Công thức bảo toàn số mol liên kết pi đơn giản, dễ hiểu nhất

Công thức bảo toàn số mol liên kết pi đơn giản, dễ hiểu nhất
1. Lý thuyết về số liên kết pi
Liên kết đôi C=C bao gồm một liên kết σ (sigma) và một liên kết π (pi), trong
khi liên kết ba C≡C bao gồm một liên kết σ và hai liên kết π. Do liên kết π
thường ít bền hơn liên kết σ, nên các hiđrocacbon không no như alken và
alkin dễ dàng tham gia vào các phản ứng cộng. Trong quá trình này, liên kết
π phá vỡ để tạo ra các sản phẩm mới, thường là các hợp chất no tương ứng.
+ Phản ứng phá vỡ liên kết pi (tham gia phản cộng): Hiđrocacbon không no,
như alken và alkin, có thể tham gia vào các phản ứng phá vỡ liên kết pi. Điều
này thường xảy ra trong các phản ứng cộng với các chất phản ứng như
hidrogen (H2) hoặc halogen (như Br2). Trong quá trình này, liên kết pi giữa
các nguyên tử cacbon của liên kết đôi (trong alken) hoặc liên kết ba (trong
alkin) bị phá vỡ để tạo ra các sản phẩm mới.
+ Bảo toàn liên kết pi: Khi thực hiện phản ứng cộng, việc bảo toàn liên kết pi
có nghĩa là số liên kết pi trong phân tử không no sau phản ứng vẫn giữ
nguyên. Trong trường hợp phản ứng với hidrogen (H2) hoặc halogen (Br2),
các nguyên tử này thường được thêm vào các nguyên tử cacbon, và do đó,
không có sự mất mát liên kết pi.
Ví dụ: Trong trường hợp alken: CH2 = CH2 + H2 → CH 3 − CH3. Trong
trường hợp alkin: CH ≡ CH + H2 → CHBr − CHBr. Cả hai phản ứng trên đều
tham gia phản cộng để tạo ra các hợp chất no, và liên kết pi được bảo toàn trong quá trình này.
2. Công thức bảo toàn số mol liên kết pi
Đối với các bài toán cộng Br2, H2 vào hiđrocacbon không no thì nên áp dụng
bảo toàn số mol liên kết π. Hiđrocacbon không no, mạch hở có k liên kết pi có
công thức là CnH2n + 2 - 2k thì:
CnH2n+2-2k + kH2 → CnH2n+2 (Số liên kết π = k)
CnH2n+2-2k + kBr2 → CnH2n+2-2kBr2k
+ Số mol liên kết = nphân tử hidrocacbon . số liên kết π = nphân tử hidrocacbon .k
+ Số mol liên kết = n H2 phản ứng + n Br2 phản ứng
Cách tính số liên kết π đối với hiđrocacbon không no, mạch hở CxHy là: Số liên kết π = Chú ý:
+ Khi giải một số bài toán, có thể hiểu vai trò của H2 và Br2 trong phản ứng
cộng là như nhau và n Br2 + n H2 = n X . k (X là các hiđrocacbon không no)
+ Trong bình kín khối lượng hỗn hợp không đổi nhưng số mol hỗn hợp giảm chính là do H2 phản ứng.
3. Một số bài tập vận dụng liên quan
Bài 1: Trong một bình kín chứa 0,35 mol C2H2 ; 0,65 mol H2 và một ít bột Ni.
Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2
bằng 8. Sục X vào lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 đến phản ứng
hoàn toàn, thuđược hỗn hợp khí Y và 12 gam kết tủa. Hỗn hợp khí Y phản
ứng vừa đủ với baonhiêu mol Br2 trong dung dịch? A. 0,20 mol. B. 0,15 mol. C. 0,25 mol. D. 0,10 mol. Hướng dẫn giải:
Số mol hỗn hợp ban đầu = 0,35 + 0,65 = 1 mol
Khối lượng hỗn hợp ban đầu = 0,35. 26 + 0,65.2 = 10,4 gam
Số mol liên kết π = 0,35.2 = 0,7 mol Số mol X =
= 0,65 mol → số mol giảm = số mol H2 phản ứng = 0,35 mol
Số mol C2H2 dư = n Ag2C2 = 0,05 mol
Số mol liên kết π trong Y = n π - n H2 - 2. nC2H2 dư
Vậy số mol Br2 phản ứng với Y = n π - n H2 - 2. n C2H2 dư = 0,7 - 0,35 - 0,05 . 2 = 0,25 mol.
Bài 2. Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol C2H4, 0,2 mol C2H2 và 0,7 mol H2. Nung
X trong bình kín, xúc tác Ni. Sau một thời gian thu được 0,8 mol hỗn hợp Y.
Cho Y phản ứng vừa đủ với 100ml dd Br2 a mol/l. Tìm giá trị a A. 0,3M B. 3M C. 0,2M D. 2M Đáp án đúng là B Hướng dẫn giải: C2H4 chứa 1 liên kết pi
C2H2 chứa 2 liên kết pi => Tổng số mol liên kết pi = 1. 0,1 + 2. 0,2 = 0,5 mol n H2 = 0,7 mol
n H2 phản ứng = n X – n Y = 0,7 + 0,1 + 0,2 = 0,2 mol
n H2 phản ứng + n Br2 phản ứng = n liên kết pi ban đầu
=> n Br2 phản ứng = n liên kết pi ban đầu - n H2 phản ứng = 0,5 – 0,2 = 0,3 mol => a = 0,3 : 0,1 = 3M.
Bài 3. Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X
mộtthời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí
là 1. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có m gam brom
tham gia phản ứng. Giá trị của m là A. 32,0 B. 8,0 C. 3,2 D. 16,0 Hướng dẫn giải:
Vinylaxetilen: 2 CH = CH- C CH phân tử có 3 liên kết pi
Tổng số mol liên kết pi = 3. 0,1 = 0,3 mol; n X = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol.
m X = 0,3. 2 + 0,1. 52 = 5,8 gam => m Y = 5,8 gam
M = 29 => n = 5,8 : 29 = 0,2 mol
nH2 phản ứng = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol.=> n Br2 phản ứng = n liên kết pi ban
đầu - n H2 phản ứng = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol m Br2 = 0,1.160 = 16 gam
Bài 4: Hỗn hợp X gồm 0,15 mol vinylaxetilen và 0,6 mol H2 . Nung nóng
hỗnhợp X (xúc tác Ni) một thời gian, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2
bằng 10. Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra
hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là A. 12 gam. B. 24 gam. C. 8 gam. D. 16 gam. Hướng dẫn giải:
Ta có: nX = 0,75 mol và mX = 9g
MY = 20 -> nY = 9 : 20 = 0,45 mol
Số mol hỗn hợp giảm là số mol H2 phản ứng = 0,3 mol
Số mol liên kết π của vinylaxetilen C4H4 = 0,15 x 3 = 0,45 mol
n pi = n H2 + n Br2 -> n Br2 = 0,45 - 0,3 = 0,15 mol
Vậy : mBr2 = 0,15 x 160 = 24 gam
Bài 5 : Cho 22,4 lít (đktc) hỗn hợp E gồm x mol C2H4 , z mol C2H2 , y mol H2
(d(E/He) = 3,6) qua bình đựng Ni nung nóng, sau một thời gian phản ứng thì
thuđược 15,68 lít hỗn hợp khí G (đktc). Dẫn toàn bộ khí G lội chậm vào bình
đựngdung dịch Brom dư, khối lượng Brom phản ứng là 80 gam. Giá trị x và y lần lượt là A.0,3mol và 0,4 mol. B. 0,2 mol và 0,5 mol . C. 0,3 mol và 0,2 mol. D. 0,2 mol và 0,3 mol Hướng dẫn giải:
n G = 0,7 mol → số mol H2 phản ứng = 1 - 0,7 = 0,3 mol Số mol Br2 = 0,5 mol
Vậy ta có x + 2z = số mol H2 phản ứng + số mol Br2 phản ứng -> x + 2z = 0,8
Ta có hệ phương trình: { x + y + z = 1; 28x + 2y + 26z = 14,4; x + 2z = 0,8 }
=> { x = 0,2; y = 0,5; z = 0,3 }
Vậy x = 0,2 mol và y = 0,5 mol
Bài 6. Dẫn 1,68 lít hỗn hợp khí X gồm 2 hidrocacbon vào bình đựng dung
dịch brom (dư). Sau khi pư xảy ra hoàn toàn , có 4 gam brom đã pư và còn lại
1,12 lít khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn 1,68 lít X thì sinh ra 2,8 lít khí CO2. CTPT
của 2 hidrocacbon là gì? (biết các khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn) Hướng dẫn giải: nX = = 0,075 mol nBr2 = 0,025 mol Số mol khí còn lại là:
= 0,05 mol → số mol khí phản ứng với
brom: nX – nkhiconlai = 0,075 – 0,05 = 0,025 mol → số mol khí phản ứng với brom = nBr2 = 0,025 mol
→ Khí phản ứng với Br2 là anken → nanken = 0,025mol
Khí còn lại là ankan, nankan = 0,05 mol nCO2 =
= 0,125 mol → Đốt cháy hoàn toàn 0,075 mol X thì
sinh ra 0,125 mol khí CO2 → Số C trung bình của X là: =
1,67 → Trong X phải chứa CH4 → nCH4 = 0,05 mol
Bảo toàn nguyên tố C: 0,05.1 + 0,025.n = 0,125 (n là số nguyên tử C trong
anken) → n = 3 → anken đó là C3H6
Document Outline

• Công thức bảo toàn số mol liên kết pi đơn giản, dễ
  • 1. Lý thuyết về số liên kết pi
  • 2. Công thức bảo toàn số mol liên kết pi
  • 3. Một số bài tập vận dụng liên quan