BÀI TẬP VỀ HỖN HỢP ANCOL – ANĐEHIT – AXIT CACBOXYLIC A Lý thuyết và phương pháp giải Để giải nhanh bài toán hỗn hợp ancol, anđehit, axit cacboxylic dựa vào một số phản ứng đặc trưng của chúng 1 Đối vớ[.]
BÀI TẬP VỀ HỖN HỢP ANCOL – ANĐEHIT – AXIT CACBOXYLIC A Lý thuyết phương pháp giải Để giải nhanh toán hỗn hợp ancol, anđehit, axit cacboxylic dựa vào số phản ứng đặc trưng chúng: Đối với ancol a) Tác dụng với kim loại kiềm tạo khí H2 2R(OH)x + 2xNa → 2R(ONa)x + xH2 Trong x số nhóm chức ancol x.n ancol → n -OH = n H2 ; n H2 = b) Đốt cháy ancol (phản ứng oxi hóa hoàn toàn) Ancol no → n H2O > n CO2 ; nancol = n H2O - n CO2 c) Phản ứng oxi hóa khơng hồn tồn t Ancol + CuO anđehit xeton + Cu + H2O m sau – m trước = mO CuO Đối với anđehit a) Anđehit no tham gia phản ứng cộng H2 vào nối đôi làm màu dung dịch brom n Br2 = n-CHO n H2 = n-CHO; Ngoài H2 Br2 tham gia phản ứng cộng vào liên kết đôi C=C gốc hiđrocacbon (nếu có): n H2 = n Br2 = n b) Phản ứng tráng gương nAg = 2x.n anđehit Trong đó: x số nhóm chức -CHO anđehit - Đối với anđehit đơn chức R-CHO (R ≠ H): n anđehit = n Ag - Đặc biệt HCHO phản ứng xảy sau : nHCHO = n Ag c) Phản ứng đốt cháy anđehit - Đốt cháy anđehit no, đơn chức, mạch hở: n CO2 n H2O - Đốt cháy anđehit mạch hở có k liên kết (gồm liên kết nhóm chức gốc hiđrocacbon) phân tử: n CO2 n H2O (k 1) n anđehit 3) Đối với axit cacboxylic a) Axit cacboxylic có khả phản ứng với kim loại tạo khí H2 2R(COOH)x + 2xNa → 2R(COONa)x + xH2 n-COOH = n H2 b) Axit cacboxylic có khả phản ứng với dung dịch kiềm R(COOH)x + xNaOH → R(COONa)x + xH2O nNaOH = n-COOH = x.naxit (Trong x số nhóm chức –COOH) c) Phản ứng đốt cháy axit cacboxylic - Đốt cháy axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở: n CO2 n H2O - Đốt cháy axit cacboxylic mạch hở có k liên kết (gồm liên kết nhóm chức gốc hiđrocacbon) phân tử: n CO2 n H2O (k 1) n axit cacboxylic d) Phản ứng với muối tạo khí CO2 2R(COOH)x + 2Na2CO3 → xCO2 n-COOH = n CO2 R(COOH)x + NaHCO3 → xCO2 n-COOH = n CO2 e) Bài tốn có phản ứng este hóa phải tính theo chất có khả hết Vận dụng số phương pháp giải nhanh Dồn hỗn hợp dạng đơn giản Ví dụ: Hỗn hợp gồm ancol, anđehit, axit cacboxylic ta dồn C gồm: H O +) Đốt cháy hỗn hợp: nC = n CO2 ; n H2 = n H2O C đốt cháy cần O thành CO2 H2 đốt cháy cần O thành H2O → 2.nC + n H2 = nO + n O2 cần dùng Kết hợp định luật bảo tồn tính tốn theo u cầu đề Chú ý: Dựa vào kiện chất đề cho (bản chất cấu tạo chất hỗn hợp) để dồn hỗn hợp cách hợp lý cho: + Tính số mol cụm tách + Tận dụng kiện đề cho B Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Cho 0,04 mol hỗn hợp X gồm CH2=CH-COOH, CH3COOH CH2=CH-CHO phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 6,4 gam brom Mặt khác, để trung hòa 0,04 mol X cần dùng vừa đủ 40 ml dung dịch NaOH 0,75M Khối lượng CH2=CH-COOH X A 0,72 gam B 1,44 gam C 2,88 gam D 0,56 gam Hướng dẫn giải n Br2 = 6,4 : 160 = 0,04 mol nNaOH = 0,04.0,75 = 0,03 mol CH CH COOH x (mol) Đặt số mol CH3COOH y (mol) CH CH CHO z (mol) Tổng số mol hỗn hợp: x + y + z = 0,04 mol (1) CH2=CH-COOH CH2=CH-CHO phản ứng với dung dịch brom → x + 2z = 0,04 (2) NaOH tham gia phản ứng xà phịng hóa với CH2=CH-COOH, CH3COOH → x + y = 0,03 (3) x 0,02 Giải hệ (1), (2), (3) suy ra: y 0,01 z 0,01 → mCH2 CHCOOH = 0,02.72 = 1,44 gam Đáp án B Ví dụ 2: Đốt cháy hồn tồn 12,88 gam hỗn hợp X gồm axit no, đơn chức, mạch hở ancol no, đơn chức, mạch hở 0,54 mol CO2 0,64 mol H2O Thực phản ứng este hóa hồn tồn lượng hỗn hợp thu m gam este Giá trị m A 10,20 gam B 8,82 gam C 12,30 gam D 11,08 gam Hướng dẫn giải Bảo toàn nguyên tố: nC X = n CO2 = 0,54 mol ; n H2 X = n H2O = 0,64 mol nO X = mX – mC – mH = 12,88 – 0,54.12 – 0,64.2 = 5,12 mol → nO X = 0,32 mol 0,54 mol C Dồn hỗn hợp X : H 0,64 mol O 0,32 mol n ancol 0, 64 – 0,54 0,1 mol n O n O(ancol ) 0,32 0,1 n 0,11 mol axit 2 Đặt số cacbon ancol axit n, m Bảo toàn nguyên tố C: 0,1.n + 0,11.m = 0,54 → n = 1; m = thỏa mãn CH OH 0,1 (mol) → → este C3H7COOCH3 0,1 mol C H COOH 0,11(mol) → mC3H7COOCH3 = 0,1.102 = 10,2 gam Đáp án A C Bài tập tự luyện Câu 1: Cho hỗn hợp X gồm ancol metylic hai axit cacboxylic (no, đơn chức, dãy đồng đẳng) tác dụng hết với Na, giải phóng 6,72 lít khí H (đktc) Nếu đun nóng hỗn hợp X (có H2SO4 đặc làm xúc tác) chất hỗn hợp phản ứng vừa đủ với tạo thành 25 gam hỗn hợp este (giả thiết phản ứng este hoá đạt hiệu suất 100%) Hai axit hỗn hợp X A CH3COOH C2H5COOH B HCOOH CH3COOH C C2H5COOH C3H7COOH Hướng dẫn giải n H2 = 6,72 : 22,4 = 0,3 mol D C3H7COOH C4H9COOH n-OH + n-COOH = n H2 → nancol + naxit = 2.0,3 = 0,6 mol Các chất hỗn hợp phản ứng vừa đủ với → nacol = naxit = 0,3 mol Đặt công thức chung este tạo thành RCOOCH3 25 m → Meste = este = = 83,33 0,3 n este → MR = 24,33 → 15 (-CH3) < 24,33 < 29 (-C2H5) → Hai axit là: CH3COOH C2H5COOH Đáp án A Câu 2: Cho 4,6 gam ancol no , đơn chức phản ứng với CuO nung nóng thu 6,2 gam hỗn hợp X gồm anđehit, nước ancol dư Cho toàn lượng hỗn hợp X phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 NH3 đun nóng, thu m gam Ag Giá trị m A 10,8 B 21,6 C 43,2 D 16,2 Hướng dẫn giải Ancol + CuO → anđehit + H2O + Cu 6,2 4,6 nO (trong CuO) = n anđehit = nancol phản ứng = n H2O = = 0,1 mol 16 Đặt phân tử khối ancol M (g/mol) 4,6 → M.( - 0,1) + (M – 2).0,1 + 18.0,1 = 6,2 M → M = 32 (g/mol) → ancol CH3OH Anđehit HCHO → nAg = 4nHCHO = 0,4 mol → mAg = 0,4.108 = 43,2 gam Đáp án C Câu 3: Một hỗn hợp đẳng mol gồm axit cacboxylic no đơn chức ancol no đơn chức Chia hỗn hợp làm hai phần Phần đem đốt cháy thu 0,2 mol CO 0,25 mol H2O Phần đem thực phản ứng este hóa, phản ứng xong đem loại nước đốt cháy thu 0,2 mol CO2 0,22 mol H2O Hiệu suất phản ứng este hóa A 40% B 45% C 50% D 60% Hướng dẫn giải Phần 1: nancol = n H2O - n CO2 = 0,25 – 0,2 = 0,05 mol Phần 2: Lượng nước loại số mol este tạo thành neste = 0,25 – 0,22 = 0,03 mol → H% = 0,03 100 = 60% 0,05 Đáp án D Câu 4: Oxi hóa m gam ancol đơn chức X, thu hỗn hợp Y gồm axit cacboxylic, nước ancol dư Chia Y làm hai phần Phần phản ứng hoàn toàn với dung dịch KHCO3 dư, thu 2,24 lít khí CO2 (đktc) Phần hai phản ứng với Na vừa đủ, thu 3,36 lít khí H2 (đktc) 19 gam chất rắn khan Tên X A propan-1-ol B etanol C metanol D propan-2-ol Hướng dẫn giải Phần 1: n-COOH = n CO2 = naxit = 0,1 mol Phần 2: n-COOH + n-OH + n H2O = n H2 = 2.0,15 = 0,3 mol Chất rắn khan lại là: RCH2ONa 0,1 mol; NaOH 0,1 mol; RCOONa 0,1 mol → (R + 53).0,1 + 40.0,1 + (R + 67).0,1 = 19 → R = 15 (-CH3) → X CH3CH2OH (etanol) Đáp án B Câu 5: Hỗn hợp X gồm C2H4(OH)2, (COOH)2, C3H5(OH)3, CH2(OH)COOH Đốt cháy m gam X thu 0,395 mol CO2 0,395 mol H2O Biết m gam X phản ứng vừa đủ với 0,185 mol NaOH Giá trị m A 11,45 B 17,37 C 14,41 D 14,81 Hướng dẫn giải COO Dồn hỗn hợp X CO H Trong nCOO = nNaOH = 0,185 mol Bảo toàn nguyên tố C: nCO = n CO2 - nCOO = 0,395 – 0,185 = 0,21 mol n H2 = n H2O = 0,395 mol Bảo toàn khối lượng: mX = mCOO + mCO + m H2 = 0,185.44 + 0,21.28 + 0,395.2 = 14,81 gam Đáp án D Đáp án Câu 6: Hỗn hợp X gồm CnH2n-1CHO; CnH2n-2(CHO)2; CnH2n-2(COOH)2; CnH2n-3(CHO)(COOH)2 Cho m gam hỗn hợp X tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư thu 56,16 gam Ag Trung hòa m gam hỗn hợp X cần dùng 30 gam dung dịch hỗn hợp NaOH 12% KOH 5,6% Đốt m gam hỗn hợp X cần dùng (m + 7,29) gam O2 Giá trị gần m A 19,84 B 20,16 C 19,02 D 20,24 Hướng dẫn giải COO Dồn hỗn hợp X CO CH Trong nCOO = nNaOH + nKOH = Khơng có HCHO nên nCO = n Ag 12.30 5,6.30 = 0,09 + 0,03 = 0,12 mol 100.40 100.56 = 56,16 = 0,26 mol 108.2 COO đốt cháy thành CO2 CO đốt cháy cần O thành CO2 CH2 đốt cháy cần O thành H2O hai O thành CO2 → n O2 cần dùng = 1nCO + n CH2 m 7,29 = 0,26 + n CH 32 m 7,29 → n CH = ( - 0,26) 16 → 2 → m = mCOO + mCO + mCH2 = 0,12.44 + 0,26.28 + 14 m 7,29 ( - 0,26) 16 → m = 19,02 gam Đáp án C Câu 7: Hỗn hợp X gồm nhiều ancol, anđehit axit mạch hở Cho NaOH dư vào m gam X thấy có 0,2 mol NaOH phản ứng Nếu cho Na dư vào m gam X thấy có 12,32 lít khí H2 (đktc) bay Cho m gam X vào dung dịch AgNO3/NH3 dư thấy có 43,2 gam kết tủa xuất Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn m gam X thu 57,2 gam CO2 Biết phản ứng xảy hoàn toàn, tổng số mol ancol X 0,4 mol, X không chứa HCHO HCOOH Giá trị m gần với : A 40 B 41 C 42 D 43 Hướng dẫn giải n-COOH = nNaOH = 0,2 mol 12,32 n-OH + n-COOH = n H2 = = 1,1 mol → n-OH = 0,9 mol 22,4 nAg = 0,4 mol → n-CHO = 0,2 mol (vì khơng chứa HCHO HCOOH) n CO2 = 1,3 mol Nhận thấy n CO2 = n-COOH + n-CHO + nC-OH nên ngồi nhóm COOH, CHO, C-OH X khơng cịn gốc khác → X gồm (COOH)2 0,1 mol; (CHO2)2 0,1 mol Ancol có nC = nO = 0,9 0,9 2,25 → ancol có dạng CnH2n+2On 0,4 mol với n = 0,4 → mX = 0,1.90 + 0,1.58 + 0,4.(30.2,25 + 2) = 42,6 Đáp án D Câu 8: Hỗn hợp X gồm CH3CHO; OHC-CHO; OHC-CH2-CHO; OH-CH2-CH2-OH; OHCCH(OH)-CH(OH)-CHO Cho 0,5 mol X tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư thu 151,2 gam Ag mặt khác hiđro hóa hồn tồn 0,5 mol X cho toàn sản phẩm tác dụng với K dư thu 12,32 lít khí (đktc) Nếu đốt cháy hồn tồn m gam X cần vừa đủ 58,24 lít O2 (đktc) thu 114,4 gam CO2 Giá trị m A 40,4 B 80,8 C 68,8 D 70,8 Hướng dẫn giải Nếu đốt m gam X: n CO2 = 2,6 mol; n O2 = 2,6 mol n C n CO2 2,6 1 n O2 n O2 2,6 Xét 0,5 mol X: n-CHO = n Ag = 0,7 mol Hiđro hóa hồn tồn → n-CHO + n-OH = n H2 = 12,32 = 1,1 mol 22,4 → n-OH = 1,1 – 0,7 = 0,4 mol CO 0,7 O 0,4 Dồn hỗn hợp X về: 0,5 H CH a Trong đó: nCO = n-CHO = 0,7 mol; nO = n-OH = 0,4 mol n H2 = nX = 0,5 mol Đốt cháy X → 0,7 + 0,5 + 3a = 0,4 + n O2 cần dùng → n O2 cần dùng = 0,4 + 1,5a → nC 0,7 a → a = 0,6 n O2 0,4 1,5a → n CO2 0,5 mol = 0,7 + 0,6 = 1,3 nửa lượng CO2 tạo thành đốt cháy m gam X → m = 2.(0,7.28 + 0,4.16 + 2.0,5 + 14.0,6) = 70,8 gam Đáp án D Câu 9: Đốt cháy m gam hỗn hợp X gồm metanol, etanol, glixerol sobitol cần vừa đủ 0,51 mol O2, sau phản ứng thu 0,56 mol H2O Mặt khác cho 0,4 mol hỗn hợp X tác dụng với Na dư thu 0,425 mol H2 Phần trăm khối lượng C2H5OH X A 16,02% B 32,04% C 24,30% D 8,10% Hướng dẫn giải Xét 0,5 mol hỗn hợp X: n-OH = nO (trong X) = n H2 = 0,85 mol 0,4 nX = 0,85 nO Xét m gam X: a C Dồn hỗn hợp H Trong n H2 = n H2O = 0,56 mol 0,56 O b Đốt cháy X: 2nC + n H2 = nO + n O2 cần dùng → 2a + 0,56 = b + 2.0,51 → 2a – b = 0,46 (1) X gồm ancol no → nX = n H2O - n CO2 = 0,56 – a → 0,56 a 0,4 nX = = → 17a + 8b = 9,52 (2) 0,85 b nO Từ (1) (2) → a = 0,4; b = 0,34 mol Trừ etanol, ancol X có số C số O → netanol = nC - nO = 0,4 – 0,34 = 0,06 mol mX = 0,4.12 + 0,56.2 + 0,34.16 = 11,36 gam 0,06.46 100 = 24,30% →%metanol = 11,36 Đáp án C Câu 10: Một hỗn hợp Y gồm CH3OH, CH3COOH, C6H5OH tác dụng vừa đủ với Na sinh 672 ml khí hỗn hợp rắn X Nếu đốt cháy hết Y thu 4,032 lít CO2 Nếu đốt cháy hết X Na2CO3 số mol CO2 tạo là? A 0,16 B 0,18 C 0,12 D 0,15 Hướng dẫn giải n H2 = 0,03 mol → n-OH = nNa = n H2 = 0,06 mol nC Y = n CO2 = 4,032 : 22,4 = 0,18 mol n Na 2CO3 n C(trong Na 2CO3 ) n Na = 0,03 mol → n CO2 = nC Y - n C (trong Na 2CO3 ) = 0,18 – 0,03 = 0,15 mol Đáp án D ... Vận dụng số phương pháp giải nhanh Dồn hỗn hợp dạng đơn giản Ví dụ: Hỗn hợp gồm ancol, anđehit, axit cacboxylic ta dồn C gồm: H O +) Đốt cháy hỗn hợp: nC = n CO2 ; n H2 = n H2O C đốt cháy... gam Đáp án C Câu 3: Một hỗn hợp đẳng mol gồm axit cacboxylic no đơn chức ancol no đơn chức Chia hỗn hợp làm hai phần Phần đem đốt cháy thu 0,2 mol CO 0,25 mol H2O Phần đem thực phản ứng este hóa, ... gam Đáp án D Đáp án Câu 6: Hỗn hợp X gồm CnH2n-1CHO; CnH2n-2(CHO)2; CnH2n-2(COOH)2; CnH2n-3(CHO)(COOH)2 Cho m gam hỗn hợp X tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư thu 56,16 gam Ag Trung hòa m gam hỗn