phân loại và phương pháp giải bài tập este

CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG ESTE-LIPIT LỚPP 12 NÂNG CAO1, Bài tập về este Dạng 1 : Viết đồng phân este ứng với công thức chung Phương pháp: + xác định xem trong CT chung có chứa liên kết Π k

CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG ESTE-LIPIT LỚPP 12 NÂNG CAO

1, Bài tập về este

Dạng 1 : Viết đồng phân este ứng với công thức chung

Phương pháp: + xác định xem trong CT chung có chứa liên kết Π không

+Có bao nhiêu oxi trong CT chung

⇒ Các dạng đồng phân este+ este no đơn chức

+este k no đơn chức+este đa chứcBài tập: viết đồng phân este ứng với công thức C5H10O2

CT tính nhanh số đồng phân của este no đơn chức : 2n-2

Sai lầm của học sinh: + Chỉ viết mạch thẳng ở gốc rượu nếu có từ 3 cacbon trở lên

+ Viết không treo trình tự nên dễ bỏ sót đồng phân+Ở este không no có nối đôi có thể có mạch vòng nhưng học sinh thường bỏ qua

+ Dùng công thức tính nhanh cho cả este không no,không đơn chức

Bài tập tương tự: viết tất cả các đồng phân của C4H8O2 có thể tác dụng được với NaOH mà không tác dụng

với Na

Bài tập 2: viết các dồng phân este có công thức C4H6O2

Bài tập 3: viết các đồng phân có thể có của C3H6O2

Dạng 2: Xác định CTPT,CTCT dựa vào phản ứng thủy phân

Phương pháp: Xà phòng hóa este đơn chức:

Tổng quát: RCOOR/ + NaOH →to RCOONa + R/OH

Chất hữu cơ A khi tác dụng với NaOH, trong sản phẩm có ancol  A phải chứa chức este

- Este + NaOH →1 muối + 1 anđehit →este này khi phản ứng với dd NaOH tạo ra ancol có – OH liên

kết trên C mang nối đôi bậc 1, không bền đồng phân hóa tạo ra anđehit.

- RCOOCH = CH2 + NaOH →to RCOONa + CH2 = CH- OH.→dp CH3CHO

- Este + NaOH →1 muối + 1 xeton→este này khi phản ứng với dd NaOH tạo ra ancol có – OH liên

kết trên C mang nối đôi bậc 2, không bền đồng phân hóa tạo ra xeton.

- Esste + NaOH →2 muối + H2O Este này có gốc ancol là phenol hoặc đồng đẳng của phenol…

- RCOOC6H5 + 2NaOH →RCOONa + C6H5ONa + H2O

Lưu ý:

- Este có số C ≤ 3 hoặc este M < 100 Este đơn chức

- Trong phản ứng xà phòng hóa: Este + NaOH →to muối + ancol

+ Định luật bảo toàn khối lượng: meste+ mNaOH = mmuối + mancol

+ Cô cạn dd sau phản ứng được chất rắn khan, chú ý đến khối lượng NaOH còn dư hay không?

- Tính khối lượng mol của muối ⇒ gốc R

 ⇒CTCT

- Tính khối lượng mol của rượu ⇒ gốc R’

Bài tập : Cho 0,1 mol este A vào 50g dd NaOH 10% đun nóng đến khi este phản ứng hoàn toàn(các chất bay

hơi không đáng kể).Dung dịch thu được có khối lượng 58,6g.Cô cạn dd thu được 10,4g chất rắn khan Tìm CTCT của A?

Bài giải

Ta có mdd sau ứng = meste + mddNaOH ⇒meste=58,6 – 50 = 8,6g

⇒Meste = 86.< 100⇒ A là este đơn chức.(RCOOR/)

Vậy CTCT của A là: CH2=CHCOOCH3

Sai lầm của học sinh: +Học sinh bối rối trong việc đặt công thức chung của este

+ Lượng NaOH có thể dùng dư nhưng học sinh vẫn sử dụng định luật bảo toàn khối lượng hoặc sử dụng luôn số mol của NaOH cho este

+ Nhầm lẫn trong qua trình tính R và R’ nên sai trong việc đưa ra CTCT

Bài tập tương tự: Thuỷ phân một este đơn chức no E bằng dd NaOH thu được muối khan có khối lượng

phân tử bằng 24/29 khối lượng phân tử E Tỉ khối hơi của E đối với không khí bằng 4 Công thức cấu tạo của E ?

Bài tập 2: Thủy phân 4,4g este đơn chức A bằng 200ml dd NaOH 0,25M (vừa đủ) thì thu được 3,4g muối

hữu cơ B Tìm CTCT thu gọn của A?

Bài

tập 3 : Đốt cháy hoàn toàn 1 mol este X thu được 3 mol khí CO2 Mặt khác khi xà phòng hóa 0,1 mol este

trên thu được 8,2g muối chứa Natri.Tìm CTCT của X?

Bài tập: A là một este no đơn chức để thủy phân hoàn toàn 7,4 g chất rắn A bằng 16g dung dịch NaOH 25% vừa đủ đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,2 g ancol Y và muối Z Xác định CTPT,CTCT và gọi tên A

Dạng 3: Bài toán hỗn hợp Phương pháp :

+Dựa vào sự hấp thụ sản phẩm cháy vô nước vôi trong ta xác định được số mol của CO2 và H2O ⇒ nC,nH,nO⇒ nC:nH:nO

+Dựa vào tỉ lệ số mol để tìm ra CTĐG+Nhận xét tỉ lệ số mol của CO2 và H2O để xác định loại este ⇒ CT của esteBài tập: Đốt cháy hoàn toàn 6,8g một este no đơn chức có chứa vòng benzen thu được CO2 và H2O Hấp thụ toàn bộ sản phẩm vào lượng dư Ca(OH)2 thấy khối lượng bình tăng thêm 21,2 g và xuất hiện 40g kết tủa Xác định CTPT và CTCT có thể có của A?

Bài giải:

Khối lượng bình tăng = khối lượng CO2+ khối lượng H2O

Mà nCO2 = nCaCO3 = 0,4 mol ⇒ nc = 0,4 mol

⇒mH2O = 21,2- 44x0,4 = 3,6g ⇒nH2O = 0,2 mol ⇒ nH = 0,4 mol

⇒nO = (6,8- (12x0,4 + 1x0,4))/16 = 0,1 mol

Gọi CTPT của X là CxHyOz ⇒ x:y:z = nC:nH:nO = 0,4:0,4:0,1 = 4:4:1

⇒CTĐG X là (C4H4O)n mà X là este đơn chức nên n = 2⇒ CTPT X là C8H8O2

CTCT của este: CH3COOC6H5, HCOOC6H4CH3

Bài tập: có một hỗn hợp Z gồm hai este X và Y là este no đơn chức Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol Z toàn bộ

sản phẩm thu được hấp thụ hết vào lượng dư Ba(OH)2 thấy khối lượng bình tăng thêm 22,35g và trong bình xuất hiện 73,875 g kết tủa

a, Xác định CTCT và CTPT biết rằng tỉ lệ My:Mx= 18,5:15

b, cho 15,25 g Z phản ứng với 680ml dung dịch Ba(OH)2 0,5M Lượng dư Ba(OH)2 được trung hòa bằng 50ml dung dịch HCL 2M Tính thành phân % mỗi este trong Z

Dạng 4: Xác định CTPT và CTCT dựa vào phản ứng cháy

Phương pháp: +Gọi CT chung của este

+Este no đơn chức có công thức tổng quát là CnH2nO2 (n>=2)+Este đơn chức công thức tổng quát là CxHyO2

+Khi đốt cháy 1 este có nCO2 = nH2O → este đó là este đơn chức mạch hở

+Khi đốt cháy 1 este có nCO2 > nH2O → este đó là este ko no,có mạch vòng hoặc là este đa chức

+Với đầu bài cho dữ kiện este là đồng phân nhóm chức của este no đơn chức ta có thể tính tổng số nguyên tử cacbon trong este dựa vào công thức tổng quát của axit đồng phân CnH2nO2

+Với 1 este no đơn chức neste = nO2 có trong este

Lưu ý :Khi đốt este không bao giờ thu được nCO2 < nH2O

Với bài tập này chúng ta cũng có thể sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố để suy ra tỉ lệ số mol →CTPTSai lầm học sinh:+ Xác định sai công thức của Este

+ Tính sai số mol của H và O trong hợp chất+ Lập tỉ lệ số mol suy trực tiếp ra CT chung của este không qua CTĐG

Bài tập tương tự: Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam hỗn hợp hai este đồng phân, thu được 6,72 lít CO2 (đktc) và

5,4 gam H2O CTPT của hai este?

CTĐG đồng thời cũng là CTPT của hai este là C3H6O2

Bài tập tượng tự : Đốt cháy hoàn toàn 2,28 gam 1 hợp chất hữu cơ X cần 3,36 lít oxi ( dktc) thu được CO2

và hơi H2O có tỉ lệ thể tích 6:5 Tìm CTPT của X?

Bài tập:

Dạng 5:Tìm công thức phân tử của hỗn hợp 2 este đơn chức đồng phân mạch hở A,B

Phương pháp:

Nếu hai este là đồng phân của nhau ta xác định khối lượng phân tử của este

⇒ CTCT dựa vào cách viết đồng phân

+Nếu A B tạo bởi 2 axit đồng phân thì khi thủy phân tạo ra 2 muối đồng phân và 2 do đó dặt công thức phân tử là RCOOR’

Bài tập: Cho hỗn hợp E gồm 2 este đồng phân X,Y đốt cháy hoàn toàn E được VCO2 =V Hơi H2O.Biết cần vừa

đủ 45 ml dd NaOH 1M để xà phòng hòa 3,33g E CTCT thu gọn của X, Y là?

Bài giải:

Vì thể tích CO2 bằng thể tích hơi H2O do đó ta thấy nCO2 = nH2O ⇒ X,Y là este no đơn chức.

nNaOH = 0,045mol = neste ⇒ M este = 3,33/0,045=74

vậy CTPT của este là: C3H6O2

CTCT: CH3COOCH3 và HCOOC2H5

Bài tập tương tự: Hai este A và B no đơn chức là đồng phân của nhau Để xà phòng hóa hoàn toàn 33,3g

hỗn hợp hai este trên cần 450 ml dung dịch NaOH 1 M Các muối sinh ra được sấy đến khan và cân được 32,7 g

Xác định CTCT của A và B

Bài tập 2: cho 14,8 gam một hỗn hợp hai este đồng phân của nhau bay hơi ở điều kiện thích hợp kết quả thu

được một thể tích hơi đúng bằng thể tích của 6,4 g oxi trong cùng điều kiện khi đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai este trên thu được sản phẩm phản ứng là CO2 và H2O với tủ lệ về thể tích là 1: 1 Tìm CTCT của hai este?

Xác định công thức cấu tạo của este dựa vào phương pháp biện luận:

Dạng 7: Xác định công thức cấu tạo của este hữu cơ 2 nhóm chức mạch hở

Xà phòng hóa một este hữu cơ đầu bài cho một trong các dữ kiện sau:

1 Một muối và hai rượu → Axit trong công thức cấu tạo của este là axit hai chức:

Ví dụ:

COOR COONa

R2 + 2NaOH → R2 + ROH + R1OH

COOR1 COONa

nOHˉ = 2neste = ∑ nrượu ; nmuối = neste

Bài tập áp dụng: Hợp chất hữu cơ X chứa một loại nhóm chức có công thức phân tử C8H14O4 Khi thủy phân trong dung dịch NaOH thu được một muối và hỗn hợp hai rượu A và B Phân tử rượu B có số nguyên tử cacbon nhiều gấp đôi phân tử rượu A Khi đun nóng với H2SO4 đặc, A cho một olefin và B cho 2 olefin đồng phân Tìm công thức cấu tạo của X

Giải

- X + NaOH → muối + 2 rượu Vậy X là este của axit có hai nhóm chức –COOH

- Có công thức:

COOR1

R C8H14O4

COOR2

- Hai rượu A, B đều tạo ra olefin → A, B ít nhất có hai nguyên tử các bon trong phân tử

- Phân tử X có 8 C; có 2 nhóm –COO-, rượu B có số nguyên tử cacbon gấp đôi rượu A Vậy A chỉ có thể có hai nguyên tử C (C4H9OH)

- Axit đã ta05 ra este X là axit oxalic ( HOOC-COOH)

- Rượu B có thể tạo hai olefin nên B phải là:

nOHˉ = 2neste = ∑ nmuối ; nrượu = neste

Bài tập áp dụng:

Một hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử C7H12O4 Biết X chỉ có 1 loại nhóm chức, khi cho 16 gam X tác dụng vừa đủ với 200 gam dung dịch NaOH 4% thì thu được một rượu Y và 17,8 gam hỗn hợp hai muối Xác định công thức cấu tạo thu gọn của X

Dạng 8: Xác định công thức cấu tạo của este hữu cơ 2 chức mạch vòng

Xà phòng hóa 1 este đầu bài cho các dữ kiện sau:

(1) Số mol este bằng ½ số mol bazơ kiềm Theo đầu bài tỉ lệ số mol este bằng ½ số mol kiềm, suy ra este có hai nhóm este và có thể thuộc các loại sau:

R(COOR’)2; (RCOO)2R’; R(COO)2R’.

Nếu đầu bài cho nrượu = nmuối thì chỉ có công thức R(COO)2R’ là thỏa mãn → este 2 chức mạch vòng của axit 2 chức và rượu 2 chức

(2) Một muối và một rượu este có công thức cấu tạo:

Xác định công thức cấu tạo của rượu và axit ( biết chúng có cấu tạo mạch thẳng) và từ đó viết công thức cấu tạo của este

Giải

công thức tổng quát của este là:

R(COO)2R’ + 2KOH → R(COOK)2 + R’(OH)2

0,0075mol 0,0015mol 0,0075mol 0,0075mol

Theo đầu bài: 0,0075 mol este có khối lượng 1,29g

1 mol este có khối lượng M g

→ M = 172g

0,0075 mol muối có khối lượng 1,665g

1 mol muối có khối lượng xg

→ x = 222g

M R(COOK)2= 222g → R = C4H8 Vậy axit hữu cơ có công thức C4H8(COOH)2.

Dạng 9 : Xác định công thức cấu tạo của este hữu cơ 3 chức mạch hở

Xà phòng hóa một este hữu cơ đầu bài cho một trang các dữ kiện sau:

(1) Ba muối và một rượu → Rượu trong công thức cấu tạo của este hữu cơ là rượu ba chức:

Ví dụ: RCOO-CH2 RCOONa CH2-OH

R1COOCH + 3NaOH → R1COONa + CH-OH

R2COOCH2 R2COONa CH2-OH

nOHˉ = 3neste = ∑ n3muối ; nrượu = neste

(2) Một muối và ba rượu → Axit trong công thức cấu tạo của este là axit ba chức

Ví dụ: COOR1 COONa R1OH

R COOR2 + 3NaOH → R COONa + R2OH

COOR3 COONa R3OH

Nếu đề bài không cho đủ dữ kiện để giải, ta giải theo cả hai trường hợp:

- Este của axit đơn chức và rượu 3 chức:

(RCOO)3R’ + 3NaOH → 3RCOONa + R’(OH)3

Dựa vào neste = 1/3 nmuối để rút ra R, tìm gốc hidrocacbon phù hợp

- Este của rượu đơn chức và axit 3 chức:

R(COOR’)3 + 3NaOH → R(COONa)3 + 3R’OH

Dựa vào nmuối = neste để rút ra R,tìm gốc hiđrocacbon phù hợp

Bài tập áp dụng: Cho 2,54 gam este A bay hơi trong một bình kín dung tích 0,6 lít, ở nhiệt dộ 136,5 C.ᵒ Người ta nhận thấy khi este bay hơi hết áp suất trong bình là 425,6mmHg

Để thủy phân 25,4gam este A cần dung 200 gam dung dịch NaOH 6% Mặt khác khi thủy phân 6,35 gam este A bằng xút thì thu dược 7,05 gam muối duy nhất Xác định công thức cấu tạo của A, biết rằng một trong hai chất ( rượu hoặc axit) tạo thành este là đơn chức

Giải

neste thuỷ phân= 0,1; nNaOH= 0,3 → este 3 lần este

Như vậy có thể có hai trường hợp:

 Este của axit đơn chức và rượu đa chức (3 chức):

(R-COO)3R’ + 3NaOH → 3RCOONa + R’(OH)3 (1)

Theo (1) số mol este = 1/3 số mol muối

(6,35:254) = 1/3 (7.05:(R+67)) Rút ra R= 27

Nếu R là gốc no: CnH2n+1 = 14n + 1= 27 : loại

Nếu R là gốc không no có 1 nối đôi:

CnH2n-1 = 14n - 1= 27 → n=2

Vậy axit là CH2=CH-COOH axit acrylic

Theo khối lượng phân tử của este = 254= 71x3 + R’ → Rút ra R’=41 Nếu R’ là gốc no, hóa trị 3, ta có: CnH2n-1 = 14n - 1= 41 → n=3, đó là gốc của glixerin

 Este của rượu đơn chức và axit đa chức (3 chức)

R-(COOR’)3 + 3 NaOH → R-(COONa)3 + 3R’OH (2)

Theo (2) số mol este bằng số mol muối:

(6,35: 254) =7,05 : (R + 3 x 67) Rút ra R= 81, ta thấy gốc R không phù hợp với bất cứ loại hidrocacbon nào Vậy loại trường hợp này.

Dạng 10 : Xác định công thức cấu tạo của este hữu cơ đơn chức và công thức các chất hữu cơ trong hỗn

hợp

Với đầu bài ch dữ kiện hai chất hữu cơ đơn chức mạch hở tác dụng với dung dịch kiềm cho:

1. Hai muối và một rượu: Ta có thể giải như sau:

RCOOR’ RCOOR’

Có khả năng hai chất hữu cơ đó là: (1) ; (2)

R1COOR’ R1COOH

a) Khi nrượu = nNaOH hai chất hữu cơ đó là este có công thức tổng quát (1).

b) Khi nrượu < nNaOH hai chất hữu cơ đó là: một chất là este, một chất là axit có công thức tổng quát (2)

2. Một muối và hai rượu: Có những khả năng 2 chất hữu cơ đó là:

- Một este và một rượu có gốc hidrocacbon giống rượu trong este

- Một este và một axit có gốc hidrocacbon giống axit trong este

- Một axit và một rượu

3. Một muối và hai rượu: Có những khả năng 2 chất hữu cơ đó là:

RCOOR’ hay RCOOR’

RCOOR1 R1OH

Bài tập áp dụng: Cho hỗn hợp A gồm hai chất hữu cơ no, đơn chức chứa các nguyên tố C,H,O tác dụng vừa đủ với 20 ml dung dịch NaOH 2M, thu được một muối và một rượu Đun nóng lượng rượu thu được ở trên với H2SO4 đặc ở 170 C, tạo ra 369,6ml olefin khí ở 27,3 C và 1 atm Nếu đốt cháyᵒ ᵒhoàn toàn lượng hỗn hợp A ở trên rồi cho sản phẩm qua bình CaO dư thì khối lượng bình tăng thêm 7,75g Tìm công thức phân tử, công thức cấu tạo và thành phần phần trăm số mol của các chất trong

A Biết hiệu suất phản ứng là 100%

Giải

n NaOH= 0,04 ; nolefin= 0,015 mol

Vì phản ứng tạo ra 1 muối và 1 rượu nên trong a có thể có:

(a) Một este và một rượu có gốc hidrocacbon giống rượu trong este

(b) Một este và một axit có gốc hidrocacbon giống axit trong este

(c) Một axit và một rượu

Trường hợp (a): Đặt R’OH = x mol; RCOOR’= y mol

R’OH + NaOH → không xảy ra phản ứng

xmol

R’COOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH

y mol ymol ymol ymol

số mol rượu sau phản ứng = x + y

CmH2m+1OH 170 C,H ᵒ

2SO4 đ CmH2m + H2O (x+y)mol (x+y)mol

Theo đề ra: x+y = 0,015 mol

Phản ứng đốt cháy A: RCOOR’ hay CnH2n+1COO CmH2m+1

RCOOH hay CnH2n+1COOH

Cn+m+1H2(n+m+1)O2 + (3n+3m+1)/2 O2 t C ᵒ (n+m+1)CO2 + (n+m+1)H2O

xmol (n+m+1)xmol (n+m+1)xmol

Cn+1H2(n+1)O2 + (3n+1)/2 O2 t C ᵒ (n+1)CO2 + (n+1)H2O

ymol (n+1)ymol (n+1)ymol

Trường hợp (c): Đặt R’OH = x mol; RCOOH= y mol

R’OH + NaOH → không xảy ra phản ứng

xmol

R’COOH + NaOH → RCOONa + H2O

y mol ymol ymol ymol

số mol rượu sau phản ứng = x + y

CmH2m+1OH 170 C,H ᵒ

2SO4 đ CmH2m + H2O xmol xmol

Ta có: x = 0,015 ; y = 0,04

Phản ứng đốt cháy:

Axit: CnH2nO2 + ½(3n-2) O2 → nCO2 + nH2O

0.04 mol 0,04n mol 0,04n mol

Rượu: CmH2mO + ½(3m-1) O2 → mCO2 + mH2O

0,015mol 0,015m mol 0,015m mol

62(0,04n +0,015m) = 7,75 Giải ra n và m đều là số thập phân nên loại

Một số bài tập tự giải:

1 Cho 21,8 gam chất hữu cơ a chỉ chứa một loại nhóm chức tác dụng với 1 lít dung dịch NaOH 0,5M

thu được 24,6 gam muối và 0.1 mol rượu B Lượng NaOH dư có thể trung hòa hết 0,5 lít dung dịch HCl 0,4M Cho biết công thức cấu tạo thu gọn của A?

2 Một chất hữu cơ gồm ba nguyên tố C,H,O Đốt cháy hoàn toàn 14,6 gam A thu được 35,4 gam hỗn hợp CO2 và H2O Phần trăm theo khối lượng của oxi trong hỗn hợp CO2 và H2O là 76,84 %

a) Tìm công thức phân tử của A, biết rằng khối lượng phân tử của A< 160 đvc

b) Lấy 21,9 gam a cho phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH thu dược một muối và 13,8 gam một rượu Biết rằng A mạch hở, trong rượu không có nhóm chức khác, hãy xác địng công thức cấu tạo

có thể có của

3 Cho hợp chất X(C,H,O) mạch thẳng, chỉ chứa một loại nhóm chức, tác dụng vừa hết 152,5 ml dung dịch NaOH 25% có d = 1,28 g/ml Sauk hi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch A chứa một muối của axit hữu cơ, hai rượu đơn chức no, no đồng đẳng lien tiếp.Để trung hòa hoàn toàn dung dịch A cần dung 255ml dung dịch HCl 4M Cô cạn dung dịch sau khi trung hòa thì thu được hỗn hợp hai rượu có tỉ khối so với H2 là 26,5 và 78,67 gam hỗn hợp muối khan

Biết tỉ lệ mol của X và hai rượu là 1:1:1