CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12_CHUYÊN ĐỀ 1 ESTELIPIT ( Tóm tắt lý thuyết và phân dạng bài tập từ cơ bản đến năng cao).Với tài liệu này giúp các em có thể cô đọng kiến thức cốt lõi và hình thành tư duy giải bài tập từ cơ bản đền năng cao.
CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ Chuyên đề ESTE – LIPIT TÓM TẮT LÝ THUYẾT ***** BÀI 1:ESTE I – KHÁI NIỆM, DANH PHÁP Khi thay nhóm OH nhóm cacboxyl axit cacboxylic nhóm OR’ este CTCT este đơn chức: RCOOR’ R: gốc hiđrocacbon axit H R’: gốc hiđrocacbon ancol (R # H) CTCT chung este no đơn chức: - CnH2n+1COOCmH2m+1 (n ≥ 0, m ≥ 1) - CxH2xO2 (x ≥ 2) Tên gọi: Tên gốc hiđrocacbon ancol + tên gốc axit - Tên gốc axit: Xuất phát từ tên axit tương ứng, thay ic→at Thí dụ: CH3COOCH2CH2CH3: propyl axetat HCOOCH3: metyl fomat Công thức tổng quát este: Trường hợp đơn giản: este khơng chứa nhóm chức khác, ta có cơng thức sau - Tạo axit cacboxylic đơn chức RCOOH ancol đơn chức R'OH: RCOOR' - Tạo axit cacboxylic đa chức R(COOH)a ancol đơn chức R'OH: R(COOR')a - Tạo axit cacboxylic đơn chức RCOOH ancol đa chức R'(OH)b: (RCOO)bR' - Tạo axit cacboxylic đa chức R(COOH)a ancol đa chức R'(OH)b: Rb(COO)abR'a Trang CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ Trong đó, R R' gốc hiđrocacbon (no, khơng no thơm); trường hợp đặc biệt, R H (đó este axit fomic H-COOH) Trường hợp phức tạp: trường hợp este chứa nhóm OH (hiđroxi este) este cịn chứa nhóm COOH (este - axit) este vòng nội phân tử … Este trường hợp phải xét cụ thể mà khơng thể có CTTQ chung Ví dụ với glixerol axit axetic có hiđroxi este HOC3H5(OOCCH3)2 (HO)2C3H5OOCCH3; với axit oxalic metanol có este - axit HOOC-COOCH3 II – TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Các este chất lỏng chất rắn điều kiện thường, khơng tan nước - Có nhiệt độ sơi thấp hẳn so với axit đồng phân ancol có khối lượng mol phân tử có số nguyên tử cacbon Nguyên nhân: Do phân tử este không tạo liên kết hiđro với liên kết hiđro phân tử este với nước - Các este thường có mùi đặc trưng: isoamyl axetat có mùi chuối chín, etyl butirat etyl propionat có mùi dứa; geranyl axetat có mùi hoa hồng… III TÍNH CHẤT HỐ HỌC Phản ứng thủy phân - Phản ứng thuỷ phân môi trường kiềm gọi phản ứng xà phịng hố Đặc điểm phản ứng thuỷ phân este: - Phản ứng thuỷ phân este môi trường axit phản ứng thuận nghịch Sản phẩm phản ứng điều kiện ln có axit cacboxylic Để chuyển dịch cân phía tạo axit ancol, ta dùng lượng dư nước - Phản ứng thuỷ phân este thuận nghịch mà chậm Để tăng tốc độ phản ứng thuỷ phân ta đun nóng hỗn hợp phản ứng với với chất xúc tác axit (H2SO4, HCl…) - Phản ứng xà phịng hố xảy chiều, sản phẩm thu ln có muối axit cacboxylic a.Thủy phân môi trường axit :tạo lớp chất lỏng , phản ứng thuận nghịch (2 chiều ) ⎯⎯⎯⎯ → RCOOR, + H2O ⎯⎯⎯ ⎯ o H SO4 d t RCOOH + R,OH b.Thủy phân mơi trường bazơ ( Phản ứng xà phịng hóa ) : phản ứng chiều RCOOR, + NaOH ⎯⎯→ RCOONa + R,OH t0 * ESTE đốt cháy tạo thành CO2 H2O nCO2 = nH 2O ta suy este este no đơn chức , hở (CnH2nO2) Phản ứng gốc hiđrocacbon Este không no (este axit khơng no ancol khơng no) có khả tham gia phản ứng cộng phản ứng trùng hợp – tính chất liên kết quy định (tương tự hiđrocacbon tương ứng) Một số phản ứng thuộc loại có ứng dụng quan trọng : - Phản ứng chuyển hoá dầu (chất béo lỏng) thành mỡ (chất béo rắn) Ni, t , p (C17H33COO)3C3H5 + 3H2 ⎯⎯⎯→ (C17H35COO)3C3H5 (Triolein) (Tristearin) - Phản ứng trùng hợp vinyl axetat thành poli(vinyl axetat) nCH2 CH OCOCH3 xt, to, p CH CH2 n OCOCH3 - Trùng hợp metyl metacrylat thành poli(metyl metacrylat) – thuỷ tinh hữu plexiglas) Trang CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ nCH2 CH CH3 xt, to, p COOCH3 CH CH2 n COOCH3 poli(metyl metacrylat) (PMM) CH3 metyl metacrylat - Phản ứng tráng gương este axit fomic– (xem lại anđehit) Một số phản ứng thuỷ phân đặc biệt este → muối + anđehit • Este + NaOH ⎯⎯ Este đơn chức có gốc ancol dạng cơng thức R-CH=CHThí dụ CH3COOCH=CH-CH3 → muối + xeton • Este + NaOH ⎯⎯ Este đơn chức với dạng cơng thức R’ –COO – C(R)=C(R”)R’’’ Thí dụ : CH3-COO-C(CH3)= CH2 tạo axeton thuỷ phân → muối + ancol + H2O • Este + NaOH ⎯⎯ Este- axit : HOOC-R-COOR’ → muối + H2O • Este + NaOH ⎯⎯ Este phenol: C6H5OOC-R → muối + anđehit + H2O • Este + NaOH ⎯⎯ Hiđroxi- este: RCOOCH(OH)-R’ → muối + xeton + H2O • Este + NaOH ⎯⎯ Hiđroxi- este: RCOOC(R)(OH)-R’ → sản phẩm • Este + NaOH ⎯⎯ “m RẮN = mESTE + mNaOH” Este vòng (được tạo hiđroxi axit) → Có MSP = MEste + MNaOH • Este + NaOH ⎯⎯ Đây este vịng nhìn góc độ khác mà thơi IV ĐIỀU CHẾ Phương pháp chung: Bằng phản ứng este hoá axit cacboxylic ancol RCOOH + R'OH H2SO4 đặ c, t0 RCOOR' + H2O Phương pháp riêng: Điều chế este anol không bền phản ứng axit cacboxylic ancol tương ứng CH3COOH + CH CH t0, xt CH3COOCH=CH2 Trang CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ V ỨNG DỤNG - Dùng làm dung môi để tách, chiết chất hữu (etyl axetat), pha sơn (butyl axetat), - Một số polime este dùng để sản xuất chất dẻo poli(vinyl axetat), poli (metyl metacrylat), dùng làm keo dán - Một số este có mùi thơm, khơng độc, dùng làm chất tạo hương công nghiệp thực phẩm (benzyl fomat, etyl fomat, ), mĩ phẩm (linalyl axetat, geranyl axetat,…),… MÙI CỦA MỘT SỐ ESTE THÔNG DỤNG (THAM KHẢO) Amyl axetat: Mùi chuối, Táo Amyl butyrat: Mùi mận, Mơ, Đào, Dứa Allyl hexanoat: Mùi dứa Benzylaxetat: Mùi đào Benzyl butyrat: Mùi sơri Etylfomiat: Mùi đào chín Etyl butyrat: Mùi dứa Etyl lactat: Mùi kem, bơ Etyl format: Mùi chanh, dâu tây 10 Etyl cinnamat: Mùi quế 11 Isobutyl format: Mùi mâm xôi 12 Isoamylaxetat: Mùi chuối 13 Isobutyl propionat: Mùi rượu rum 14 Geranyl axetat: Mùi hoa phong lữ 15 Metyl salisylat: Mùi cao dán, dầu gió 16 Metyl butyrat: Mùi táo, Dứa, Dâu tây 17 Metyl 2-aminobenzoat: Mùi hoa cam 18 Octyl acetat: Mùi cam 19 Propyl acetat: Mùi lê 20 Metyl phenylacetat: Mùi mật 21 Metyl anthranilat: Mùi nho C6H4(NH2)COOCH3 (Vị trí ortho) BÀI 2:LIPIT Trang CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ I – KHÁI NIỆM Lipit hợp chất hữu có tế bào sống, khơng hồ tan nước tan nhiều dung môi hữu không cực Cấu tạo: Phần lớn lipit este phức tạp, bao gồm chất béo (triglixerit), sáp, steroit photpholipit,… II – CHẤT BÉO Khái niệm Chất béo trieste glixerol với axit béo, gọi chung triglixerit triaxylglixerol Các axit béo hay gặp: C17H35COOH hay CH3[CH2]16COOH: axit stearic C17H33COOH hay cis-CH3[CH2]7CH=CH[CH2]7COOH: axit oleic C15H31COOH hay CH3[CH2]14COOH: axit panmitic Axit béo axit đơn chức có mạch cacbon dài, khơng phân nhánh, no không no CTCT chung chất béo: R1COO CH2 R2COO CH R3COO CH2 R1, R2, R3 gốc hiđrocacbon axit béo, giống khác Thí dụ: (C17H35COO)3C3H5: tristearoylglixerol (tristearin) (C17H33COO)3C3H5: trioleoylglixerol (triolein) (C15H31COO)3C3H5: tripanmitoylglixerol (tripanmitin) Tính chất vật lí Ở điều kiện thường: Là chất lỏng chất rắn - R1, R2, R3: Chủ yếu gốc hiđrocacbon no chất béo chất rắn - R1, R2, R3: Chủ yếu gốc hiđrocacbon không no chất béo chất lỏng Khơng tan nước tan nhiều dung môi hữu không cực: benzen, clorofom,… Nhẹ nước, không tan nước Tính chất hố học a Phản ứng thuỷ phân (CH3[CH2] 16COO)3C3H5 + 3H2O tristearin H+, t0 3CH3[CH2] 16COOH + C3H5(OH)3 axit stearic glixerol b Phản ứng xà phòng hoá (CH3[CH2] 16COO)3C3H5 + 3NaOH tristearin t0 3CH3[CH2] 16COONa + C3H5(OH)3 natri stearat glixerol c Phản ứng cộng hiđro chất béo lỏng (C17H33COO)3C3H5 + 3H2 (loû ng) Ni 175 - 1900C (C17H35COO)3C3H5 (raé n) Ứng dụng - Thức ăn cho người, nguồn dinh dưỡng quan trọng cung cấp phần lớn lượng cho thể hoạt động - Là nguyên liệu để tổng hợp số chất khác cần thiết cho thể Bảo đảm vận chuyển hấp thụ chất hoà tan chất béo - Trong công nghiệp, lượng lớn chất béo dùng để sản xuất xà phòng glixerol Sản xuất số thực phẩm khác mì sợi, đồ hộp,… Trang CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ CÁC DẠNG BÀI TẬP ***** Dạng 1: TÌM CTPT CỦA ESTE DỰA VÀO PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY PHƯƠNG PHÁP + Đặt CTTQ este: CnH2nO2 + Viết ptpứ cháy: CnH2nO2 + 3n − O2 → nCO2 + n H2O + Đặt số mol CO2 H2O vào ptr suy số mol CnH2nO2 + Từ CT : M Cn H nO2 = Dấu hiệu: m n Thế kiện đề cho vào CT => n => CTPT cần tìm + nH 2O = nCO2 + Este đựơc tạo axít no đơn chức ancol no đơn chức + Nhìn vào đáp án tồn este no đơn chức => Nếu thấy có dấu hiệu đặt CTTQ (CnH2nO2) giải hướng dẫn * Este đơn chức cháy cho nCO2 = nH 2O , suy este đơn chức không no nối đôi, mạch hở (CnH2n-2O2) neste = nCO2 − nH 2O BÀI TẬP Ví dụ 1: Đốt cháy hồn tồn 1,48 g este A thu 2,64g CO2 1,08 g H2O Tìm CTPT A A C2H4O2 B C3H6O2 C C4H8O2 D C3H4O2 Ví dụ 2: Đốt hồn tồn 4,2g este E thu 6,16g CO2 2,52g H2O Công thức cấu tạo E A HCOOC2H5 B CH3COOC2H5 C CH3COOCH3 D HCOOCH3 Trang CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ Ví dụ 3: Este X tạo ancol no đơn chức axit cacboxylic khơng no (có liên kết đơi) đơn chức Đốt cháy m mol X thu 22,4 lít CO2 (đktc) 9g H2O Giá trị m số cho đây? A mol B mol C mol D Kết khác Dạng 2: TÌM CTCT CỦA ESTE DỰA VÀO PHẢN ỨNG XÁ PHỊNG HĨA PHƯƠNG PHÁP Xà phịng hóa este đơn chức: RCOOR’ + NaOH ⎯⎯→ RCOONa + R’OH t0 Lưu ý: Một số este bị thủy phân khơng tạo ancol: • → muối + anđehit Este + NaOH ⎯⎯ Este đơn chức có gốc ancol dạng cơng thức R-CH=CHThí dụ CH3COOCH=CH-CH3 • → muối + xeton Este + NaOH ⎯⎯ Este đơn chức với dạng cơng thức R’ –COO – C(R)=C(R”)R’’’ Thí dụ : CH3-COO-C(CH3)= CH2 tạo axeton thuỷ phân • → muối + H2O Este + NaOH ⎯⎯ Este phenol: C6H5OOC-R ⎯→ sản phẩm Este đơn chức vịng • Este + NaOH ⎯ C O R +NaOH O o t ⎯⎯→ R COONa OH Xác định công thức cấu tạo este hữu hai chức: a Một ancol hai muối: R1 C O R O nOH − = 2neste= O C R2 + 2NaOH R1COONa + R2COONa + R(OH)2 O nmuối; nancol = neste Trang CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ b Hai ancol muối: R1 O C R O C O R2 + 2NaOH R1OH + R2OH + R(COONa)2 O nOH- = 2nmuối = 2neste; nOH- = nrượu Khi xác định công thức cấu tạo este hữu ta nên ý: - Este có số nguyên tử C ≤ Este đơn chức - Este có Meste≤ 100 đvC - Tỉ lệ mol: nNaOH = số nhóm chức este neste → Muối + Rượu - Cho phản ứng: Este + NaOH ⎯⎯ t0 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: meste + mNaOH = mmuối + mrượu Cô cạn dung dịch sau phản ứng chất rắn khan, ý đến lượng NaOH cịn dư hay khơng BÀI TẬP Ví dụ 1: Đốt cháy hồn tồn mol este X thu mol khí CO2 Mặt khác xà phịng hóa 0,1 mol este thu 8,2 gam muối chứa natri Tìm CTCT X A HCOOC3H7 B HCOOCH3 C CH3COOC2H5 D C2H5COOCH3 Ví dụ 2: Cho 20 gam este X (có phân tử khối 100 đvC) tác dụng với 300 ml dung dịch NaOH 1M Sau phản ứng, cô cạn dung dịch thu 23,2 gam chất rắn khan Công thức cấu tạo X A CH2=CHCH2COOCH3 B CH3COOCH=CHCH3 C C2H5COOCH=CH2 D CH2=CHCOOC2H5 Ví dụ 3: Xà phịng hóa 8,8 gam etyl axetat 200 ml dung dịch NaOH 0,2M Sau phản ứng xảy hồn tồn, cạn dung dịch thu chất rắn khan có khối lượng A 8,2 gam B 8,56 gam C 3,28 gam D 10,4 gam Dạng 3: Trang 10 CHUYÊN ĐỀ HỐ 12 _ TÌM CTCT CỦA ESTE DỰA VÀO TỶ KHỐI HƠI PHƯƠNG PHÁP Nhớ CT: deste/B = M este MB => Meste => n=> CTPT ( Mkk = 29) BÀI TẬP Ví dụ Tỷ khối este so với khơng khí 2,07 CTPT este là: A C2H4O2 B C3H6O2 C C4H8O2 D C5H10O2 Ví dụ Este A điều chế từ ancol metylic có tỉ khối so với oxi 2,3125 Cơng thức A là: A C2H5COOC2H5 B CH3COOCH3 C CH3COOC2H5 D C2H5COOCH3 Dạng 4: TÍNH HIỆU SUẤT CỦA PHẢN ỨNG ESTE HÓA PHƯƠNG PHÁP ⎯⎯⎯⎯ → RCOOR’ + H2O R’OH ⎯⎯⎯ ⎯ H SO đ ,t RCOOH + Trước phản ứng: a mol Phản ứng; x Sau phản ứng; a–x b mol x b–x x x Tính hiệu suất phản ứng - Nếu a ≥ b H tính theo ancol - Nếu a < b H tính theo axit BÀI TẬP Ví dụ 1: Đun 12 gam axit axetic với 13,8 gam etanol (có H2SO4 đặc làm xúc tác) đến phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng, thu 11 gam este Hiệu suất phản ứng este hoá A 62,5% B 75% C 55% D 50% Trang 11 CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ Ví dụ 2: Đun nóng 6,0 gam CH3COOH với 6,0 gam C2H5OH (có H2SO4 làm xúc tác, hiệu suất phản ứng este hoá 50%) Khối lượng este tạo thành A 6,0 gam B 4,4 gam C 8,8 gam D 5,2 gam Dạng 5: HAI ESTE CÓ CÙNG KLPT TÁC DỤNG VỚI NaOH PHƯƠNG PHÁP Cần nhớ: nNaOH = meste M este => từ nNaOH suy VNaOH = n mNaOH = n.M tuỳ theo đề yêu cầu CM BÀI TẬP Ví dụ Xà phịng hóa hồn tồn 37,0 gam hỗn hợp este HCOOC2H5 CH3COOCH3 dung dịch NaOH, đun nóng Khối lượng NaOH cần dùng A 8,0g B 20,0g C 16,0g D 12,0g Ví dụ Xà phịng hóa 22,2g hỗn hợp este HCOOC2H5 CH3COOCH3 dùng hết 200 ml dd NaOH Nồng độ mol/l dung dịch NaOH A 0,5 B M C 1,5 M D 2M Ví dụ Xà phịng hóa hồn tồn 17,6 gam hỗn hợp este etyl axetat metyl propionat lượng vừa đủ V (ml) dung dịch NaOH 0,5M Giá trị V A 200 ml B 500 ml C 400 ml D 600 ml Dạng 6: Trang 12 CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ TÍNH KHỐI LƯỢNG CHẤT BÉO HOẶC KHỐI LƯỢNG XÀ PHÒNG PHƯƠNG PHÁP Ta có PTTQ: (RCOO)3C3H5 + NaOH → 3RCOONa ( chất béo) Áp dụng ĐLBT KL: +C3H5(OH)3 (Xà phòng) ( glixerol) mchất béo + mNaOH = mxà phòng + mglixerol => m chất cần tìm BÀI TẬP Ví dụ Đun nóng chất béo cần vừa đủ 40 kg dung dịch NaOH 15%, giả sử phản ứng xảy hoàn toàn Khối lượng (kg) glixerol thu A 13,8 B 4,6 C 6,975 D 9,2 Ví dụ Xà phịng hóa hồn tồn 17,24 gam chất béo cần vừa đủ 0,06 mol NaOH Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu khối lượng xà phòng A 16,68 gam B 18,38 gam C 18,24 gam D 17,80 gam Ví dụ Đun nóng 4,03 kg panmitin với lượng dư dung dịch NaOH thu kg xà phòng chứa 72% muối natri panmitat ? A 5,79 B 4,17 C 7,09 D 3,0024 Ví dụ Thuỷ phân este X có CTPT C4H8O2 dung dịch NaOH thu hỗn hợp hai chất hữu Y Z Y có tỉ khối so với H2 16 X có cơng thức A HCOOC3H7 B CH3COOC2H5 C HCOOC3H5 D C2H5COOCH Dạng 7: XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ AXIT, CHỈ SỐ ESTE HĨA, CHỈ SỐ XÀ PHỊNG HĨA TỐN VỀ CHẤT BÉO PHƯƠNG PHÁP - Chỉ số axit: số mg KOH cần để trung hoà axit béo tự có 1g chất béo Trang 13 CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ a= nOH − 56.1000 mchatbeo Trong đó: a số axit mchất béo: khối lượng chất béo - Chỉ số xà phịng hố: tổng số mg KOH cần để xà phịng hố glixerit trung hồ axit béo tự có 1g chất béo Chỉ số xà phịng hóa = Chỉ số este hóa + số axit - Chỉ số iot: số gam iot cộng hợp vào liên kết bội có 100g chất béo BÀI TẬP Ví dụ 1: Để trung hồ lượng axit tự có 14 gam mẫu chất béo cần 15ml dung dịch KOH 0,1M Chỉ số axit mẫu chất béo A 4,8.gam B 6,0.gam C 5,5.gam D 7,2.gam Ví dụ 3: Thuỷ phân hoàn toàn chất béo E dung dịch NaOH thu 1,84g glixerol 18,24g muối axit béo Chất béo A (C17H33COO)3C3H5 C (C15H31COO)3C3H5 B (C17H35COO)3C3H5 D (C15H29COO)3C3H5 Ví dụ 4: Để trung hịa hết 4g chất béo có số axit cần lượng NaOH A 0,028g B 0,02g C 0,28g D 0,2g Ví dụ 5: Khi xà phịng hóa hồn tồn 2,52g chất béo cần 90 ml dung dịch KOH 0,1m Chỉ số xà phịng hóa chất béo A 200 B 190 C 210 D 180 Trang 14 CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ Trang 15 ... chuyển hoá dầu (chất béo lỏng) thành mỡ (chất béo rắn) Ni, t , p (C17H33COO)3C3H5 + 3H2 ⎯⎯⎯→ (C17H35COO)3C3H5 (Triolein) (Tristearin) - Phản ứng trùng hợp vinyl axetat thành poli(vinyl axetat)... Sản xuất số thực phẩm khác mì sợi, đồ hộp,… Trang CHUYÊN ĐỀ HOÁ 12 _ CÁC DẠNG BÀI TẬP ***** Dạng 1: TÌM CTPT CỦA ESTE DỰA VÀO PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY PHƯƠNG PHÁP + Đặt CTTQ este: CnH2nO2... ancol dạng cơng thức R-CH=CHThí dụ CH3COOCH=CH-CH3 • → muối + xeton Este + NaOH ⎯⎯ Este đơn chức với dạng công thức R’ –COO – C(R)=C(R”)R’’’ Thí dụ : CH3-COO-C(CH3)= CH2 tạo axeton thuỷ phân •