Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chun Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 BIỆN LUẬN TÌM CƠNG THỨC CỦA MUỐI AMONI Khái niệm muối amoni Muối amoni muối amoniac amin với axit vơ axit hữu Ví dụ : + Muối amoni axit vơ : CH3NH3NO3, C6H5NH3Cl, CH3NH3HCO3, (CH3NH3)2CO3, CH3NH3HSO4, (CH3NH3)2SO4, (NH4)2CO3, + Muối amoni axit hữu : HCOOH3NCH3, CH3COOH3NCH3, CH3COONH4, HCOONH4, CH3COOH3NC2H5, CH2=CHCOOH3NCH3, H4NCOO–COONH4, Tính chất muối amoni Muối amoni tác dụng với dung dịch kiềm giải phóng NH3 amin Muối amoni axit cacbonic tác dụng với axit HCl giải phóng khí CO2 Biện luận tìm cơng thức muối amoni Ví dụ 1: Cho axit cacboxylic X phản ứng với chất Y, thu muối có cơng thức phân tử C3H9O2N (sản phẩm nhất) Số cặp chất X Y thỏa mãn điều kiện A B C D (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2012) Hướng dẫn : Axit cacboxylic X phản ứng với chất Y tạo muối có cơng thức C3H9O2N, chứng tỏ Y amin NH3 Có muối amoni ứng với cơng thức C3H9O2N : HCOOH3NC2H5 HCOOH2N(CH3)2 CH3COOH3NCH3 C2H5COONH4 Suy có cặp chất X, Y thỏa mãn : HCOOH (CH3)2NH HCOOH C2H5NH2 CH3COOH C2H5COOH NH3 CH3NH2 Ví dụ 2: Ứng với cơng thức phân tử C2H7O2N (X) có chất vừa phản ứng với dung dịch NaOH vừa phản ứng với dung dịch HCl ? A B C D (Đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2010) Hướng dẫn : Hợp chất X chứa N, vừa phản ứng với dung dịch NaOH vừa phản ứng với dung dịch HCl nên X amino axit, este amino axit, peptit muối amoni Phân tử peptit có gốc α - amino axit, nhóm peptit –CONH– có đầu N (nhóm – NH2), đầu C (nhóm –COOH) nên số ngun tử O phải 3, số ngun tử N phải 2, số ngun tử C phải Vậy X khơng thể peptit Amino axit có ngun tử C glyxin có cơng thức H2NCH2COOH, có ngun tử H Vậy X khơng thể amino axit X khơng thể este amino axit (vì este amino axit phải có từ ngun tử C trở lên) Vậy X muối amoni X chứa ngun tử N nên X có gốc amoni, gốc axit X chứa ngun tử O nên có dạng RCOO– Suy X HCOOH3NCH3 (metylamoni fomat) CH3COONH4 (amoni axetat) Phương trình phản ứng minh họa : HCOOH 3NCH + NaOH → HCOONa + CH 3NH ↑ + H 2O HCOOH 3NCH + HCl → HCOOH + CH 3NH3Cl CH3COONH + NaOH → CH3COONa + NH3 ↑ + H2 O CH3COONH + HCl → CH3 COOH + NH Cl Ví dụ 3: Cho chất hữu X có cơng thức phân tử C2H8O3N2 tác dụng với dung dịch NaOH, thu chất hữu đơn chức Y chất vơ Khối lượng phân tử (theo đvC) Y : A 85 B 68 C 45 D 46 (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2008) Hướng dẫn : C2H8N2O3 (X) tác dụng với dung dịch NaOH thu chất hữu Y đơn chức, chứng tỏ X muối amoni tạo NH3 amin đơn chức Như vậy, gốc axit X có ngun tử N ngun tử O, gốc NO3− Suy X (etylamoni nitrat) C2H5NH3NO3 (CH3)2NH2NO3 (đimetylamoni nitrat); Y Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chun Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 C2H5NH2 (etyl amin) (CH3)2NH2 (đimetyl amin), có khối lượng phân tử 45 đvC Phương trình phản ứng : C2 H5 NH3 NO3 + NaOH → C2H5NH2 ↑ + NaNO3 + H 2O (CH3 )2 NH2NO3 + NaOH → (CH3 )2 NH ↑ + NaNO3 + H2O Ví dụ 4: X có cơng thức C4H14O3N2 Khi cho X tác dụng với dung dịch NaOH thu hỗn hợp Y gồm khí điều kiện thường có khả làm xanh quỳ tím ẩm Số cơng thức cấu tạo phù hợp X : A B C D (Đề thi thử Đại học lần – THPT chun Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2011 – 2012) Hướng dẫn : X tác dụng với dung dịch NaOH, thu hỗn hợp khí có khả xanh giấy quỳ tím ẩm Chứng tỏ : X muối amoni; hai khí NH3 amin amin Amin thể khí nên số ngun tử C phân tử 2, có ngun tử C phải amin bậc Vì hai ngun tử N nằm hai ion amoni nên gốc axit X khơng thể chứa N Mặt khác, gốc axit có ngun tử O, suy X muối amoni axit cacbonic, chứa gốc CO32− để liên kết với hai gốc amoni Số cơng thức cấu tạo X thỏa mãn : H4N O CH3 O C CH3 NH O H3N O NH2 O O CH3 CH3 CH2 H3N O C CH3 NH2 CH3COONH + NaOH → CH 3COONa + NH3 ↑ + H 2O x (mol) ← x (mol) HCOOH 3NCH + NaOH → HCOONa + CH 3NH ↑ + H 2O y (mol) ← y (mol) n Z = 0,2 x + y = 0,2 x = 0,05 ⇒ ⇒ M Z = 27,5 17x + 31y = 5,5 y = 0,15 0,05.82 C CH3 Vì M Z = 13,75.2 = 27,5 nên Z chứa chất NH3, chất lại amin Do muối amoni có ngun tử C gốc axit phải có ngun tử C nên amin CH3NH2 Suy X gồm CH3COONH4 HCOOH3NCH3 Trong Y chứa CH3COONa HCOONa Khi cạn dung dịch Y thu khối lượng muối khan : m muối = m CH COONa + m HCOONa = 14,3 gam 424 1424 CH3 CH3 Ví dụ 5: Cho hỗn hợp X gồm hai chất hữu có cơng thức phân tử C2H7NO2 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH đun nóng, thu dung dịch Y 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm) Tỉ khối Z H2 13,75 Cơ cạn dung dịch Y thu khối lượng muối khan : A 16,5 gam B 14,3 gam C 8,9 gam D 15,7 gam (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2007) Hướng dẫn : X phản ứng với dung dịch NaOH giải phóng hỗn hợp khí Z gồm hai chất khí làm xanh giấy quỳ ẩm, suy X gồm hai muối amoni Do phân tử có ngun tử O nên muối amoni có gốc axit RCOO– O O 0,15.68 Ví dụ 6: Hợp chất X mạch hở có cơng thức phân tử C4H9NO2 Cho 10,3 gam X phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH sinh chất khí Y dung dịch Z Khí Y nặng khơng khí, làm giấy quỳ tím ẩm chuyển màu xanh Dung dịch Z có khả làm màu nước brom Cơ cạn dung dịch Z thu m gam muối khan Giá trị m A 8,2 B 10,8 C 9,4 D 9,6 (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2009) Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chun Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 Hướng dẫn : X phản ứng với NaOH sinh khí Y, suy X muối amoni Gốc axit X có hai ngun tử O nên có dạng RCOO– Y nặng khơng khí làm xanh giấy quỳ tím ẩm, chứng tỏ Y amin có số C nhỏ 2, có ngun tử C phải (CH3)3N Nhưng Y (CH3)3N số ngun tử H X phải lớn (loại) Vậy X phải muối amoni amin có ngun tử C Dung dịch Z có khả làm màu nước brom, chứng tỏ Z chứa muối Na axit cacboxylic khơng no, có số C lớn hay Z chứa muối HCOONa (natri fomat, có nhóm –CHO) Dễ thấy Z khơng thể chứa natri fomat số ngun tử C X tối đa Vậy X CH2=CH–COOH3NCH3, muối dung dịch Z CH2=CH–COONa Theo bảo tồn gốc axit, ta có : n CH = CH − COONa ⇒ m CH 10,3 = 0,1 103 = 0,1.94 = 9,4 gam = n CH = CH − COONa = CH − COOH NCH3 = Ví dụ 7: Hợp chất hữu X có cơng thức C2H8N2O4 Khi cho 12,4 gam X tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH 1,5M, thu 4,48 lít (đktc) khí X làm xanh quỳ tím ẩm Cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu m gam chất rắn khan Giá trị m : A 17,2 B 13,4 C 16,2 D 17,4 (Đề thi thử Đại học lần – THPT Quỳnh Lưu – Nghệ An, năm học 2012 – 2013) Hướng dẫn : X có cơng thức phân tử C2H8N2O4, X tác dụng với dung dịch NaOH thu khí làm xanh giấy quỳ tím ẩm Suy X muối amoni amin NH3 X có ngun tử C có ngun tử O nên gốc axit X −OOC − COO − Còn ngun tử N ngun tử H tương ứng với hai gốc NH + Vậy X NH OOC − COONH (amoni oxalat) Phương trình phản ứng : (COONH )2 + 2NaOH → (COONa)2 + 2NH3 ↑ +2H 2O Chất rắn thu NaOOC–COONa NaOH dư Theo bảo tồn ngun tố C Na, ta có : n(COONa) = n (COONH ) = 0,1 n NaOH dư = n NaOH ban đầu + 2.n(COONa) = 0,1 14243 424 32 0,3 0,1 0,1.40 ⇒ m chất rắn = 0,1.134 424 3+1 23 = 17,4 gam m ( COONa ) m NaOH dư Ví dụ 8: Một chất hữu X có cơng thức phân tử C4H11NO2 Cho X tác dụng hồn tồn với 100 ml dung dịch NaOH 2M, sau phản ứng thu dung dịch X 2,24 lít khí Y (đktc) Nếu trộn lượng khí Y với 3,36 lít H2 (đktc) hỗn hợp khí có tỉ khối so với H2 9,6 Khối lượng chất rắn thu cạn dung dịch X A 8,62 gam B 12,3 gam C 8,2 gam D 12,2 gam (Đề thi thử Đại học lần – THPT Quất Lâm – Nam Định, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : X (C4 H11NO2 ) + NaOH → Y ↑ Suy Y NH3 amin, X muối amoni Theo giả thiết, ta có : n Y = 0,1; n H = 0,15 0,1.M Y + 0,15.2 = 19,2 M (Y, H2 ) = 0,25 M Y = 45, Y C2 H NH2 (CH3 )2 NH CH3COOH3 NC2 H ⇒ X CH3COOH2 N(CH )2 Ta có : nCH COONa = n X = n Y = 0,1 n NaOH dư = n NaOH ban đầu − nCH COONa = 0,1 14243 1424 0,2 0,1 Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chun Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 ⇒ m chất rắn = 0,1.82 123 + 0,1.40 123 = 12,2 gam m CH 3COONa m NaOH dư Ví dụ 9: Chất hữu X có cơng thức phân tử C2H8N2O3 Cho 3,24 gam X tác dụng với 500 ml dung dịch KOH 0,1M Sau kết thúc phản ứng thu chất hữu Y đơn chức dung dịch Z Cơ cạn Z thu khối lượng chất rắn là: A 3,03 B 4,15 C 3,7 D 5,5 (Đề thi thử Đại học lần – THPT Minh Khai – Hà Tĩnh, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : C2H8N2O3 (X) tác dụng với dung dịch KOH thu chất hữu Y đơn chức, chứng tỏ X muối amoni tạo NH3 amin đơn chức Như vậy, gốc axit X có ngun tử N ngun tử O, NO3− Suy cơng thức cấu tạo X C2H5NH3NO3 (etylamoni nitrat) (CH3)2NH2NO3 (đimetylamoni nitrat) − Theo bảo tồn ngun tố gốc NO3 bảo tồn ngun tố K, ta có : n KNO = n C H NH NO (CH ) NH NO = 0,03 3 2 n KOH dư = n KOH ban đầu − n KNO = 0,02 14243 {3 0,03 0,05 ⇒ m chất rắn = 0,03.101 424 + 0,02.56 424 = 4,15 gam m KNO m KOH dư Ví dụ 10: Hợp chất X có cơng thức phân tử C2H8O3N2 Cho 16,2 gam X phản ứng hết với 400 ml dung dịch KOH 1M Cơ cạn dung dịch thu sau phản ứng phần phần chất rắn Trong phần có chứa amin đa chức, phần chất rắn chứa chất vơ Khối lượng phần chất rắn : A 26,75 gam B 12,75 gam C 20,7 gam D 26,3 gam (Đề thi thử Đại học lần – THPT Chun – Đại học Vinh, năm học 2012 – 2013) Hướng dẫn : Theo giả thiết, suy : X muối amoni amin hai chức Vì X có ngun tử C nên gốc amoni amin + H3 N − CH − NH + , phần lại CO3 gốc CO32 − Vậy cơng thức cấu tạo X CH (NH3 )2 CO3 Phương trình phản ứng : CH (NH3 )2 CO3 + 2KOH → CH (NH2 )2 + K 2CO3 + 2H2O Chất rắn thu K2CO3 có KOH dư Theo bảo tồn ngun tố C ngun tố K, ta có: n K CO = n CH (NH ) CO = 0,15 3 n KOH dư = n KOH ban đầu − 2.n K CO = 0,1 14243 { 0,15 0,4 ⇒ m chất rắn = 0,15.138 424 + 0,1.56 123 = 26,3 gam mK 2CO3 m KOH dư Ví dụ 11: X có cơng thức phân tử C3H12N2O3 X tác dụng với dung dịch NaOH (đun nóng nhẹ) HCl có khí Lấy 18,6 gam X tác dụng hồn tồn với 400 ml dung dịch NaOH 1M Sau phản ứng cạn dung dịch nung nóng chất rắn đến khối lượng khơng đổi m gam Giá trị m : A 22,75 B 19,9 C 20,35 D 21,20 (Đề thi thử Đại học lần – THPT Quỳnh Lưu – Nghệ An, năm học 2011 – 2012) Hướng dẫn : X có cơng thức phân tử C3H12N2O3 X tác dụng với HCl sinh khí, chứng tỏ X muối cacbonat muối hiđrocacbonat X tác dụng với NaOH sinh khí, chứng tỏ X muối amoni Vì X có chứa ngun tử N nên X có hai gốc amoni Do gốc axit X phải CO32− để liên kết với gốc amoni Suy X có cơng thức cấu tạo (CH3NH3)2CO3 (metylamoni cacbonat) H4NCO3H3NC2H5 H4NCO3H2N(CH3)2 Chất rắn thu chứa Na2CO3 ngồi có NaOH dư Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chun Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 Theo bảo tồn gốc cacbonat Na, ta có : 18,6 = 0,15 mol 124 = n NaOH ban đầu − 2.n Na CO = 0,1 mol 14243 123 n Na CO = n X = ⇒ n NaOH dư 0,4 0,15 ⇒ m chất rắn = 0,15.106 1424 + 0,1.40 123 = 19,9 gam m Na 2CO3 m NaOH dư Ví dụ 12: Hỗn hợp X gồm chất có cơng thức phân tử C2H7O3N C2H10O3N2 Khi cho chất X tác dụng với dung dịch HCl dung dịch NaOH dư đun nóng nhẹ có khí Lấy 0,1 mol X cho vào dung dịch chứa 0,25 mol KOH Sau phản ứng cạn dung dịch chất rắn Y, nung nóng Y đến khối lượng khơng đổi m gam chất rắn Giá trị m là: A 16,9 gam B 17,25 gam C 18,85 gam D 16,6 gam (Đề thi thử Đại học lần – THPT Lương Đắc Bằng – Thanh Hóa, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : Vì X tác dụng với HCl NaOH đun nóng thấy khí, suy : X hỗn hợp muối amoni amin NH3 với axit cacbonic C2H7O3N có ngun tử N nên có gốc amoni, suy cơng thức cấu tạo CH3NH3HCO3 C2H10O3N2 có ngun tử N nên có gốc amoni, suy cơng thức cấu tạo CH3NH3CO3H4N Theo bảo tồn gốc cacbonat ngun tố K, ta có : n K CO = n(CH NH CO , CH NH CO H N) = 0,1 3 3 3 n KOH dư = n KOH − n K CO = 0,05 { 144244 0,25 0,1 ⇒ m chất rắn = 0,1.138 1442443 + 0,05.56 1442443 = 16,6 gam mK 2CO3 m KOH dư Bài tập vận dụng Câu 1: Hai hợp chất hữu X Y có cơng thức phân tử C3H7NO2, chất rắn điều kiện thường Chất X phản ứng với dung dịch NaOH, giải phóng khí Chất Y có phản ứng trùng ngưng Các chất X Y A vinylamoni fomat amoni acrylat B amoni acrylat axit 2-aminopropionic C axit 2-aminopropionic amoni acrylat D axit 2-aminopropionic axit 3-aminopropionic (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2010) Câu 2: Cho 1,38 gam X có cơng thức phân tử C2H6O5N2 (là muối amino axit với axit HNO3) phản ứng với 150 ml dung dịch NaOH 0,2M Sau phản ứng cạn dung dịch thu m gam chất rắn Y Giá trị m : A 2,22 gam B 2,62 gam C 2,14 gam D 1,65 gam (Đề thi thử Đại học lần – THPT chun Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2013 – 2014) Câu 3: Cho 6,2 gam hợp chất hữu X có cơng thức phân tử C3H12O3N2 tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch NaOH 1M, thu chất hữu thể khí tích V lít (ở đktc) dung dịch Z chứa chất vơ cơ, cạn dung dịch Z thu m gam chất rắn khan Giá trị m V : A 2,24 9,3 B 3,36 9,3 C 2,24 8,4 D 2,24 5,3 (Đề thi thử Đại học lần – THPT Cẩm Lý – Bắc Giang, năm học 2013 – 2014) Câu 4: X có cơng thức C4H14O3N2 Khi cho X tác dụng với dung dịch NaOH thu đươc hỗn hơp Y gồm khí điều kiện thường có khả làm xanh quỳ tím ẩm Mặt khác, cho 6,9 gam X tác dụng hồn tồn với 200 ml dung dịch NaOH 0,75M cạn dung dịch thu sau phản ứng, thu m gam chất rắn Giá trị m A 7,3 B 5,3 C 8,25 D 4,25 (Đề thi thử Đại học lần – THPT Chu Văn An – Hà Nội, năm học 2012 – 2013) Câu 5: Cho 14,4 gam CH8O3N2 phản ứng hồn tồn với 400 ml dung dịch KOH 1M Cơ cạn Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chun Hùng Vương – Phú Thọ – ĐT : 01689186513 dung dịch sau phản ứng thu m gam chất rắn khan Giá trị m : A 19,9 B 15,9 C 21,9 D 26,3 (Đề thi thử Đại học lần – THPT chun Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Trên bước đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng