Chuyên đề Nghiên cứu và ứng dụng lý thuyết về este41453

PHN I Mở đầu I Lý chn ti Trong trình giảng dạy trường phổ thông nhiệm vụ phát triển tư cho học sinh nhiệm vụ quan trọng, đòi hỏi tiến hành đồng môn, Hóa học môn khoa häc thùc nghiƯm ®Ị cËp ®Õn nhiỊu vÊn ®Ị cđa khoa häc, sÏ gãp phÇn rÌn lun t­ cho học sinh góc độ đặc biệt qua phần tập hóa học Bài tập hóa học có tác dụng rèn luyện kỹ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức đà học cách sinh động, phong phú mà thông qua để ôn tập, rèn luyện số kỹ cÇn thiÕt vỊ hãa häc, rÌn lun tÝnh tÝch cùc, tự lực, trí thông minh sáng tạo cho học sinh, gióp häc sinh høng thó häc tËp Qua bµi tập hóa học giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức kỹ hóa học học sinh Để giáo viên bồi dưỡng học sinh khá, giỏi trường Phổ thông THCS dự thi học sinh giái cÊp Hun, cÊp TØnh vµ dù thi vµo trường THPT Chuyên tốt nhu cầu cấp thiết cần có hệ thông câu hỏi tập Hóa học cho tất chuyên đề :Cấu tạo nguyên tử, Nguyên tố hóa học, Đại cương hóa hữu cơ, Các hợp chất có nhóm chức So với nhiều môn học khác môn Toán học hay môn Vật lý, môn Hóa học tương đối đơn giản Tuy nhiên mức độ kiến thức đề thi Häc sinh giái m«n Hãa häc cÊp Hun, cÊp Tỉnh, đề thi tuyển sinh vào trường THPT Chuyên lại cao nhiều so với kiến thức mà học sinh học theo sách Giáo khoa Bộ Giáo Dục Đào Tạo ban hành, dẫn đến việc bồi d­ìng HSG m«n Hãa häc ë cÊp THCS kh«ng hỊ dễ dàng giáo viên Một khó khăn nhiều giáo viên gặp phải nguồn tập hóa học theo chuyên đề dùng để luyện cho học sinh Vì , chuyên đề đà sưu tầm, tập hợp phân dạng lại số câu hỏi tập este mức độ vận dụng cao, nhằm góp phần ®ã cho ngn bµi tËp rÌn HSG cÊp THCS cđa giáo viên THCS thêm phần phong phú II Mc ớch nghiên cứu * Cung cấp cho học kiến thức bản, kiến thức nâng cao trọng tâm este * Rèn luyện cho học sinh khả tự nghiên cứu sáng tạo sở kiến thức học * Phân loại, xếp đánh giá tập trọng tâm este có đề thi học sinh giỏi cấp, đề thi tuyển sinh vào lớp chuyên Hóa trường THPT Chuyên III Đối tượng phạm vi nghiên cứu *Cơ sở lý thuyết este * Hệ thống tập nâng cao dành cho học sinh giỏi tỉnh IV Nhiệm vụ nghiên cứu * Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết este ThuVienDeThi.com * Soạn giải tập thi học sinh giỏi tỉnh, đề thi đại học,đề thi tuyển sinh vào lớp chuyên * Thực nghiệm đánh giá việc giảng dạy este việc giải tập este V Phương pháp nghiên cứu 1.Nghiên cứu lý thuyết : Nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu thuộc hóa học hữu cơ, đề thi học sinh giỏi tỉnh, đề thi học tuyển sinh đại học, đề thi học sinh giỏi cấp với sở lý thuyết este làm chủ đạo Tổng kết kinh nghiệm giải tập hóa học Trao đổi, học hỏi kiến thức kinh nghiệm từ đồng nghiệp Trò chuyện khơi gợi niềm đam mê học mơn hóa em học sinh trình học tập VI Giả thuyết khoa học Nếu học sinh nắm vững lý thuyết este giải tốt tập este học sinh có tảng kiến thức vững để khám phá trau dồi kiến thức mới, tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập rèn luyện để chinh phục đỉnh cao tri thức ThuVienDeThi.com PHẦN II NỘI DUNG Chương I: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VỀ ESTE I.Khái niệm danh pháp 1.Khái niệm: C2H5OH + CH3COOH Tổng quát: H2SO4 đặc,to RCOOH + R'OH CH3COOC2H5 + H2O etyl axetat H2SO4 đặc, t0 RCOOR' + H2O  Khi thay nhóm OH nhóm cacboxyl axit cacboxylic nhóm OR’ este  CT chung este no đơn chức: Este tạo axit cacboxylic no, đơn chức mạch hở ancol no, đơn chức, mạch hở (este no, đơn chức, mạch hở): CmH2m+1COOCm’H2m’+1 hay CnH2nO2 (m ≥ 0; m’ ≥ 1; n ≥ )  Công thức chung Este đa chức tạo axit cacboxylic đa chức R(COOH)n ancol đơn chức R’OH: R(COOR’)n  Công Thức chung Este đa chức tạo axit cacboxylic đơn chức RCOOH ancol đa chức R’(OH)m : (RCOO)mR’  Công Thức chung Este đa chức tạo axit cacboxylic đa R(COOH)n chức ancol đa chức R’(OH)m : R(COO)n.mR’ (n, m nhau)  Tóm lại, đặt CTTQ este : CxHyOz (x, z ≥ 2; y số chẵn, y  2x) 2.Danh pháp: Tên este = Tên gốc hiđrocacbon ancol + tên gốc axit (đuôi “at”) Thí dụ: CH3COOCH2CH2CH3 propyl axetat fomat CH3-COO-C2H5 etylaxetat metylfomat CH2=C(CH3)-COO-CH3 metylmetacrylat vinylaxetat C6H5COO-CH3 metylbenzoat II Tính chất hóa học 1.Phản ứng nhóm chức a Thuỷ phân mơi trường axit ThuVienDeThi.com HCOOCH3 H-COO-CH3 CH3-COO-CH=CH2 metyl CH3COOC2H5 + H2O H+ CH3COOH + C2H5OH to * Đặc điểm phản ứng: Thuận nghịch xảy chậm, axit rượu phản ứng tạo lại este b Thuỷ phân mơi trường bazơ (Phản ứng xà phịng hố) CH3COOC2H5 + NaOH to CH3COONa + C2H5OH * Đặc điểm phản ứng: Phản ứng xảy chiều, khơng cịn axit để phản ứng tạo lại este * Lưu ý: Một số este có phản ứng thuỷ phân đặc biệt hơn:  Từ este chứa gốc rượu không no tạo andehit, xeton t C  CH3COONa+ CH3CHO Vd: CH3COOCH=CH2 + NaOH  t C  CH3COONa+ CH3-CO-CH3 CH3COOC(CH3)=CH2 + NaOH   Từ este chứa gốc phenol tạo muối t C  CH3COONa + C6H5ONa + H2O Vd: CH3COOC6H5 + 2NaOH  2.Phản ứng gốc hiđrocacbon este a.Phản ứng cộng (với H2, X2, HX), /t  CH3[CH2]16COOCH3 VD: CH3[CH2]7 CH=CH-[CH2]7 COOCH3 + H2 Ni b Phản ứng trùng hợp: 0 o o ,XT  ( -CH2-C(CH3) - COOCH3 ) n VD: nCH2=C(CH3)-COOCH3 t,P 3.Este axit fomic có phản ứng tráng gương, phản ứng khử Cu(OH)2 o 3/t   HO-COO-R +2Ag + 2NH4NO3 VD: H-COO-R + 2AgNO3 + 2NH3 + H2O NH t C  Cu2O + NaO-CO-OR + 3H2O H-COO-R + 2Cu(OH)2 + NaOH  III Điều chế Phương pháp chung: Bằng phản ứng este hoá axit cacboxylic ancol H2SO4 đặc, t0 RCOOH + R'OH RCOOR' + H2O 2.Phương pháp riêng: Điều chế este anol không bền phản ứng axit cacboxylic ancol tương ứng CH3COOH + CH CH t0, xt CH3COOCH=CH2 3.Este axit phenol t C  CH3COOC6H5 C6H5-OH + (CH3CO)2O  Anhiđrit axetic ThuVienDeThi.com + CH3COOH Phenylaxetat Chương II BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI I.BÀI TẬP LÝ THUYẾT Bài tập vận dụng mức độ thấp Câu Viết CTCT đồng phân este có CTPT C4H6O2; C4H6O4 Bài giải: - C4H6O2 có dạng CnH2n-2O2 => este đơn chức khơng no có nối đôi phân tử CTCT đồng phân: CH2=CH-COOCH3 (1) CH3COOCH=CH2 (2) HCOOCH=CH-CH3 (3) HCOOCH2-CH=CH2 (4) HCOOCH(CH3)=CH2 (5) - C4H6O4 có dạng CnH2n-4O2 => este chức no CTCT đồng phân: CH3COO-COOCH3 (1) HCOOCH2-CH2OOCH (2) Câu Viết phương trình phản ứng hồn thành phản ứng sau: t C t C   CH3COOC2H5+ NaOH  (CH3COO)2C2H4 + NaOH  t C t C CH3OOC-COOCH3 + NaOH  R(COO)m.nR’+ NaOH  t C t C  HCOOC(CH3)=CH2 + NaOH   CH3COOCH=CH-CH3 + NaOH  0 0 0 O C6H5OOC-CH3 + NaOH  t 0C t C  + NaOH  C O Bài giải: t C  CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5+ NaOH  t C  CH3COONa + C2H4(OH)2 (CH3COO)2C2H4 + 2NaOH  t C  2CH3OH + (COONa)2 CH3OOC-COOCH3 + 2NaOH  t C R(COO)m.nR’+ m.nNaOH  m R(COONa)n + nR’(OH)m t C  CH3COONa + CH3-CH2-CHO CH3COOCH=CH-CH3 + NaOH  t C HCOOC(CH3)=CH2 + NaOH  HCOONa + CH3CO-CH3 t C  C6H5ONa + CH3COONa + H2O C6H5OOC-CH3 + 2NaOH  0 0 0 O t C  HO-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COONa + + NaOH  C O H2O Bài tập vận dụng mức độ cao Câu 1: Hai este A, B dẫn xuất benzene có CTPT C9H8O2 A, B cộng hợp với H2 theo tỉ lệ mol 1:1 A tác dụng với xút cho muối anđehit, B tác dụng ThuVienDeThi.com với xút dư cho muối nước Các muối có phân tử khối lớn phân tử khối natri axetat Xác định CTCT A, B viết phương trình phản ứng Bài giải: - A, B tác dụng với H2 theo tỉ lệ mol : => A, B có liên kết đơi C=C mạch - A tác dụng với xút cho muối anđehit, muối có phân tử khối lớn phân tử khối natri axetat => A có CTCT là: C6H5COOCH=CH2 t C  C6H5COONa + CH3CHO C6H5COOCH=CH2 + NaOH  - B tác dụng với xút dư cho muối nước, muối có phân tử khối lớn phân tử khối natri axetat nên B phải este phenol với axit không no, B có CTCT là: CH2=CH-COOC6H5 t C  CH2=CH-COONa + C6H5Ona 2NaOH  + H2O Câu Hoàn thành phản ứng theo sơ đồ sau (dưới dạng công thức cấu tạo) C3H4O2 + NaOH  (A) + (B) (A) + H2SO4 (loãng)  (C) + (D) € + AgNO3 + NH3 + H2O  € + Ag  + NH4NO3 (B) + AgNO3 + NH3 + H2O  (F) + Ag  + NH4NO3 Bài giải: -B, C tham gia phản ứng tráng bạc nên B,C phải có nhóm –CHO phân tử -(A) + H2SO4 (loãng)  (C) => C phải axit fomic, A phải muối axit fomic (HCOONa) B anđehit axetic (CH3-CHO); € (NH4)2CO3; (F) CH3COONH4 => CTCT C3H4O2 HCOOCH=CH2 Phương trình phản ứng: CH2=CH-COOC6H5 + HCOOCH=CH2 + NaOH  HCOONa + CH3CHO 2HCOONa + H2SO4 (loãng)  2HCOOH + Na2SO4 HCOOH + 2AgNO3 + 2NH3 + H2O  (NH4)2CO3+ 2Ag  + 2NH4NO3 CH3CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O  CH3COONH4 + 2Ag  + 2NH4NO3 Câu a)Từ xenlulozơ chất vô cần thiết viết phương trình phản ứng điều chế (ghi rõ điều kiện có) Etyl axetat b)Từ khí thiên nhiên chất vơ cần thiết viết phương trình phản ứng điều chế poli vinyl axetat Bài giải a) Điều chế Etyl axetat t C  nC6H12O6 (C6H10O5)n + nH2O  ThuVienDeThi.com t C  2C2H5OH + 2CO2 C6H12O6  mengiam  CH3COOH + H2O C2H5OH + O2  H SO ,t C  CH3COO C2H5 CH3COOH + C2H5OH  + H2O b) Điều chế vinyl axetat 1500 C ,lamlanhnhanh  C2H2 + 3H2 2CH4  Hg  CH3CHO C2H2 + H2O  t C  2CH3COOH 2CH3CHO + O2  t C  CH3COOCH=CH2 CH3COOH + CH≡CH  0 2 0 II BÀI TẬP TỰ LUẬN Dạng 01: Bài toán phản ứng thuỷ phân este 1.Thuỷ phân este đơn chức 1.a Phương pháp giải - Trong môi trường axit: Phản ứng xảy thuận nghịch RCOOR’ + HOH RCOOH + R’OH - Trong mơi trường kiềm (phản ứng xà phịng hố): Phản ứng chiều, cần đun nóng t RCOOR’ + NaOH  RCOOH + R’OH  Một số nhận xét : + Nếu nNaOH phản ứng = nEste  Este đơn chức + Nếu RCOOR’ (este đơn chức), R’ C6H5- vịng benzen có nhóm  nNaOH phản ứng = 2neste sản phẩm cho muối, có phenolat: VD: RCOOC6H5 + 2NaOH  RCOONa + C6H5ONa + H2O + Nếu phản ứng thuỷ phân este cho anđehit (hoặc xeton), ta coi ancol (đồng phân với andehit) có nhóm –OH gắn trực tiếp vào liên kết C=C tồn tai để giải từ  CTCT este + Nếu sau thủy phân thu muối (hoặc cô cạn thu chất rắn khan) mà mmuối = meste + mNaOH este phải có cấu tạo mạch vịng (lacton): H+, to O C=O + NaOH HO-CH2CH2CH2COONa 1.b.Một số tập minh họa  Bài 1: Thực phản ứng xà phịng hố chất hữu X đơn chức với dung dịch NaOH thu muối Y ancol Z Đốt cháy hoàn toàn 2,07 gam Z cần 3,024 lít O2 (đktc) thu lượng CO2 nhiều khối lượng nước 1,53 gam Nung Y với vôi tơi xút thu khí T có tỉ khối so với khơng khí 1,03 Xác định CTCT X ? Bài giải : ThuVienDeThi.com Theo đề bài: X đơn chức, tác dụng với NaOH sinh muối ancol  X este đơn chức: RCOOR’ Áp dụng BTKL: mX + mO = mCO + m H O 2  44 nCO + 18 n H O = 2,07 + (3,024/22,4).32 = 6,39 gam 2 Và 44 nCO - 18 n H O = 1,53 gam  nCO = 0,09 mol ; n H O = 0,135 mol 2 2 n H 2O > nCO2  Z ancol no, đơn chức, mạch hở có cơng thức: CnH2n+1OH (n ≥ 1) Từ phản ứng đốt cháy Z  n H 2O nCO2 = n  0,135 =  n = n 0,09 Y có dạng: CxHyCOONa  T: CxHy+1  MT = 12x + y + = 1,03.29 x   CTCT X : C2H5COOC2H5 y     Bài 2: Đun 20,4 gam chất hữu A đơn chức với 300 ml dung dịch NaOH M thu muối B hợp chất hữu C Cho C phản ứng với Na dư thu 2,24 lit H2 (đktc) Nung B với NaOH rắn thu khí D có tỉ khối O2 0,5 Khi oxi hóa C CuO chất hữu E không phản ứng với AgNO3/NH3 Xác định CTCT A? Bài giải: Chất C tác dụng với Na sinh khí H2 C ancol Oxi hóa C E không phản ứng với AgNO3  C không ancol bậc Các đáp án cho A este đơn chức Vậy B muối Na Nung B với NaOH rắn tạo D có MD = 32.0,5 = 16 Vậy D CH4  Gốc R D CH3- Đặt công thức A RCOOR’ CH3COOR’ + NaOH  CH3COONa + R’OH R’OH + Na  R’ONa + H2 Ta có: nH = 0,1 mol  nAncol = 2.0,1 = 0,2 mol nNaOH = 0,3 mol > nAncol  NaOH dư, este phản ứng hết  nEste = nAncol = 0,2 mol  Meste = 20,4/0,2 = 102  R’ = 102 – 59 = 43  gốc R’ C3H7- ancol bậc CTCT A: CH3COOCH(CH3)CH3  Bài 3: Cho 20 gam este X có tỉ khối so với O2 3,125, tác dụng với 0,3 mol NaOH Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 23,2 gam bã rắn Xác định CTCT X Bài giải: ThuVienDeThi.com Đặt công thức este X RCOOCxHy Meste = 3,125.32 = 100  neste = 20/100 = 0,2 mol  nNaOH pư = neste = 0,2 mol  nNaOH dư = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol → mNaOH = 0,1.40 = g  mmuối = 23,2 – = 19,2 g  Mmuối = 19,2/0,2 = 96  R = 96 – 67 = 29  R C2H5Lại có: RCOOCxHy + NaOH → RCOONa + CxHy+1O C H O Áp dụng BTKL: meste + mNaOH (ban đầu) = mbã rắn + m C H x 23,2 = 8,8 g n C H O = nX = 0,2 mol  M C H x y 1 x  12x + y = 27  x   y  y 1O y 1O x y 1  mC H y 1O x = 20 + 40.0,3 – = 8,8/0,2 = 44  gốc Hidrocacbon R’: –CH=CH2  CTCT X: C2H5COOCH=CH2  Bài 4: Đun nóng 0,1 mol este no, đơn chức mạch hở X với 30 ml dung dịch 20% (D = 1,2 g/ml) hiđroxit kim loại kiềm A Sau kết thúc phản ứng xà phịng hố, cạn dung dịch thu chất rắn Y 4,6 gam ancol Z, biết Z bị oxi hoá CuO thành sản phẩm có khả phản ứng tráng bạc Đốt cháy chất rắn Y thu 9,54 gam muối cacbonat, 8,26 gam hỗn hợp CO2 nước Xác định CTCT X Giải : X este no, đơn chức, mạch hở : CnH2n+1COOCmH2m+1 (  n;  m) Ta có: nX = nAOH (pư) = nZ = 0,1 mol  MZ = 14m + 18 = 4,6 = 46  m = 0,1 Mặt khác: nA = 30.1,2.20 = 100.( M A  17) 9,54  MA = 23  A Na  nNaOH (ban đầu) = 7,2  0,18 mol 40 M A  60 C H COONa : 0,1 mol O2 ,t   Y  n n 1 NaOH d ­: 0,18  0,1  0,08 mol Na CO  CO H O  Vậy: mY + m O (p /­) = m Na CO  m CO  m H O 2 Hay 0,1(14n+68) + 0,08.40 + (3n  1) 0,1.32 2 = 9,54 + 8,26  n =  CTCT X : CH3COOCH3  Bài 7: Thủy phân hoàn toàn 0,1 mol este X NaOH dư, thu 19,8 g hỗn hợp gồm muối Biết X không phản ứng với Brom Xác định CTPT CTCT X Lời giải: 0,1 mol este đơn chức X + 0,3 mol NaOH thu hỗn hợp muối => X este chức dạng R1-OOC-R-COOR2 X este phenol ThuVienDeThi.com Trường hợp 1: X este chức R1-OOC-R-COOR2 Tương tự VD3: tính R1 + R2 = 64, X k phản ứng với Brom nên R1 R2 no, k chọn cặp giá trị thỏa mãn Trường hợp 2: X este phenol => X có dạng: RCOOC6H5 RCOOC6H5 + 2NaOH -à RCOONa + C6H5ONa + H2O =>M(muối) = 0,1.(R + 67) + 0,1.116 = 19,8 => R = 15: CH3 =>X là: CH3COOC6H5  CTCT X: CH2=C(COOCH3)-COOCH3 Thuỷ phân este đa chức 2.a Phương pháp giải +Nếu nNaOH phản ứng = .neste ( > R’ khơng phải C6H5- vịng benzen có nhóm thế)  Este đa chức Và: + R(COOR’)n + nNaOH  R(COONa)n + nR’OH , nancol = n.nmuối + (RCOO)nR’ + nNaOH  nRCOONa + R’(OH)n , nmuối = n.nancol + R(COO)nR’ + nNaOH  R(COONa)n + R’(OH)n, nancol = nmuối Sau giải tương tự tốn thủy phân este đơn chức 2.b.Bài tập minh họa  Bài 1: Este mạch thẳng A có CTPT C7H12O4 chứa loại nhóm chức Để thủy phân 16g A cần vừa đủ 200g dung dịch NaOH 4%, thu ancol B 17,8g hỗn hợp muối Xác định CTCT A Bài giải: nNaOH = 0,2 mol nA= 0,1 mol => A este chức - Lại có: A + NaOH => hỗn hợp muối => A có dạng: R1-COO-R-OOCR2 R1-COO-R-OOC-R2 + 2NaOH  R1COONa + R2COONa + R(OH)2 0,1 0,1 M muối = 0,1 ( R1 + R2 + 134) = 17,8 g ThuVienDeThi.com 0,1 0,1 => R1 + R2 = 44 R1 = 1: HCOONa R2= 43: C3H7COONa R2=15: CH3COONa R2 = 29: C2H5COONa Mặt khác: BTKL => mR(OH)2 = (16+ -17,8).0,1 = 6,2 => R(OH)2 = 62 => R= 28 => C2H4(OH)2 X k phân nhánh nên có CTCT phù hợp là: HCOO-CH2-CH2-OOC-CH2-CH2-CH3 CH3COOCH2-CH2-OOCCH2CH3 Bài 2: Chất hữu X có CTPT trùng với CTĐGN Trong thành phần % theo khối lượng C H 45,45% 6,06% lại oxi Khi cho X tác dụng với NaOH tạo ba sản phẩm hữu Mặt khác cho 9,9 gam X tác dụng với H2O môi trường axit H2SO4 thu sản phẩm hữu sản phẩm loại nhóm chức có tổng khối lượng 5,406 gam đạt hiệu suất 68% Xác định CTPT viết CTCT X? Bài giải CTTQ X: CxHyOz Có mC : mH : mO = 45,45 : 6,06 : 48,49 => 12x : y : 16z = 45,45 : 6,06 : 48,49  x : y : z = : : => CTPT X : C5H8O4 số mol X = 9,9/132 = 0,075 mol  X + NaOH - sản phẩm hữu  X este no, hai chức  X + 2HOH - sản phẩm hữu đồng đẳng đơn chức + chất hữu chức (X1) Áp dụng BTKL : 9,9.0,68 + 0,075.0,68 = 5,406 + 0,075.0,68 MX1  M X1= 62 => CTCT X1 HO-CH2-CH2-OH  CTCT X : HCOOCH2-CH2OOC-CH3 Bài 3: Chất hữu E tạo loại nguyên tố chứa loại nhóm chức, Hiđro chiếm 6,85%; oxi chiếm 43,84% khối lượng E, khối lượng mol E nhỏ 250 gam Lấy 4,38 gam E cho tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, sản phẩm gồm ancol 4,92 gam muối Tìm CTPT CTCT E ThuVienDeThi.com (Trích đề thi chun Hóa ĐH KHTN Hà Nội năm học 20112012) Bài giải: CTTQ E: CxHyOz Có mC : mH : mO = 49,31 : 6,85 : 43,84 => 12x : y : 16z = 49,31 : 6,85 : 43,84  x : y : z = : : => CTĐG N X : C3H5O2  CTTN: (C3H5O2)n với ME < 250; n chẵn => n < 3,4 => n =  CTPT E: C6H10O4 E + NaOH -> muối + rượu => E este chức  n(E) = 0,03mol => n (NaOH) = 0,06mol Có: E + 2NaOH -> muối + rượu Áp dụng BTKl : 4,38 + 0,06.40 = 4,92 + m(rượu)  MR = (4,38 + 0,06.40 – 4,92)/0,03 = 62 => rượu HO-CH2CH2-OH  MR = (4,38 + 0,06.40 – 4,92)/0,06 = 31 loại Có: KLPT TB muối = 4,92 : 0,06 = 82 Vậy CTCT E là: R COOH = 82 => R = 15 CH3-COOCH2CH2OOC-CH3 H-COOCH2CH2OOC-C2H5 Bài 4: Chất X có cơng thức phân tử C6H8O4 Cho mol X phản ứng hết với dung dịch NaOH, thu chất Y mol chất Z Đun Z với dung dịch H2SO4 đặc, thu đimetyl ete Chất Y phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng (dư), thu chất T Cho T phản ứng với HBr, thu hai sản phẩm đồng phân cấu tạo Viết CTCT Bài giải: Có: X + NaOH -> mol Z + Y H SO , dn ,140 C  CH3OCH3 + H2O Z   Z CH3OH ; 1mol X -> mol Z => X este chức (tạo axit chức CH3OH)  CTCT X : CH3OOC- CH=CH-COOCH3 (1) CH2=C(COOCH3)-COOCH3 (2) (1) Tác dụng HBr có sản cộng => loại (2) Tác dụng HBr có sản cộng => thỏa mãn ThuVienDeThi.com Bài 5: Cho 0,01 mol este X axit hữu phản ứng vừa đủ với 100 ml dung dịch NaOH 0,2 M, sản phẩm tạo thành gồm ancol Y muối Z với số mol Mặt khác, xà phịng hố hồn tồn 1,29 gam este lượng vừa đủ 60 ml dung dịch KOH 0,25 M, sau phản ứng kết thúc đem cô cạn dung dịch 1,665 gam muối khan Xác định cơng thức X Giải: Ta có: nZ = nY  X chứa chức este Sỗ nhóm chức este là: n NaOH 0,1.0,2 = =  CT X có dạng: R(COO)2R’ nX 0,01 Từ phản ứng thủy phân: naxit = nmuối =  M muối = MR + 83.2 = Meste = 1,29 0,0075 1,665 = 0,0075 nKOH = 0,06.0,25 = 0,0075 mol 222  MR = 56  R là: -C4H8- = 172  R + 2.44 + R’ = 172  R’ = 28 (-C2H4-) Vậy X là: C4H8(COO)2C2H4 Bài 6: Đun nóng 7,2 gam este X với dung dịch NaOH dư Phản ứng kết thúc thu glixerol 7,9 gam hỗn hợp muối Cho toàn hỗn hợp muối tác dụng với H2SO4 lỗng thu axit hữu no, đơn chức, mạch hở Y, Z, T Trong Z, T đồng phân nhau, Z đồng đẳng Y Xác định công thức cấu tạo X Giải : Vì Y, Z đồng đẳng Z, T đồng phân  đặt cơng thức chung este X: C3H5(OCO C n H n 1 )3 (1) C3H5(OCO C n H n 1 )3 + 3NaOH  C n H n 1 COONa + C3H5(OH)3 Theo (1), ta có : nmuối = 3neste   n  2,67  CTCT chất:  CTCT : 7,2 41  3(45  14 n )  7,9 14 n  68 Y : C H COOH  Z : CH CH CH COOH T : CH(CH ) COOH  CH2 OCOC2H5 CH2 OCOCH2CH2CH3 CH OCOCH2CH2CH3 CH OCOC2H5 CH2 OCOCH(CH3)2 CH2 OCOCH(CH3)2 Thủy phân hỗn hợp este 3.1 Phương pháp giải + Bài toán hỗn hợp este nên sử dụng phương pháp trung bình ThuVienDeThi.com + Các bước cịn lại giải tương tự este đơn chức 3.2 Một số tập minh họa Bài 1: Một hỗn hợp A gồm este đơn chức X, Y (MX < My) Đun nóng 12,5 gam hỗn hợp A với lượng dung dịch NaOH vừa đủ thu 7,6 gam hỗn hợp ancol no B, đơn chức có khối lượng phân tử 14 đvC hỗn hợp hai muối Z Đốt cháy 7,6 gam B thu 7,84 lít khí CO2 (đktc) gam H2O Tính phần trăm khối lượng X, Y hỗn hợp A Bài giải : Từ đề  A chứa este ancol đồng đẳng Đặt công thức chung ancol C n H n 1 OH nCO = 7,84/22,4 = 0,35 mol; nH 2O = 9/18 = 0,5 mol  nB = n H O - n CO = 0,5 – 0,35 = 0,15 mol  n = nCO2 nB = 2,33 Vậy B C H OH : 0,1 mol  C H OH : 0,05 mol Đặt công thức chung hai este RCOOR   neste = nNaOH = nmuối = nY = 0,15 mol  mZ = 12,5 + 0,15.40 – 7,6 = 10,9 g  M muèi = M R + 67 = 10,9 =72,67  M R = 5,67 0,15 Như hai muối có muối HCOONa Hai este X, Y là: (I)  HCOOC H  C x H y COOC3 H HCOOC H C x H y COOC H (II)  x  - trường hợp (I)   y  - trường hợp (II)  12x + y = ( loại) Vậy A  X : HCOOC H : 59,2% Y : CH COOC H : 40,8% 2.Dạng 2: Bài toán phản ứng đốt cháy este 2.1 Phản ứng đốt cháy 1este: 2.1.a.Phương pháp giải: Este no, đơn chức, mạch hở: - CTTQ: CnH2nO2, n  - Phản ứng cháy: CnH2nO2 + ( 3n  t 0C  nCO2 + nH2O )O2  ThuVienDeThi.com +nCO2 = nH2O +nO2 = nCO2 - neste 2 Este khơng no, đơn chức, mạch hở có liên kết C=C: - CTTQ: CnH2n-2O2, n  - Phản ứng cháy: CnH2n-2O2 + ( 3n  )O2 t C   nCO2 + (n-1)H2O + nCO2 > nH2O + neste = nCO2 – nH2O Este khơng no, đơn chức, có k liên kết C=C phân tử: - CTTQ: CnH2n-2kO2 , n  - Phản ứng cháy: CnH2n-kO2 + ( 3n   0,5k )O2 t C   nCO2 + (n-0,5k)H2O + nCO2 > nH2O + neste = 2(nCO2 – nH2O)/k Este khơng no, có từ liên kết C=C trở lên phân tử - Phản ứng cháy: CnH2n+2-2kOm + 2n   k  m t 0C  nCO2 + (n+1-k)H2O O2  +nCO2 > nH2O +neste = (nCO2 – nH2O)/(k-1) Este bất kì: - CTTQ: CxHyOz x, y, z nguyên dương, x>=2, z>=2 - Phản ứng cháy: CxHyOz + O2 > xCO2 + y/2H2O - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố… để giải toán 2.1.b Một số tập minh họa Bài 1: Đốt cháy m (g) este mạch hở X tạo thành 0,4 mol CO2 5,4g H2O mol X làm màu dung dịch chứa 160g Br2 mol X thủy phân vừa đủ với mol kiềm tạo sản phẩm thủy phân tham gia phản ứng tráng bạc Xác định CTPT, CTCT X ThuVienDeThi.com Bài giải: mol X làm màu mol Br2 => X có chứa nối đơi mol X thủy phân vừa đủ với mol NaOH => X đơn chức => Đặt CTPT este X là: CnH2n-2O2 Có: nC:nH = n : (2n-2) = 0,4 : 0,6 => n = =>CTPT X: C4H6O2 X thủy phân cho sản phẩm tham gia phản ứng tráng bạc TH1: X este axit fomic:=> X có CTCT: HCOOCH=CH-CH3 HCOOC(CH3)=CH2 TH2: X thủy phân andehit: => X có CTCT: CH3COOCH=CH2 => Có CTCT X phù hợp đề bài: HCOOCH=CHCH3; HCOOC(CH3)=CH2; CH3COOCH=CH2 Bài 2: Đốt cháy 6g este Y ta thu 4,48 l CO2 (đktc) 3,6g H2O Tìm CTCT Y Lời giải: nCO2 = 0,2 mol nH2O = 0,2 mol => nCO2 = nH2O => este Y no, đơn chức, mạch hở Đặt CTTQ Y CnH2nO2 Có: CnH2nO2 + O2 -> nCO2 + nH2O 14n+32 n mol 0,2 mol => (14n +32).0,2 = 6n => n = => CTPT Y: C2H4O2 => CTCT Y: HCOOCH3 Bài : Đốt cháy hoàn toàn este đơn chức, mạch hở X (phân tử có số liên kết π nhỏ 3), thu thể tích khí CO2 6/7 thể tích khí O2 phản ứng (các thể tích khí đo điều kiện) Cho m gam X tác dụng hoàn toàn với 200 ml dung dịch ThuVienDeThi.com KOH 0,7M thu dung dịch Y Cô cạn Y thu 12,88 gam chất rắn khan Tìm giá trị m (Trích đề thi TS ĐH khối A năm 2010) Bài giải: Phản ứng đốt cháy: CxHyO2 + (x  Theo đề : V(CO2)/V(O2) =6/7 y y z t 0C  ) O2   xCO2 + H2O 2 x  thỏa mãn y  => 3y = 2x + 12 =>   CTPT X là: C3H6O2  MR = 12,88  92 => 56 < M R < 0, 2.0, M RCOOK => M RCOOK = 96 tức là: RCOOK = 98 => R = 15 => R ≡ CH3 Áp dụng tăng giảm khối lượng => số mol CH3COOK = (12,88  0, 2.0, 7.56) = (98  56) 0,12mol => Số mol X = 0,12 mol  m = 0,12 74 = 8,88 gam Bài 4: Đốt cháy 0,8 gam este X đơn chức 1,76 gam CO2 0,576 gam H2O Cho gam X tác dụng với lượng NaOH vừa đủ, cô cạn dung dịch sau phản ứng gam muối khan Y Cho Y tác dụng với dung dịch axit lỗng thu Z khơng phân nhánh Xác định công thức cấu tạo X Bài giải : Công thức X: CxHyO2 (  x; y  2x ) Theo đề bài: mc = 1,76.12 0,576.2  0,48 gam; mH =  0,064 gam  mO (X) = 44 18 0,256 gam  x : y : = 0,04 : 0,064 : 0,016 = : :  Công thức X: C5H8O2 Vì X este đơn chức (X este đơn chức phenol)  nX = nY = nz = nNaOH = 0,05 mol Ta có : mX + mNaOH (pư) = + 0,05.40 = gam = mmuối Y O   E este mạch vịng: ThuVienDeThi.com C O 2.2 Bài tốn đốt cháy hỗn hợp este: 2.2.a Phương pháp giải Bài toán đốt cháy este đồng phân: - este đồng phân => có CTPT, KLPT Bài toán đốt cháy este tạo thành từ axit, ancol đồng đẳng ancol, axit đồng đẳng: - Các este có dạng CTTQ => Đặt CTPT trung bình để viết phương trình phản ứng, đưa tốn este - số liên kết pi phân tử: k =( 2nC – nH +2)/2 Bài toán đốt cháy hỗn hợp nhiều este có CTTQ: - Đặt CTPT trung bình - Áp dụng định luật bảo tồn để giải toán 2.2.b Bài tập minh họa Bài 1: Cho 14,8g hỗn hợp gồm este đồng phân bay điều kiện thích hợp Kết thu thể tích thể tích 6,4g oxi điều kiện Khi đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai este trên, thu sản phẩm phản ứng CO2 H2O , tỉ lệ thể tích khí CO2 H2O 1:1 Xác định CTCT este Lời giải: Theo ra: nCO2 : nH2O = 1:1 => este no, đơn chức, mạch hở Đặt CTTQ este đồng phân CnH2nO2, n>=2 Có: thể tích 14,8g este thể tích 6,4g O2 => neste = nO2 = 0,2 mol => Meste = 74 => 14n+32 =74 => n=3=>CTPT: C3H6O2 CTCT este CH3COOCH3 HCOOC2H5 Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn lượng hỗn hợp hai este no, đơn chức cần 3,976 lit O2 (đktc) thu 6,38g CO2 Cho lượng este tác dụng vừa đủ với KOH thu hỗn hợp ancol 3,92g muối axit hữu Tìm CTCT este ThuVienDeThi.com Lời giải: nO2 = 0,1775 mol nCO2 = 0,145 mol este + KOH => hỗn hợp ancol muối axit hữu => Bài toán este tạo axit hữu ancol đồng đẳng liên tiếp Đặt CTPT trung bình este Cn H nO2 Phản ứng cháy: Cn H nO2  3n  t 0C O2  nCO2  nH 2O 0,1775 => 0,145 = 3,625 => CTCT este : C3H6O2 C4H8O2 số mol este : neste = nCO2- nO2 = 0,04 mol Phản ứng thủy phân: Đặt CTTQ este => Thủy phân thu muối RCOOK nRCOOK = neste = 0,04 mol => MRCOOK = 3,92 = 98 0, 04 => R =15: CH3Vậy: CTCT este là: CH3COOCH3 CH3COOC2H5 Bài 3: Cho hỗn hợp X gồm hai hợp chất hữu no, đơn chức tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch KOH 0,4M, thu muối 336 ml ancol (ở đktc) Nếu đốt cháy hoàn toàn lượng hỗn hợp X trên, sau hấp thụ hết sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 (dư) khối lượng bình tăng 6,82 gam Tìm cơng thức cấu hai hợp chất hữu X ? (Trích đề thi TS ĐH khối B năm 2009) Bài giải ThuVienDeThi.com Số mol ancol = 0,015mol < số mol KOH = 0,04 mol =>Hỗn hợp gồm este no đơn chức axit no đơn chức Số mol este = 0,015mol Số mol axit = 0,025mol Vì X gồm chất hữu no, đơn chức nên số mol CO2 = số mol H2O = 6,82 = (44  18) 0,11mol  n= 0,11  2.75 0, 04 chất hỗn hợp X có CTPT : C2H4O2 Khối lượng X = mC + mH + mO = 0,11.12 gam  TH1: Axit có CTPT C2H4O2  M este = + 0,22.1 + 16.2.0,04 = 2,82 2,82  0, 025.60  88 0, 015  CTPT este C4H8O2  TH2: Este có CTPT C2H4O2 M ax = 2,82  0, 015.60  76,8 => loại 0, 025 Vậy: CTCT chất X là: axit CH3COOH Este: HCOOCH2CH2CH3 ; HCOOCH(CH3 )CH3 ; CH3COOC2H5; C2H5COOCH3 Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm hai este X1, X2 đồng phân cần dùng 19,6 gam O2, thu 11,76 lit CO2 (đktc) 9,45 gam H2O Mặt khác, cho m gam hỗn hợp tác dụng hết với 200ml dung dịch NaOH 1M cạn dung dịch sau phản ứng lại 13,95 gam chất rắn khan Xác định Tỷ lệ mol X1, X2 Bài giải: Bảo toàn khối lượng : m  19,  0,525.44  9, 45  m  12,95 nH 2O  nCO2  0,525  no ,đơn chức Bảo toàn nguyên tố oxi : 19,  0,525.3  nX  0,175  n  32 CH 3COONa : a   13,95  HCOONa : 0,175  a  13,95  82a  68.(0,175  a )  40(0,  0,175)  NaOH : 0,  0,175   a  0, 075  n(CH 3COOCH ) : nHCOOC2 H  : 2nX  ThuVienDeThi.com ... sinh giỏi tỉnh, đề thi đại học ,đề thi tuyển sinh vào lớp chuyên * Thực nghiệm đánh giá việc giảng dạy este việc giải tập este V Phương pháp nghiên cứu 1 .Nghiên cứu lý thuyết : Nghiên cứu sách giáo... cứu sách giáo khoa, tài liệu thuộc hóa học hữu cơ, đề thi học sinh giỏi tỉnh, đề thi học tuyển sinh đại học, đề thi học sinh giỏi cấp với sở lý thuyết este làm chủ đạo Tổng kết kinh nghiệm giải... rượu phản ứng tạo lại este b Thuỷ phân môi trường bazơ (Phản ứng xà phịng hố) CH3COOC2H5 + NaOH to CH3COONa + C2H5OH * Đặc điểm phản ứng: Phản ứng xảy chiều, khơng cịn axit để phản ứng tạo lại