải là một số nguyên và thỏa mãn n \geq 1, nên ta làm tròn n = 5.

Bước 5: Xác định CTPT của ankan

Với n = 5, ta thay vào công thức tổng quát của ankan C_nH_{2n+2}.
CTPT của ankan là C_5H_{2*5+2} = C_5H_{12}.

Vậy, công thức phân tử của ankan đó là C_5H_{12}.

Các em có thể kiểm tra lại bằng cách tính phần trăm khối lượng của clo trong C_5H_{11}Cl:
Khối lượng mol của C_5H_{11}Cl = 5 \times 12 + 11 \times 1 + 35,5 = 60 + 11 + 35,5 = 106,5 g/mol.
\%Cl = \frac{35,5}{106,5} \times 100\% \approx 33,33\%

Phần trăm này trùng khớp với dữ kiện đề bài cho.

Hy vọng với cách giải chi tiết từng bước này, các em đã hiểu rõ bài tập. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé!