Hỗn hợp E chứa 2 amin đều no, đơn chức và một hiđrocacbon X (thể khí điều kiện thường). Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp E cần dùng 2,7 mol không khí (20% O₂ và 80% N₂ về thể tích) thu được hỗn hợp F gồm CO₂, H₂O và N₂. Dẫn toàn bộ F qua bình đựng NaOH đặc dư thấy khối lượng bình tăng 21,88 gam, đồng thời có 49,616 lít (đktc) khí thoát ra khỏi bình. Công thức phân tử của X là công thức nào sau đây?

Đáp án C

Phương pháp giải:

Eamin(N)X+O2(0,54)N2(2,16)→FN2(2,215)CO2H2O(21,88g)

BTNT O và dựa vào khối lượng bình tăng ⟹ n_CO2 và n_H2O.

BTNT N ⟹ n_amin ⟹ n_X.

So sánh n_H2O; n_CO2 và n_N2 ⟹ Dạng CTPT của X.

BTNT H ⟹ Số H_tb(E) ⟹ CTPT của X.

Giải chi tiết:

Eamin(N)X+O2(0,54)N2(2,16)→FN2(2,215)CO2H2O(21,88g)

BTNT O ⟹ 2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O = 1,08 (1)

m_{bình NaOH đặc tăng} = m_CO2 + m_H2O = 44n_CO2 + 18n_H2O = 21,88 (2)

Từ (1) và (2) ⟹ n_CO2 = 0,305 và n_H2O = 0,47 (mol).

E gồm 2 amin no, đơn chức, mạch hở (số mol là x (mol)).

BTNT N ⟹ x + 2,16.2 = 2,215.2 ⟹ x = 0,11 (mol) ⟹ n_X = 0,2 – 0,11 = 0,09 (mol).

Đốt cháy 2 amin trong E ta có n_H2O – n_CO2 = 1,5n_amin.

Nhận thấy 0,47 – 0,305 = 0,165 = 1,5.0,11 = 1,5n_amin.

⟹ Đốt cháy X thu được n_CO2 = n_H2O ⟹ X có dạng C_nH_2n.

Ta có số H_tb(E) = 2n_H2O/n_E = 4,7 ⟹ X là C₂H₄ (vì amin nhỏ nhất trong E có thể là CH₅N (có số H > 4,7)).

Vậy công thức phân tử của X là C₂H₄.