Phương pháp giải các bài tập đặc trưng về axit cacboxylic - tài liệu bài giảng pdf

Bài tập về phản ứng ñốt cháy Tùy theo cấu tạo của axit mạch C, số nhóm chức, .... Mặt khác, ñốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp A rồi dẫn sản phẩm cháy qua bình I chứa dung dịch H2SO4 ñặc,

Trang 1

PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP ðẶC TRƯNG VỀ AXIT CACBOXYLIC

TÀI LIỆU BÀI GIẢNG

1 Xác ñịnh CTPT từ CT thực nghiệm

Cách làm: gồm 3 bước

Bước 1: Từ CT thực nghiệm, viết lại CTPT theo n

Bước 2: Tính k theo n

Bước 3: so sánh giá trị k tìm ñược với ñặc ñiểm Hóa học của chất hữu cơ ñã cho hoặc tính chất của k

VD: Axit cacboxylic no, mạch hở X có công thức thực nghiệm (C3H4O3)n, vậy công thức phân tử của X là:

A C6H8O6. B C3H4O3. C C12H16O12. D C9H12O9.

(Trích ñề thi tuyển sinh ðH – Cð khối B – 2008)

ðối với bài tập này có thể làm theo 3 cách:

Cách 1: Dựa vào công thức tính ñộ bất bão hòa k

Axit cacboxylic no, mạch hở ⇔ k =

2

4 2 3 2 2

→ CTPT của X là C6H8O6.

ðể làm cách này thì các em phải nắm rất vững công thức tính ñộ bất bão hòa k

Cách 2: Dựa vào việc xây dựng CTPT tổng quát

Axit cacboxylic no, mạch hở có CTPT tổng quát dạng: CxH2x+2-k(COOH)k.

Áp dụng ñịnh luật bảo toàn nguyên tố, ta có:











=

+

=

+

n

k

n

x

n

k

x

3

2

4

2

3

→











=

= 3 2 3

k n x

Cách làm này tuy dài hơn nhưng lại quen thuộc hơn với ña số các em

Cách 3: Dựa vào công thức thực nghiệm và ñặc ñiểm hóa học

(C3H4O3)n là acid → CTCT dạng: ( )

2 3 2

3 4 2 3

no, mạch hở →

2

3 2 2

5 n = × n + − n → n = 2 Cách làm này cũng khá phổ biến, về cơ bản là tương tự như cách 2, nhưng không phải giải hệ pt

2 Bài tập về phản ứng ñốt cháy

Tùy theo cấu tạo của axit (mạch C, số nhóm chức, .) mà ta có các dãy ñồng ñẳng khác nhau Trong chương trình phổ thông, ta chủ yếu xét dãy ñồng ñẳng este no, ñơn chức, mạch hở, có các ñặc ñiểm sau:

- Công thức dãy ñồng ñẳng: CnH2nO2.

- Khi ñốt cháy:

n = n

Ngoài ra, cũng cần chú ý ñến các dãy có công thức dạng CnH2n-2Ox (no, mạch hở, 2 chức hoặc không no, một nối ñôi, mạch hở, ñơn chức) khi ñốt cháy:

n < n và

n = n - n

Ví Dụ : Cho m gam hỗn hợp gồm hai chất X và Y ñều thuộc dãy ñồng ñẳng của axit metacrylic tác dụng

với 300 ml dung dịch Na2CO3 0,5M Thêm tiếp vào ñó dung dịch HCl 1M cho ñến khi khí CO2 ngừng thoát ra thì thấy tiêu tốn hết 100 ml Mặt khác, ñốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp A rồi dẫn sản phẩm cháy qua bình I chứa dung dịch H2SO4 ñặc, sau ñó qua bình II chứa dung dịch NaOH ñặc thì thấy ñộ tăng khối lượng của bình II nhiều hơn bình I là 20,5 gam Giá trị của m là:

A 12,15 gam B 15,1 gam C 15,5 gam D 12,05 gam

Gọi CTPT trung bình của X và Y là C Hn 2 n-2O 2

Từ phản ứng: CO + 2H 2-3 + → CO + H O 2 2 → n = 0,3 0,5 2 - 0 = 0,2 molhh × × ,1

n 2 n-2

C H O → nCO + (n - 1)H O → 0,2(44n - 18n + 18) = 20,5

n = 3,25 m = 0,2(14 3,25 + 30) = 15,1 gam

3 Bài tập về hằng số axit

Trang 2

- Axit cacboxylic là các axit yếu nhưng có ñầy ñủ tính chất của một axit (5 tính chất: làm ñỏ quỳ tím, tác dụng với kim loại giải phóng hiñro, tác dụng với bazơ/oxit bazơ, muối)

- ðộ mạnh của axit (ñặc trưng bởi Ka, Ka càng lớn, tính axit càng mạnh) phụ thuộc vào gốc hiñrocacbon (R) liên kết với nhóm chức cacboxyl –COOH

Ví Dụ : Biết hằng số axit của CH3COOH:

3

-5

a (CH COOH)

K = 1,5 10× pH của dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M là:

A 4,824 B 3,378 C 1,987 D 2,465

Vì axit CH3COOH là một axit yếu, không phân ly hoàn toàn, ta gọi x là ñộ ñiện ly của CH3COOH trong dung dịch này

Từ giả thiết, ta có sơ ñồ ñiện ly:

CH3COOH → CH3COO- + H+

Trước phân ly: 0,1 0,1 0

Phân ly: 0,1x 0,1x 0,1x

Sau phân ly: 0,1(1 – x) 0,1(1 + x) 0,1x

Thay các giá trị nồng ñộ tại thời ñiểm cân bằng sau phân ly vào biểu thức tính Ka, ta có:

a

3

CH COO H 0,1(1 + x) 0,1x

K = = = 1,5.10 x 1,5.10

CH COOH 0,1(1 - x)

    ×

Do ñó, pH = -lg H + = -lg(0,1 1, 5.10 ) = 4,824× −4

4 Bài tập về phản ứng thế Hiñro linh ñộng

Hiñro trong nhóm chức của axit … có khả năng thế bởi ion kim loại và ñược gọi là “Hiñro linh ñộng” Phản ứng thế Hiñro linh ñộng bằng ion kim loại có thể xảy ra với kim loại, oxit kim loại, bazơ, hoặc muối,

… khi tác dụng với axit

Do các phản ứng này làm thay ñổi thành phần nguyên tố của các chất ban ñầu nên phương pháp chủ yếu giải các bài tập loại này là phương pháp Tăng giảm khối lượng và Bảo toàn khối lượng

Ngoài ra, do tính chất ñịnh lượng nhóm chức của các phản ứng này mà ta có thể dùng khả năng phản ứng

và tỷ lệ phản ứng ñể biện luận và xác ñịnh loại nhóm chức và số lượng nhóm chức chứa Hiñro linh ñộng của các hợp chất, tiến tới việc biện luận CTCT các hợp chất hữu cơ

VD 1 : Trung hòa 5,48 gam hỗn hợp gồm axit axetic, phenol và axit benzoic, cần dùng 600 ml dung dịch

NaOH 0,1M Cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu ñược hỗn hợp chất rắn khan có khối lượng là:

(Trích ñề thi tuyển sinh ðH – Cð khối A – 2008)

Áp dụng phương pháp tăng – giảm khối lượng: m = 5,48 + 22 0,06 = 6,8 gam×

VD 2 : Cho 3,6 gam axit cacboxylic no, ñơn chức X tác dụng hoàn toàn với 500 ml dung dịch gồm KOH

0,12M và NaOH 0,12M Cô cạn dung dịch thu ñược 8,28 gam hỗn hợp chất rắn khan Công thức phân tử của X là

A C2H5COOH B CH3COOH C HCOOH D C3H7COOH

Cách giải chi tiết bài tập này bằng phương pháp Bảo toàn khối lượng và Tăng giảm khối lượng có thể tham khảo ở các bài học trước

Tuy nhiên, trong trường hợp bất ñắc dĩ, ta vẫn có thể tìm ñược kết quả ñúng là B khi thử lại các ñáp án với

ñề bài theo kinh nghiệm “số mol thường là một số tròn”

Ở ñây, chỉ có CH3COOH (M = 60) có số mol tương ứng là 3,6

= 0,6 mol

60 là thỏa mãn kinh nghiệm trên và ñáp án B nhiều khả năng là ñáp án ñúng nhất

VD 3 : Cho 5,76 gam axit hữu cơ X ñơn chức, mạch hở tác dụng hết với CaCO3 thu ñược 7,28 gam muối của axit hữu cơ Công thức cấu tạo thu gọn của X là:

A CH2=CH-COOH B HC≡C-COOH

C CH3-CH2-COOH D CH3COOH

(Trích ñề thi tuyển sinh Cao ñẳng – 2007)

VD 4 : ðốt cháy hoàn toàn a mol axit hữu cơ Y ñược 2a mol CO2 Mặt khác, ñể trung hòa a mol Y cần vừa

ñủ 2a mol NaOH Công thức cấu tạo thu gọn của Y là:

Trang 3

A HOOC-COOH B HOOC-CH2-CH2-COOH

C CH3-COOH D C2H5-COOH

(Trích ñề thi tuyển sinh ðH – Cð khối A – 2007)

Dữ kiện 1 → Y có 2 nguyên tử C → loại B, D

Dữ kiện 2 → Y có 2 chức axit → loại C

5 Bài tập về phản ứng ñốt cháy muối cacboxylat

ðốt cháy hợp chất hữu cơ có chứa kim loại → tạo muối cacbonat

Thì

2

C (chÊt h÷u c¬) C (CO ) C (muèi cacbonat)

ChÊt h÷u c¬ X (C, H, O, Na) → Na CO + CO + H O

C (X) C (CO ) C (Na CO )

n = n + n

→

VD 1 : Trung hòa một lượng axit hữu cơ ñơn chức A bằng NaOH vừa ñủ Cô cạn dung dịch sau phản ứng

rồi ñốt cháy hết lượng muối khan thu ñược 7,92 gam CO2; 6,36 gam Na2CO3 và hơi nước Công thức của

X là:

A HCOOH B C2H3COOH C CH3COOH D C2H5COOH

Gọi công thức của A là CxHyCOOH

Từ sơ ñồ các phản ứng:

→ →o

2

+ O , t + NaOH

C H COOH C H COONa Na CO + CO + H O

6, 36 106

2 3

n = 2n = 2 = 0,12 mol

Áp dụng bảo toàn nguyên tố ñối với C trong phản ứng cháy, ta có:

6, 36 7, 92

4

C (A) C (Na CO ) C (CO )

→ Số nguyên tử C trong A là: CO 2

A A

n 0,12 → A là CH3COOH

VD 2 : ðốt cháy hoàn toàn 1,608g chất hữu cơ A chỉ thu ñược 1,272g Na2CO3 và 0,528g CO2 Cho A tác dụng với dung dịch HCl thì thu ñược một axit hữu cơ 2 lần axit B Công thức cấu tạo củaA là:

A NaOOC-CH2-COONa B NaOOC-COOH

C NaOOC-COONa D NaOOC-CH=CH-COONa

Không cần mất công giải chi tiết bài toán, chỉ cần một nhận xét: “ñốt cháy hoàn toàn A không thu ñược

H2O → trong CTPT của A không còn chứa nguyên tử H” là ta ñã có thể tìm ñược ñáp án ñúng là C

6 Bài tập về phản ứng tạo dẫn xuất của axit cacboxylic

với dung dịch chứa 6,4 gam brom Mặt khác, ñể trung hoà 0,04 mol X cần dùng vừa ñủ 40 ml dung dịch NaOH 0,75M Khối lượng của CH2=CH-COOH trong X là:

Giáo viên: Vũ Khắc Ngọc

Định dạng
Số trang	3
Dung lượng	210,05 KB