Ứng dụng của một số đẳng thức vào giải toán Amin môn Hóa học 12

1. KIẾN THỨC CẦN NẮM

1. Công thức phân tử chung cho amin no, đơn chức, mạch hở là C_nH_2n+3N

Nếu hỗn hợp có hai hay nhiều amin cùng dãy đồng đẳng(amin no đơn chức, mạch hở) thì nên quy ước các amin đó amin C_nH_2n+3N (trong đó n là số nguyên tử cacbon trung bình)

Sử dụng công thức này vào viết phương trình của phản ứng cháy, với lưu ý là nếu không có gợi ý gì thêm thì hiểu sản phẩm cháy tạo N₂

\({{\text{C}}_{\overline {\text{n}} }}{{\text{H}}_{{\text{2}}\overline {\text{n}} {\text{ + 3}}}}{\text{N  }} \to \overline {\text{n}} {\text{ C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{    +   (}}\overline {\text{n}} {\text{  + }}\frac{{\text{3}}}{{\text{2}}}{\text{)}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O  +  }}\frac{{\text{1}}}{{\text{2}}}{{\text{N}}_{\text{2}}}\)

 a(mol)             an                a\({\text{(}}\overline {\text{n}} {\text{  + }}\frac{{\text{3}}}{{\text{2}}}{\text{)}}\)

Xét hiệu \({{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}}}{\text{ - }}{{\text{n}}_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}{\text{ =  a(}}\overline {\text{n}} {\text{ + 1,5) - a}}\overline {\text{n}} {\text{  =  1,5a}}\)

Hay a = \(\frac{{{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}}}{\text{ - }}{{\text{n}}_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}}}{{1,5}}\)  → n_amin = \(\frac{{{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}}}{\text{ - }}{{\text{n}}_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}}}{{1,5}}\)

Xét tỉ số \(\frac{{{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}}}}}{{{{\text{n}}_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}}} = \frac{{{\text{a(}}\overline {\text{n}} {\text{  +  1,5)}}}}{{{\text{a}}\overline {\text{n}} }} = 1 + \frac{{1,5}}{{\overline {\text{n}} }}\)

Trong phản ứng đốt cháy amin no, đơn chức, mạch hở, các em có các công thức đáng nhớ là:

Công thức 1: n_amin = \(\frac{{{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}}}{\text{ - }}{{\text{n}}_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}}}{{1,5}}\)

Công thức 2: \(\frac{{{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}}}}}{{{{\text{n}}_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}}} = \frac{{{\text{a(}}\overline {\text{n}} {\text{  +  1,5)}}}}{{{\text{a}}\overline {\text{n}} }} = 1 + \frac{{1,5}}{{\overline {\text{n}} }}\)

2. Xét phản ứng của amino đơn chức với dung dịch axit

Để cho đơn giản ta hãy viết các phản ứng của amin đơn chức, bậc 1 với HCl, tương tự trên nếu hỗn hợp là nhiều amin cùng dãy đồng đẳng thì các em viết dạng trung bình:

\(\overline {\text{R}} {\text{N}}{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{   +    HCl  }} \to {\text{   }}\overline {\text{R}} {\text{N}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{Cl}}\)

Bảo toàn khối lượng: m_muối = m_amin  +  m_HCl   →  m_axit = m_muối – m_amin = 36,5a

Hay a = \(\frac{{{{\text{m}}_{\text{m}}}{\text{  -  }}{{\text{m}}_{{\text{amin}}}}}}{{36,5}}\) hay n_amin = \(\frac{{{{\text{m}}_{\text{m}}}{\text{  -  }}{{\text{m}}_{{\text{amin}}}}}}{{36,5}}\)

Nhận xét: Nếu lí luận theo phương pháp tăng giảm khối lượng cũng tìm được công thức trên.

Bây giờ áp dụng ĐLBTKL lần nữa theo hướng:

m_muối = m_amin + m_axit = n_amin.M + 36,5.n_HCl

Mà n_amin = n_HCl

→  n_amin = \(\frac{{{{\text{m}}_{\text{m}}}}}{{\overline {\text{M}}  + 36,5}}\)

→  Trong các phản ứng với HCl các em có các công thức đáng nhớ là:

Công thức 3: n_amin = \(\frac{{{{\text{m}}_{\text{m}}}{\text{  -  }}{{\text{m}}_{{\text{amin}}}}}}{{36,5}}\)

Công thức 4: n_amin = \(\frac{{{{\text{m}}_{\text{m}}}}}{{\overline {\text{M}}  + 36,5}}\)

Nhận xét: Trên đây chỉ thiết lập công thức đối với amin đơn chức, theo hướng đó chúng ta có thể tổng quát cho trường hợp có x nhóm chức amin

Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp 2 amin no, đơn chức mạch hở thu được 28,6g CO₂ và 18,45 gam H₂O. Giá trị của m là:

A. 15,7           

B. 13,35                     

C. 12,15                     

D. 20,6

Hướng dẫn giải

Gọi công thức chung là: \({{\text{C}}_{\overline {\text{n}} }}{{\text{H}}_{{\text{2}}\overline {\text{n}} {\text{ + 3}}}}{\text{N}}\)

Dùng công thức 1: n_amin = \(\frac{{{{\text{n}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}}}{\text{ - }}{{\text{n}}_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}}}{{1,5}}\) = 0,25 (mol)

Dùng công thức 2 tính n = 2,6

→ m_amin = n_amin .M = 0,25(14.2,6 + 17) = 13,35 (g)

Bản chất của việc sử dụng đại lượng trung bình trong thực hành giải toán hóa học là quy nhiều chất về một chất đại diện. Chất đại diện này có khối lượng mol là khối lượng mol trung bình

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 2 amin no, đơn chức, mạch hở đồng đẳng liên tiếp thu được N₂, CO₂, và hơi nước, trong đó tỉ lệ thể tích của CO₂ và H₂O tương ứng là 176:251. Tính % khối lượng các amin trong hỗn hợp X là:

A. 50% và 50%                                              

B. 25% và 75%          

C. 33,27% và 66,73%                        

D. 42,7% và 57,3%

Hướng dẫn giải

Dùng công thức 2 tính  = 3,52. Suy ra hai amin C₃H₉N và C₄H₁₁N

Áp dụng phương pháp đường chéo:

\( \Rightarrow \frac{{{\text{n}}{{\text{C}}_{\text{3}}}{{\text{H}}_{\text{9}}}{\text{N}}}}{{{\text{n}}{{\text{C}}_{\text{4}}}{{\text{H}}_{{\text{11}}}}{\text{N}}}} = \frac{{0,48}}{{0,52}}\)

\(\% {C_3}{H_9}N = \frac{{0,48*59}}{{0,48*59 + 0,52*73}} = 42,7\) →  %C₄H₁₁N = 57,3%

→  Đáp án D

Bài 3: Đốt cháy hỗn hợp Y gồm 2 amin no, đơn chức, mạch hở đồng đẳng kế tiếp thu được CO₂ và hơi nước có tỉ lệ \(\frac{{{{\text{V}}_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}}}{{{{\text{V}}_{{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}}}}} = \frac{7}{{13}}\) . Nếu cho 24,9g hỗn hợp tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ thu được dung dịch Z, cô cạn dung dịch Z thu được m gam muối khan. Giá trị của  m là:

A. 46,8g                     

B. 40,5g                     

C. 40,15g                   

D. 20,8g

Hướng dẫn giải

Dùng công thức 2 tính n  = 1,75

\(\overline {\text{M}} {\text{  =  14}}\overline {\text{n}} {\text{  +  17  =  41,5}} \to {\text{ }}{{\text{n}}_{{\text{amin}}}}{\text{  =  }}\frac{{{\text{24,9}}}}{{{\text{41,5}}}} = 0{\text{,6 (mol)}}\)

Áp dụng công thức 4:

n_amin =  \(\frac{{{{\text{m}}_{\text{m}}}}}{{\overline {\text{M}}  + 36,5}}\)  →  mm = 46,8 (g)

→  Đáp án A

Bài 4: 13,35g hỗn hợp T gồm 2 amin, no đơn chức, mạch hở đồng đẳng liên tiếp nhau, tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thấy tạo ra 22,475 gam muối. Công thức phân tử 2 amin là:

A. CH₅N và C₂H₇N                                       

B. C₂H₇N và C₃H₉N

C. C₃H₉N và C₄H₁₁N                        

D. C₄H₁₁N và C₅H₁₃N

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức 3:

n_amin = \(\frac{{{{\text{m}}_{\text{m}}}{\text{  -  }}{{\text{m}}_{{\text{amin}}}}}}{{36,5}}\) →  namin = 0,25 (mol)

→ \(\overline {\text{M}}  = 14\overline {\text{n}}  + 17 = \frac{{13,35}}{{0,25}} = 53,4 \to \overline {\text{n}} {\text{  =  2,6}}\)  → C₂H₇N và C₃H₉N

→ Đáp án B

Bài 5: X và Y là 2 amin đơn chức, mạch hở lần lượt có phần trăm khối lượng nitơ là 31,11% và 23,73%. Cho m gam hỗn hợp gồm X và Y có tỉ lệ mol tương ứng là 1:3 tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ thấy tạo ra 44,16 gam muối. Giá trị của m là:

A. 26,26                     

B. 25,25                     

C. 30,15                     

D. 10,18

Hướng dẫn giải

Ta có: \({{\text{M}}_{\text{X}}}{\text{  =  }}\frac{{{\text{14*100}}}}{{{\text{31,11}}}}{\text{  =  45}}\) và tương tự M_Y = 59

→ \(\overline {\text{M}}  = \frac{{45.1 + 59.3}}{{1 + 3}} = 55,5\)

Dùng công thức 4 → n _amin = 0,48 (mol)

→ m = 55,5.0,48 = 26,64 (g)

→  Đáp án A.

Bài 1: Cho 20g hỗn hợp gồm 3 amin no, đơn chức là đồng đẳng liên tiếp nhau tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl. Cô cạn  dung dịch thu được 31,68g hỗn hợp muối. Nếu 3 amin trên được trộn theo tỉ lệ mol 1:10:5 và thứ tự phân tử khối tăng dần thì công thức của 3 amin là:

A. C₂H₇N, C₃H₉N, C₄H₁₁N               

B. C₃H₉N, C₄H₁₁N, C₅H₁₃N

C. C₃H₇N, C₄H₉N, C₅H₁₁N               

D. CH₅N, C₂H₇N, C₃H₉N

Bài 2: Hỗn hợp X gồm metylamin, etylamin và propylamin có tổng khối lượng 21,6 gam và tỉ lệ mol tương ứng là 1:2:1. X tác dụng hết với dung dịch HCl thu được dung dịch chứa bao nhiêu gam muối ?

A. 26,8g                     

B. 30,5g                     

C. 39,12g                   

D. 40,8g

Bài 3: Cho m gam amin đơn chức bậc 1 X tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ thu được (m + 7,3) g muối. Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 23,52 lit O₂(đktc). X có thể là:

A. CH₃NH₂                

B. C₂H₅NH₂              

C. C₃H₇NH₂              

D. C₄H₉NH₂

Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm các amin đồng đẳng của vinylamin thu được 41,8 gam CO₂ và 18,9 gam H₂O. Giá trị của m là:

A. 16,7 gam

B. 17,1 gam

C. 16,3 gam

D. 15,9 gam

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn m gam metylamin (CH₃NH₂), sinh ra 2,24 lít khí N₂ (ở đktc). Giá trị của m là

A. 3,1 gam.

B. 6,2 gam.

C. 4,65 gam.

D. 1,55 gam.

Bài 6: Cho hỗn hợp X gồm 0,15 mol H₂NC₃H₅(COOH)₂ (axit glutamic) và 0,1 mol H₂N(CH₂)₄CH(NH₂)COOH (lysin) vào 250 ml dung dịch NaOH 2M, thu được dung dịch Y. Cho HCl dư vào dung dịch Y. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, số mol HCl đã phản ứng là :

A. 0,75.        

B. 0,65.        

C. 0,70.        

D. 0,85.

 

Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Ứng dụng của một số đẳng thức vào giải toán Amin môn Hóa học 12. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.