Bài toán đốt cháy ancol là một dạng bài tập quan trọng trong chương trình hóa học phổ thông. Việc giải quyết các bài toán này giúp học sinh nắm vững kiến thức về phản ứng cháy, bảo toàn nguyên tố và các công thức tính toán liên quan. Dưới đây là cách giải chi tiết bài toán đốt cháy hoàn toàn m gam ancol đơn chức A thu được 6,6 gam CO2 và 3,6 gam H2O, cùng với các bài tập liên quan và mở rộng.
Đề bài: Đốt cháy hoàn toàn m gam ancol đơn chức A được 6,6 gam CO2 và 3,6 gam H2O. Giá trị m là:
A. 3 gam.
B. 2,0 gam.
C. 2,8 gam.
D. 10,2 gam.
Đáp án: A. 3 gam
Giải thích chi tiết:
-
Tính số mol CO2 và H2O:
- n(CO2) = 6,6 / 44 = 0,15 mol
- n(H2O) = 3,6 / 18 = 0,2 mol
-
Xác định loại ancol:
Vì n(H2O) > n(CO2), suy ra ancol là ancol no, đơn chức, mạch hở. Công thức tổng quát: CnH2n+2O.
-
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:
- Số mol O trong CO2 = 2 n(CO2) = 2 0,15 = 0,3 mol
- Số mol O trong H2O = n(H2O) = 0,2 mol
-
Tính số mol O trong ancol:
Theo định luật bảo toàn nguyên tố O, số mol O trong ancol = số mol H2O – số mol CO2 = 0.2 – 0.15 = 0.05 mol.
-
Tính khối lượng ancol (m):
m = m(C) + m(H) + m(O) = (0,15 12) + (0,2 2) + (0,05 * 16) = 1,8 + 0,4 + 0,8 = 3 gam
Vậy, giá trị của m là 3 gam.
Ảnh minh họa công thức cấu tạo ancol đơn chức no
Các bài tập liên quan và mở rộng:
Bài 1: Khi đốt cháy một ancol đa chức thu được nước và khí CO2 theo tỉ lệ khối lượng m(H2O): m(CO2) = 27:44. CTPT của ancol là?
A. C₅H₁₀O₂
B. C₂H₆O₂.
C. C₃H₈O₂
D. C₄H₈O₂.
Đáp án: B. C₂H₆O₂
Giải:
- Giả sử n(CO2) = x mol => m(CO2) = 44x gam
- m(H2O) = (27/44) * 44x = 27x gam => n(H2O) = 27x/18 = 1.5x mol
- Ta có tỉ lệ n(H2O) / n(CO2) = 1.5x / x = 1.5
- Gọi công thức của ancol là CnH2n+2Ox
- Khi đốt cháy: CnH2n+2Ox + O2 -> nCO2 + (n+1)H2O
- n(H2O) / n(CO2) = (n+1) / n = 1.5 => n = 2
- Vậy công thức là C2H6Ox. Vì là ancol đa chức nên x > 1. Với n = 2 thì chỉ có C2H6O2 thỏa mãn.
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp gồm metanol và butan-2-ol được 30,8 gam CO2 và 18 gam H2O. Giá trị a là?
A. 30,4 gam.
B. 16 gam.
C. 15,2 gam.
D. 7,6 gam.
Đáp án: C. 15,2 gam
Giải:
- n(CO2) = 30,8 / 44 = 0,7 mol
- n(H2O) = 18 / 18 = 1 mol
- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m(ancol) + m(O2) = m(CO2) + m(H2O)
- Để tính m(ancol) ta cần tìm m(O) trong ancol.
- n(O) trong H2O = 1 mol
- n(O) trong CO2 = 0,7 * 2 = 1,4 mol
- Gọi số mol O2 phản ứng là x. Bảo toàn O: n(O) trong ancol + 2x = 1 + 1,4 = 2,4
- Nhận thấy n(H2O) – n(CO2) = 1 – 0,7 = 0,3 mol. Số mol này bằng số mol hỗn hợp ancol (vì đều là ancol đơn chức)
- Gọi công thức chung của hỗn hợp ancol là CxHyO. Khi đó số mol O trong hỗn hợp = 0,3 mol.
- Vậy a = m(C) + m(H) + m(O) = 0,7 12 + 1 2 + 0,3 * 16 = 8,4 + 2 + 4,8 = 15,2 gam
Bài 3: Ancol etylic phản ứng được với chất nào sau đây?
A. Na, CH₃COOH
B. Na, C₂H₂
C. Na₂O, NaOH
D. Cu, CH₃COOH
Đáp án: A. Na, CH₃COOH
Giải thích:
- Ancol etylic (C2H5OH) có nhóm -OH nên có tính chất của ancol.
- Ancol phản ứng với Na giải phóng H2.
- Ancol phản ứng với axit cacboxylic tạo este (phản ứng este hóa).
Sơ đồ minh họa phản ứng của etanol (ancol etylic) với natri kim loại tạo thành natri etylat và khí hidro, và phản ứng este hóa giữa etanol và axit axetic tạo thành etyl axetat và nước, thể hiện tính chất hóa học đặc trưng của ancol.
Kết luận:
Việc giải các bài tập đốt cháy ancol đòi hỏi nắm vững kiến thức về hóa học hữu cơ, định luật bảo toàn nguyên tố và kỹ năng tính toán. Hy vọng bài viết này giúp các bạn hiểu rõ hơn về dạng bài tập này và đạt kết quả tốt trong học tập.
