Tính chất của muối amoni Muối amoni tác dụng với dung dịch kiềm giải phóng NH3 hoặc amin.. Biện luận tìm công thức của muối amoni Ví dụ 1: Cho axit cacboxylic X phản ứng với chất Y, th
Trang 1BIỆN LUẬN TÌM CÔNG THỨC CỦA MUỐI AMONI
1 Khái niệm về muối amoni
Muối amoni là muối của amoniac hoặc amin với
axit vô cơ hoặc axit hữu cơ Ví dụ :
+ Muối amoni của axit vô cơ : CH3NH3NO3,
C6H5NH3Cl, CH3NH3HCO3, (CH3NH3)2CO3,
CH3NH3HSO4, (CH3NH3)2SO4, (NH4)2CO3,
+ Muối amoni của axit hữu cơ : HCOOH3NCH3,
CH3COOH3NCH3, CH3COONH4, HCOONH4,
CH3COOH3NC2H5, CH2=CHCOOH3NCH3,
H4NCOO–COONH4,
2 Tính chất của muối amoni
Muối amoni tác dụng với dung dịch kiềm giải
phóng NH3 hoặc amin
Muối amoni của axit cacbonic tác dụng với axit
HCl giải phóng khí CO2
3 Biện luận tìm công thức của muối amoni
Ví dụ 1: Cho axit cacboxylic X phản ứng với
chất Y, thu được một muối có công thức phân tử
C3H9O2N (sản phẩm duy nhất) Số cặp chất X và
Y thỏa mãn điều kiện trên là
A. 3 B. 2 C 4 D. 1
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2012)
Hướng dẫn :
Axit cacboxylic X phản ứng với chất Y tạo ra
muối có công thức là C3H9O2N, chứng tỏ Y là
amin hoặc NH3 Có 4 muối amoni ứng với công
thức C3H9O2N là :
Suy ra có 4 cặp chất X, Y thỏa mãn là :
HCOOH và C2H5NH2 HCOOH và (CH3)2NH
CH3NH2
C2H5COOH và NH3
Ví dụ 2: Ứng với công thức phân tử C2H7O2N
(X) có bao nhiêu chất vừa phản ứng được với
dung dịch NaOH vừa phản ứng được với dung
dịch HCl ?
A 2 B. 3 C. 1 D. 4
(Đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2010)
Hướng dẫn :
Hợp chất X chứa N, vừa phản ứng được với dung dịch NaOH vừa phản ứng được với dung dịch HCl nên X có thể là amino axit, este của amino axit, peptit hoặc muối amoni
Phân tử peptit có ít nhất 2 gốc α- amino axit, 1 nhóm peptit –CONH– và có đầu N (nhóm –
NH2), đầu C (nhóm –COOH) nên số nguyên tử
O ít nhất phải là 3, số nguyên tử N ít nhất phải là
2, số nguyên tử C ít nhất phải là 4 Vậy X không thể là peptit
Amino axit có 2 nguyên tử C là glyxin có công thức là H2NCH2COOH, có 5 nguyên tử H Vậy
X không thể là amino axit
X cũng không thể là este của amino axit (vì este của amino axit phải có từ 3 nguyên tử C trở lên) Vậy X là muối amoni X chứa 1 nguyên tử N nên X có một gốc amoni, gốc axit trong X chứa
2 nguyên tử O nên có dạng RCOO– Suy ra X là
CH3COONH4 (amoni axetat)
Phương trình phản ứng minh họa :
CH COONH NaOH CH COONa NH H O
CH COONH HCl CH COOH NH Cl
Ví dụ 3: Cho chất hữu cơ X có công thức phân
tử C2H8O3N2 tác dụng với dung dịch NaOH, thu được chất hữu cơ đơn chức Y và các chất vô cơ Khối lượng phân tử (theo đvC) của Y là :
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 được chất hữu cơ Y đơn chức, chứng tỏ X là muối amoni tạo bởi NH3 hoặc amin đơn chức Như vậy, gốc axit trong X có 1 nguyên tử N và 3 nguyên tử O, đó là gốc NO3− Suy ra X là
C2H5NH3NO3 (etylamoni nitrat) hoặc (CH3)2NH2NO3 (đimetylamoni nitrat); Y là
Trang 2C2H5NH2 (etyl amin) hoặc (CH3)2NH2 (đimetyl
amin), có khối lượng phân tử là 45 đvC Phương
trình phản ứng :
Ví dụ 4: X có công thức C4H14O3N2 Khi cho X
tác dụng với dung dịch NaOH thì thu được hỗn
hợp Y gồm 2 khí ở điều kiện thường và đều có
khả năng làm xanh quỳ tím ẩm Số công thức
cấu tạo phù hợp của X là :
A 5 B 3 C 4 D 2
(Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT chuyên
Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2011 – 2012)
Hướng dẫn :
X tác dụng với dung dịch NaOH, thu được hỗn
hợp khí đều có khả năng là xanh giấy quỳ tím
ẩm Chứng tỏ : X là muối amoni; hai khí là NH3
và amin hoặc là 2 amin Amin ở thể khí nên số
nguyên tử C trong phân tử bằng 1 hoặc 2, nếu có
3 nguyên tử C thì phải là amin bậc 3
Vì hai nguyên tử N đã nằm trong hai ion amoni
nên gốc axit trong X không thể chứa N Mặt
khác, gốc axit có 3 nguyên tử O, suy ra X là
muối amoni của axit cacbonic, chứa gốc CO32−
để liên kết với hai gốc amoni
Số công thức cấu tạo của X thỏa mãn là 3 :
O
O
O
H4N
NH
CH3
CH3
CH3
C
O
O
C O
H3N
NH2
CH3
CH3
CH3
O
O
C O
H3N
NH2
CH2
CH3
CH3
Ví dụ 5: Cho hỗn hợp X gồm hai chất hữu cơ có cùng công thức phân tử C2H7NO2 tác dụng vừa
đủ với dung dịch NaOH đun nóng, thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm) Tỉ khối hơi của Z đối với H2 bằng 13,75 Cô cạn dung dịch
Y thu được khối lượng muối khan là :
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 đều làm xanh giấy quỳ ẩm, suy ra X gồm hai muối amoni Do trong phân tử có 2 nguyên tử O nên các muối amoni
có gốc axit là RCOO–
Vì MZ=13,75.2 27,5= nên Z chứa một chất là
NH3, chất còn lại là amin Do các muối amoni chỉ có 2 nguyên tử C và gốc axit phải có ít nhất 1 nguyên tử C nên amin là CH3NH2 Suy ra X gồm
CH3COONH4 và HCOOH3NCH3
←
←
Z
Z
=
Trong Y chứa CH3COONa và HCOONa Khi cô cạn dung dịch Y thu được khối lượng muối khan
là :
3
muoái CH COONa HCOONa
0,15.68 0,05.82
14243
Ví dụ 6: Hợp chất X mạch hở có công thức phân
tử là C4H9NO2 Cho 10,3 gam X phản ứng vừa
đủ với dung dịch NaOH sinh ra một chất khí Y
và dung dịch Z Khí Y nặng hơn không khí, làm giấy quỳ tím ẩm chuyển màu xanh Dung dịch Z
có khả năng làm mất màu nước brom Cô cạn dung dịch Z thu được m gam muối khan Giá trị của m là
A. 8,2 B. 10,8 C 9,4 D. 9,6
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2009)
Trang 3Hướng dẫn :
X phản ứng với NaOH sinh ra khí Y, suy ra X là
muối amoni Gốc axit trong X cĩ hai nguyên tử
O nên cĩ dạng là RCOO–
Y nặng hơn khơng khí và làm xanh giấy quỳ tím
ẩm, chứng tỏ Y là amin và cĩ số C nhỏ hơn hoặc
bằng 2, hoặc nếu cĩ 3 nguyên tử C thì phải là
(CH3)3N Nhưng nếu Y là (CH3)3N thì số nguyên
tử H trong X phải lớn hơn 9 (loại) Vậy X phải là
muối amoni của amin cĩ 1 hoặc 2 nguyên tử C
Dung dịch Z cĩ khả năng làm mất màu nước
brom, chứng tỏ trong Z chứa muối Na của axit
cacboxylic khơng no, cĩ số C lớn hơn hoặc bằng
3 hay Z chứa muối HCOONa (natri fomat, cĩ
nhĩm –CHO) Dễ thấy Z khơng thể chứa natri
fomat vì như vậy số nguyên tử C trong X tối đa
chỉ là 3
Vậy X là CH2=CH–COOH3NCH3, muối trong
dung dịch Z là CH2=CH–COONa
Theo bảo tồn gốc axit, ta cĩ :
2
CH CH COONa CH CH COOH NCH
CH CH COONa
10,3
103
Ví dụ 7: Hợp chất hữu cơ X cĩ cơng thức
C2H8N2O4 Khi cho 12,4 gam X tác dụng với
200 ml dung dịch NaOH 1,5M, thu được 4,48 lít
(đktc) khí X làm xanh quỳ tím ẩm Cơ cạn dung
dịch sau phản ứng thu được m gam chất rắn
khan Giá trị của m là :
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Quỳnh Lưu 1
– Nghệ An, năm học 2012 – 2013)
Hướng dẫn :
X cĩ cơng thức phân tử là C2H8N2O4, X tác dụng
với dung dịch NaOH thu được khí làm xanh giấy
quỳ tím ẩm Suy ra X là muối amoni của amin
hoặc NH3 X chỉ cĩ 2 nguyên tử C và cĩ 4
nguyên tử O nên gốc axit trong X là
OOC COO
nguyên tử H sẽ tương ứng với hai gốc NH4+
Vậy X là NH OOC COONH4 − 4(amoni oxalat)
Phương trình phản ứng :
Chất rắn thu được là NaOOC–COONa và cĩ thể
cịn NaOH dư
Theo bảo tồn nguyên tố C và Na, ta cĩ :
2
( COONa )2 NaOH dư
(COONa) (COONH )
NaOH dư NaOH ban đầu (COONa)
0,3 0,1
chất rắn
Ví dụ 8: Một chất hữu cơ X cĩ cơng thức phân
tử là C4H11NO2 Cho X tác dụng hồn tồn với
100 ml dung dịch NaOH 2M, sau phản ứng thu được dung dịch X và 2,24 lít khí Y (đktc) Nếu trộn lượng khí Y này với 3,36 lít H2 (đktc) thì được hỗn hợp khí cĩ tỉ khối so với H2 là 9,6 Khối lượng chất rắn thu được khi cơ cạn dung
dịch X là
A 8,62 gam B 12,3 gam
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Quất Lâm –
Nam Định, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn :
4 11 2
X (C H NO ) + NaOH → Y↑ Suy ra Y là
NH3 hoặc amin, X là muối amoni
Theo giả thiết, ta cĩ :
2
2 )
Y (Y, H
0,25
CH COOH NC H
X là
CH COOH N(CH )
⇒
Ta cĩ :
3
3
NaOH dư NaOH ban đầu CH COONa
Trang 4
CH COONa3 NaOH dư
chất rắn
Ví dụ 9: Chất hữu cơ X cĩ cơng thức phân tử
C2H8N2O3 Cho 3,24 gam X tác dụng với 500 ml
dung dịch KOH 0,1M Sau khi kết thúc phản
ứng thu được chất hữu cơ Y đơn chức và dung
dịch Z Cơ cạn Z thu được khối lượng chất rắn
là:
A. 3,03 B 4,15 C. 3,7 D. 5,5
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Minh Khai –
Hà Tĩnh, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn :
C2H8N2O3 (X) tác dụng với dung dịch KOH thu
được chất hữu cơ Y đơn chức, chứng tỏ X là
muối amoni tạo bởi NH3 hoặc amin đơn chức
Như vậy, gốc axit trong X cĩ 1 nguyên tử N và 3
nguyên tử O, đĩ là NO3− Suy ra cơng thức cấu
tạo của X là C2H5NH3NO3 (etylamoni nitrat)
hoặc (CH3)2NH2NO3 (đimetylamoni nitrat)
Theo bảo tồn nguyên tố gốc NO3− và bảo tồn
nguyên tố K, ta cĩ :
{
3 2 5 3 3 3 2 2 3
3
KNO C H NH NO hoặc (CH ) NH NO
KOH dư KOH ban đầu KNO
0,03 0,05
KNO3 KOH dư
chất rắn
Ví dụ 10: Hợp chất X cĩ 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 được sau phản ứng thì được phần hơi và
phần chất rắn Trong phần hơi cĩ chứa amin đa
chức, trong phần chất rắn chỉ chứa các chất vơ
cơ Khối lượng phần chất rắn là :
A 26,75 gam B 12,75 gam
C 20,7 gam D 26,3 gam.
(Đề thi thử Đại học lần 4 – THPT Chuyên –
Đại học Vinh, năm học 2012 – 2013)
Hướng dẫn :
Theo giả thiết, suy ra : X là muối amoni của amin hai chức Vì X chỉ cĩ 2 nguyên tử C nên gốc amoni của amin là +H N CH3 − 2−NH3+, phần cịn lại là CO3 chính là gốc CO32− Vậy cơng thức cấu tạo của X là CH (NH ) CO 2 3 2 3 Phương trình phản ứng :
Chất rắn thu được là K2CO3 và cĩ thể cĩ cả KOH dư
Theo bảo tồn nguyên tố C và nguyên tố K, ta cĩ:
{
2 3
K CO2 3 KOH dư
K CO CH (NH ) CO
KOH dư KOH ban đầu K CO
0,15 0,4
chất rắn
14243
Ví dụ 11: X cĩ cơng thức phân tử C3H12N2O3 X tác dụng với dung dịch NaOH (đun nĩng nhẹ) hoặc HCl đều cĩ khí thốt ra Lấy 18,6 gam X tác dụng hồn tồn với 400 ml dung dịch NaOH 1M Sau phản ứng cơ cạn dung dịch rồi nung nĩng chất rắn đến khối lượng khơng đổi thì được
m gam Giá trị của m là :
(Đề thi thử Đại học lần 4 – THPT Quỳnh Lưu 1
– Nghệ An, năm học 2011 – 2012) Hướng dẫn :
X cĩ cơng thức phân tử là C3H12N2O3 X tác dụng với HCl sinh ra khí, chứng tỏ X là muối cacbonat hoặc muối hiđrocacbonat X tác dụng với NaOH sinh ra khí, chứng tỏ X là muối amoni Vì X cĩ chứa 2 nguyên tử N nên X cĩ hai gốc amoni Do đĩ gốc axit trong X phải là
2 3
CO − để liên kết với 2 gốc amoni Suy ra X cĩ cơng thức cấu tạo là (CH3NH3)2CO3
(metylamoni cacbonat) hoặc H4NCO3H3NC2H5
hoặc H4NCO3H2N(CH3)2 Chất rắn thu được chứa Na2CO3 ngồi ra cịn cĩ thể cĩ NaOH dư
Trang 5Theo bảo tồn gốc cacbonat và Na, ta cĩ :
2 3
2 3
Na CO2 3 NaOH dư
Na CO X
NaOH dư NaOH ban đầu Na CO
0,4 0,15
chất rắn
18,6
124
Ví dụ 12: Hỗn hợp X gồm các chất cĩ cơng thức
phân tử là C2H7O3N và C2H10O3N2 Khi cho các
chất trong X tác dụng với dung dịch HCl hoặc
dung dịch NaOH dư đun nĩng nhẹ đều cĩ khí
thốt ra Lấy 0,1 mol X cho vào dung dịch chứa
0,25 mol KOH Sau phản ứng cơ cạn dung dịch
được chất rắn Y, nung nĩng Y đến khối lượng
khơng đổi được m gam chất rắn Giá trị của m
là:
A 16,9 gam B 17,25 gam
C 18,85 gam D 16,6 gam
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Lương Đắc
Bằng – Thanh Hĩa, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn :
Vì X tác dụng với HCl hoặc NaOH đun nĩng
đều thấy thốt khí, suy ra : X là hỗn hợp muối
amoni của amin hoặc của NH3 với axit cacbonic
C2H7O3N chỉ cĩ 1 nguyên tử N nên chỉ cĩ một
gốc amoni, suy ra cơng thức cấu tạo của nĩ là
CH3NH3HCO3 C2H10O3N2 cĩ 2 nguyên tử N nên
cĩ 2 gốc amoni, suy ra cơng thức cấu tạo của nĩ
là CH3NH3CO3H4N
Theo bảo tồn gốc cacbonat và nguyên tố K, ta
cĩ :
{
2 3 3 3 3 3 3 3 4
2 3
K CO2 3 KOH dư
K CO (CH NH CO , CH NH CO H N)
KOH dư KOH K CO
0,25 0,1
chất rắn
1442443
1442443 1442443
4 Bài tập vận dụng
Câu 1: Hai hợp chất hữu cơ X và Y cĩ cùng
cơng thức phân tử là C3H7NO2, đều là chất rắn ở
điều kiện thường Chất X phản ứng với dung
dịch NaOH, giải phĩng khí Chất Y cĩ phản ứng trùng ngưng Các chất X và Y lần lượt là
A. vinylamoni fomat và amoni acrylat
B amoni acrylat và axit 2-aminopropionic
C. axit 2-aminopropionic và amoni acrylat
D. axit 2-aminopropionic
và axit 3-aminopropionic
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2010)
Câu 2: Cho 1,38 gam X cĩ cơng thức phân tử C2H6O5N2 (là muối của amino axit với axit HNO3) phản ứng với 150 ml dung dịch NaOH 0,2M Sau phản ứng cơ cạn dung dịch thu được
m gam chất rắn Y Giá trị m là :
A 2,22 gam B 2,62 gam
C. 2,14 gam D 1,65 gam
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2013 – 2014)
Câu 3: Cho 6,2 gam hợp chất hữu cơ X cĩ cơng thức phân tử là C3H12O3N2 tác dụng vừa đủ với
100 ml dung dịch NaOH 1M, thu được một chất hữu cơ ở thể khí cĩ thể tích là V lít (ở đktc) và dung dịch Z chỉ chứa các chất vơ cơ, cơ cạn dung dịch Z thu được m gam chất rắn khan Giá trị của m và V lần lượt là :
A 2,24 và 9,3 B 3,36 và 9,3
C 2,24 và 8,4 D 2,24 và 5,3
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Cẩm Lý –
Bắc Giang, năm học 2013 – 2014)
Câu 4: X cĩ cơng thức C4H14O3N2 Khi cho X tác dụng với dung dịch NaOH thì thu đươc hỗn hơp Y gồm 2 khí ở điều kiện thường và đều cĩ khả năng làm xanh quỳ tím ẩm Mặt khác, khi cho 6,9 gam X tác dụng hồn tồn với 200 ml dung dịch NaOH 0,75M rồi cơ cạn dung dịch thu được sau phản ứng, thu được m gam chất rắn Giá trị của m là
A 7,3 B 5,3 C 8,25 D 4,25
(Đề thi thử Đại học lần 1 – 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
Trang 6dung dịch sau phản ứng thu được m gam chất
rắn khan Giá trị của m là :
(Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014)