Dạng bài: Hidrocacbon không no tác dụng với hidro

A. Tổng quan kiến thức và phương pháp giải bài tập

• Liên kết π là liên kết kém bền vững, nên chúng dễ bị đứt ra để tạo thành liên kết với các nguyên tử khác. 
• Khi có mặt chất xúc tác như Ni, Pt, Pd, ở nhiệt độ thích hợp, hiđrocacbon không no cộng hiđro vào liên kết pi.

PTTQ:

C_nH_2n+2-2k + kH₂ → CnH_2n+2     

(k là số liên kết trong phân tử)

Nhận xét:

• Độ giảm số mol của hỗn hợp luôn bằng số mol H₂ tham gia phản ứng.
• Tổng khối lượng chất tham gia bằng khối lượng của sản phẩm tạo thành.

1. Tác dụng với lượng vừa đủ hidro

Phương pháp giải:

• Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
• Bước 2: Viết PTHH.
• Bước 3: Đặt số mol vào PTHH , tìm số mol các chất có liên quan.
• Bước 4: Tính toán theo yêu cầu đề bài và kết luận

Ví dụ 1: Cho V lít khí C₂H₄ tác dụng vừa đủ với 3,36 lít khí H₂ (đktc)  trong điều kiện xúc tác Ni thu được 1 sản phẩm duy nhất. Tính V.

Ta có: nH₂ = $\frac{3,36}{22,4}$ (mol)

PTHH: C₂H₄    +   H₂    →  C₂H­₆

P.ư       0,15<-  0,15

=> V= V_C2H4 = 0,15.22,4 = 3,36 (lit)

2. Tác dụng với H₂ không hoàn toàn

• Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
• Bước 2: Viết PTHH.
• Bước 3: Xác định số mol p.ư theo chất hết và nhân với hiệu suất.
• Bước 4: Tính toán theo yêu cầu đề bài và kết luận

Ví dụ 2: Hỗn hợp khí X gồm 0,2 mol H₂ và 0,1 mol C₂H­₄ . Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y . Tính số % thể tích từng khí trong Y biết hiệu suất phản ứng là 80%.

PTHH: C₂H₄    +   H₂    →  C₂H­₆

Có:       0,1        0,2

=> Số mol tính theo C₂H₄

Theo lí thuyết: nC₂H₄ p/ư = 0,1 (mol)

Theo thực tế: nC₂H₄ p/ư = 0,1 .80% = 0,08 (mol)

=> Hỗn hợp Y gồm:

nC₂H₆ = nC₂H₄ p/ư = 0,08 (mol)

nC₂H₄ không pư = 0,1 – 0,08 = 0,02 (mol)

nH₂ dư = 0,2 – 0,08 = 0,12 (mol)

%  thể tích chính bằng phần trăm số mol

%C₂H₆ = $ \frac{0,08}{0,22} $.100% = 36,36%

%C₂H₄ = $ \frac{0,02}{0,22} $.100% = 9,1%

%H₂ = 100% - 36,36% - 9,1% = 54,54%

3.  Tác dụng với H₂ không hoàn toàn tạo ra hỗn hợp sản phẩm có tỉ khối.

• Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
• Bước 2: Tính khối lượng của chất tham gia. Áp dụng BTKL : m_SP  = m_{tham gia}
• Bước 3: Tính tổng số mol của sản phẩm.
• Bước 4: Áp dụng : nH₂ p.ư = Tổng số mol sản phâm – tổng số mol tham gia.
• Bước 5: Tính toán theo yêu cầu đề bài và kết luận

Ví dụ 3: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H₂ và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Tính số mol H₂ phản ứng?

Ta có: mX = mH₂ + mVinylaxetilen = 0,3.2 + 0,1.52 = 5,8 (g)

Ta có: d(Y/kk) = $ \frac{M_Y}{29}$ = 1 => M_Y = 29 (g/mol)

Mặt khác ta có : mY = mX = 5,8 (g)

=> nY = 0,2 (mol)

=> nH₂ = (0,3 + 0,1) – 0,2 = 0,2 (mol)