1 CHUYÊN ĐỀ 20: AXIT VÀ ESTE Công thức phân tử tổng quát của axit và este đa chức no, mạch hở. C n H 2n + 2 – 2k O 2k với k: nhóm chức – COOH hay – C – O – H và n, k thuộc N * = 1, 2, 3 O Hỗn hợp: C . n H 2 n + 2 - 2 k O 2 k với n , k > 1. k = 1: > este và axit đều đơn chức no có công thức phân tử là: C n H 2n O 2 với axit thì n 1 và este thì n 2. Hỗn hợp: C . n H 2 n O 2 với axit thì n > 1 và este thì n > 2. - Nếu một trong hai gốc rượu hoặc axit là đơn chức thì este mạch hở. Nếu rượu và axit đều đa chức thì este mạch vòng. - Axit và este đều tác dụng với dung dịch kiềm gọi chung là phản ứng xà phòng hoá, đều tạo ra muối kiềm của axit hữu cơ. RCOOH RCOOM + H 2 O R – C – O – R / + MOH > RCOOM + R / OH O - Este có phản ứng thuỷ phân trong môi trường axit H 2 SO 4 tạo ra rượu và axit. - Phản ứng cháy của axit và este đơn chức no đều tạo ra CO 2 và H 2 O có số mol bằng nhau. - Tổng quát, một chất có công thức phân tử là C n H 2n O x và mạch hở thì C n H 2n O x có một nối trong công thức cấu tạo và khi cháy tạo ra CO 2 và H 2 O có số mol bằng nhau. 2 Bài toán áp dụng: Bài 1: Đốt cháy 3(g) một hợp chất hữu A cơ trong không khí thu được 4,4g CO 2 và 1,8g H 2 O. a. Xác định CTPT của hợp chất hữu cơ A. Biết rằng tỷ khối của A so với H 2 là 30. Viết CTCT có thể có của A. b. Nếu đem toàn bộ lượng khí CO 2 ở trên tác dụng với 100 ml dd NaOH 1,5M thì thu được muối gì? Tính khối lượng của mỗi muối. Hướng dẫn; a.Vì đốt cháy hợp chất hữu cơ A thu được CO 2 và H 2 O nên chắc chắn trong A phải chứa hai nguyên tố là C và H có thể có O. Số mol sản phẩm. moln CO 1,0 44 4,4 2 => molnn COC 1,0 2 => gm C 2,112.1,0 gmmolnnmoln HOHHOH 2,01.2,02,021,0 18 8,1 22 Ta có: gmgmm AHC 6)(6,22,04,2 Do đó trong A phải chứa nguyên tố O )(6,1)2,02,1(3)( gmmmm HCAO )(1,0 16 6,1 moln O Tỉ lệ : 1:2:11,0:2,0:1,0:: OHC nnn Công thức đơn giản nhất của A là CH 2 O. Đặt công thức tổng quát của A là ( CH 2 O) n có m A =30n 3 Theo công thức d A/ 2 H = 30.2 = 60 =>30n = 60 => n = 2. Vậy công thức phân tử của A là C 2 H 4 O 2 . b. moln NaOH 15,05,1.1,0 . Phương trình phản ứng: CO 2 + NaOH NaHCO 3 Trước phản ứng: 0,1 0,15 Phản ứng: 0,1 0,1 Sau phản ứng : 0 0,05 0,1 Tiếp tục có phản ứng: NaHCO 3 + NaOH Na 2 CO 3 + H 2 O Trước phản ứng: 0,1 0,05 0,05 0,05 Sau phản ứng 0,05 0 0,05 Ta thu được 2 muối: NaHCO 3 và Na 2 CO 3 có khối lượng là: gm gm CONa NaHCO 3,5106.05,0 2,484.05,0 32 3 Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,4g hợp chất hữu cơ Y chứa C, H, O cần vừa đủ 5,6 lít khí Ôxi (ĐKTC), thu được khí CO 2 và hơi nước với thể tích bằng nhau. a) Xác định công thức phân tử của Y, biết rằng khối lượng phân tử của Y là 88 đvc. b) Cho 4,4gam Y tác dụng hoàn toàn với một lượng vừa đủ dung dịch NaOH sau đó làm bay hơi hổn hợp thu được m 1 gam hơi của một rượu đơn chức và m 2 gam muối của một A xit hữu cơ đơn chức. Số nguyên tử các bon ở trong rượu và A xít thu được bằng nhau. Hãy xác định công thức cấu tạo và tên gọi của Y. Tính lượng m 1 và m 2 Hướng dẫn: a/ Gọi công thức phân tử của chất Y là CxHyOz. Phản ứng đốt cháy Y: 4 CxHyOz + (x+ 4 y - 2 z )O 2 0t xCO 2 + 2 y H 2 O. (1) (0.05mol) 0.25mol 0.05x 0.05 2 y Tính n Y = mol5.0 88 4.4 ; n O2 = )(25.0 4 . 22 6.5 mol n CO2 =0.05x ; n H2O =0.05 2 y Vì thể tích CO 2 bằng thể tích hơi nước, do đó ta có: 0.05x = 0.05 2 y y=2x (2) n O2 =(x+ 4 y - 2 z )0.05=0.25 (3) Thay (2) vào (3) ta có: 3x -z=10 (4) Khối lượng phân tử của Y=12x+y+16z =88 (5) Từ các phương trình (2,3,4,5) ta có: x = 4 ; y = 8; z = 2 Vậy công thức phân tử của Y là: C 4 H 8 O 2 b/ Phản ứng với NaOH Vì Y(C 4 H 8 O 2 ) + NaOH Rượu (m 1 gam) + muối(m 2 gam) nên Y phải là một este vì số nguyên tử cacbon trong rượu =số nguyên tử các bon trong axit = 2 4 = 2 nguyên tử C Do đó công thức của rượu là C 2 H 5 OH với m 1 = 0.05 46 = 23g Công thức axít là CH 3 COOH Với m 2 = 0.05 82 =4.1g CH 3 COONa 5 Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam chất A, thu được 2,24 lít CO 2 (ở đktc) và 1,8g nước. Tỷ khối hơi của A so với Mêtan là 3,75. Tìm công thức cấu tạo của A biết A tác dụng được với NaOH. Hướng dẫn: Ta có. mol1,0 4,22 24,2 n 2 CO m C = 1,2g g2,0mmol1,0 18 8,1 n HOH 2 m O = 3 - (1,2 + 0,2) = 1,6g Đặt công tác của A là: C x H y O 2 , theo bài ra ta có: M A = 3,75 . 16 = 60 (g) Ta có: 3 60 6,1 162 2,0 y 2,1 y12 Giải ra ta được: x = 2, y = 4, z = 2 CTTQ của A là: C 2 H 4 O 2 A Có các CTCT: CH 3 COOH và HCOOC 2 H 5 Vì A phản ứng được với NaOH nên A có thể là CH 3 COOH và HCOOC 2 H 5 (axit axetic) * CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H 2 O * HCOOCH 3 + NaOH HCOONa + CH 3 OH 6 . > 1. k = 1: > este và axit đều đơn chức no có công thức phân tử là: C n H 2n O 2 với axit thì n 1 và este thì n 2. Hỗn hợp: C . n H 2 n O 2 với axit thì n > 1 và este. 1 CHUYÊN ĐỀ 20: AXIT VÀ ESTE Công thức phân tử tổng quát của axit và este đa chức no, mạch hở. C n H 2n + 2 – 2k O 2k với k: nhóm chức – COOH hay – C – O – H và n, k thuộc N * = 1, 2,. rượu hoặc axit là đơn chức thì este mạch hở. Nếu rượu và axit đều đa chức thì este mạch vòng. - Axit và este đều tác dụng với dung dịch kiềm gọi chung là phản ứng xà phòng hoá, đều tạo ra