BIEN LUAN TIM CONG THUC CUA MUOI 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

Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hóa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương



BIỆN 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

(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 :

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

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  - 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 HCOOH3NCH3 (metylamoni fomat) hoặc

CH3COONH4 (amoni axetat)

Phương trình phản ứng minh họa : HCOOH3NCH3  NaOH  HCOONa  CH3NH2  H2O HCOOH3NCH3  HCl  HCOOH  CH3NH3Cl

CH3COONH4  NaOH  CH3COONa  NH3  H2O

CH3COONH4  HCl  CH3COOH  NH4Cl

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 :

(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

(Đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm

2010)

C2H5NH3NO3 (etylamoni nitrat) hoặc (CH3)2NH2NO3 (đimetylamoni nitrat); Y là

Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng 1

CH3COOH3NCH3 C2H5COONH4

HCOOH và C2H5NH2 HCOOH và (CH3)2NH

CH3NH2

C2H5COOH và NH3

C2H5NH2 (etyl amin) hoặc (CH3)2NH2 (đimetyl

amin), có khối lượng phân tử là 45 đvC Phương

trình phản ứng :

C2H5NH3NO3  NaOH  C2H5NH2  NaNO3  H2O

(CH3)2 NH2NO3  NaOH  (CH3 )2 NH  NaNO3 

H2O

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

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 :

(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

Y thu được khối lượng muối khan là :

(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

CH3COONH4  NaOH  CH3COONa  NH3  H2O

x (mol)  x (mol) muối amoni của axit cacbonic, chứa gốc CO 2

HCOOH3NCH3  NaOH  HCOONa  CH3NH2  H2O

để liên kết với hai gốc amoni

Số công thức cấu tạo của X thỏa mãn là 3 :



n  0,2

y (mol) 

x  y  0,2

y (mol)

x  0,05

C   

27,5

17x  31y 

cạn dung dịch Y thu được khối lượng muối khan

là : mmuoái  m

23 CO_

O

,Na 0,05.82

 m

0,15.68

 14,3 gam

NH

2

O

H3N

O

C O O

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

8,

2

0,

8

(Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2009)

2 Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hĩa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương

n

2

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

(COONH )  2NaOH  (COONa)  2NH  2H O

Chất rắn thu được là NaOOC–COONa và cĩ thể

cịn NaOH dư

Theo bảo tồn nguyên tố C và Na, ta cĩ : bằng 2, hoặc nếu cĩ 3 nguyên tử C thì phải là  (COONa) 

n(COONH )  0,1 (CH3)3N Nhưng nếu Y là (CH3)3N thì số nguyên

tử H trong X phải lớn hơn 9 (loại) Vậy X phải là 

2 4 2

 NaOH dư ,N_aO2H ba_n ,đầu

2ON

)2

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



chất rắn

,0,21.,40  17,4 gam

2

NaOH dư

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 :

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

nCH CHCOONa  nCH CHCOOH NCH  10,3 

0,1 103

mCH CHCOONa 0,1.94 9, 4

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

Nam Định, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn :

X (C4H11NO2 )  NaOH  Y  Suy ra Y là (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 :

NH3 hoặc amin, X là muối amoni

Theo giả thiết, ta cĩ :

nH

 0,15

(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Quỳnh Lưu

1

– Nghệ An, năm học 2012 – 2013)

M( Y, H 2 )





Y

0,25

 19,2

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

MY  45, Y là C2H5NH2 hoặc (CH3 )2 NH



  CH3COOH3NC2H5

X là 

 CH3COOH2N(CH3 )2

Ta cĩ :

 m

Biên soạn : Thầy giáo Nguyễn Minh Tuấn – Tổ Hĩa – Trường THPT Chuyên Hùng Vương

OOC  COO  Cịn 2 nguyên tử N và 8

  CH3 COONa X Y

nguyên tử H sẽ tương ứng với hai gốc NH4

 NaOH dư ,N_aO2H ba_n ,đầu

Trên bước đường thành cơng khơng cĩ dấu chân của kẻ lười biếng 3

3 2 3



chất rắn ,_2_,

,

2 5 3 3 3 2 2 3

2

n

 mchất rắn  0,,12.,82 

0,,12.,40  12, 2 gam

mCH3COONa mNaOH dư

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  CH  NH 

,

Ví dụ 9: Chất hữu cơ X cĩ cơng thức phân tử

C2H8N2O3 Cho 3,24 gam X tác dụng với 500 ml phần cịn lại là CO3 chính là gốc CO3 Vậy 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:

(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Minh Khai

–

Hà Tĩnh, năm học 2013 – 2014)

Hướng dẫn :

cơng thức cấu tạo của X là CH2 (NH3 )2 CO3 Phương trình phản ứng :

CH2 (NH3)2 CO3  2KOH  CH2 (NH2 )2  K2CO3  2H2O

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:

C2H8N2O3 (X) tác dụng với dung dịch KOH thu nK CO  nCH (NH )

CO

 0,15 được chất hữu cơ Y đơn chức, chứng tỏ X là  2 3 2 3 2 3

muối amoni tạo bởi NH3 hoặc amin đơn chức

Như vậy, gốc axit trong X cĩ 1 nguyên tử N và 3 

KOH dư

2ba_n

,đầu 0,4

ç

K2 CO3 0,15

nguyên tử O, đĩ là NO3 Suy ra cơng thức cấu  m  0,15.138  0,1.56  26,3 gam tạo của X là C2H5NH3NO3 (etylamoni nitrat) m

K2CO3

m KOH dư

hoặc (CH3)2NH2NO3 (đimetylamoni nitrat)

Theo bảo tồn nguyên tố gốc NO  và bảo tồn

3

nguyên tố K, ta cĩ :

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

KNO

nC H NH NO hoặc (CH ) NH NO 0,

03 nĩng chất rắn đến khối lượng khơng đổi thì được



 KOH dư



 n

,K_OH

2ba_n

đ,ầu

0,05

 n

çKNO3 0,03

 0,

 mchất rắn  0,,_023.1_,01 

0,_,022._,56  4,15 gam

(Đề thi thử Đại học lần 4 – THPT Quỳnh Lưu 1

m KNO3 mKOH dư

– Nghệ An, năm học 2011 – 2012)

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 :

Hướng dẫn :

X có công 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 có chứa 2 nguyên tử N nên X có hai gốc amoni Do đó gốc axit trong X phải là

CO 2 để liên kết với 2 gốc amoni Suy ra X có

3

(Đề thi thử Đại học lần 4 – THPT Chuyên

– Đại học Vinh, năm học 2012 –

2013)

Hướng dẫn :

công thức cấu tạo là (CH3NH3)2CO3

(metylamoni cacbonat) hoặc H4NCO3H3NC2H5

hoặc H4NCO3H2N(CH3)2 Chất rắn thu được chứa Na2CO3 ngoài ra còn có thể có NaOH dư

4 Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng

3 3 3 3 3 3 4

X

Theo bảo tồn gốc cacbonat và Na, ta cĩ : dịch NaOH, giải phĩng khí Chất Y cĩ phản ứng

trùng ngưng Các chất X và Y lần lượt là n

Na2 CO3  n  18,6  0,15

mol

124

A vinylamoni fomat và amoni acrylat

NaOH dư  n

,N_aO

2H ba_n

,đầu

 2.n ,N2a2 C

,O3

 0,1 mol

B.amoni acrylat và axit 2-aminopropionic

C axit 2-aminopropionic và amoni acrylat

chất rắn

0,,21.,40  19,9 gam

D axit 2-aminopropionic

và axit 3-aminopropionic

mNa2CO3 mNaOH dư

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:

(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 :

(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

0,2M Sau phản ứng cơ cạn dung dịch thu được

m gam chất rắn Y Giá trị m là :

(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

nK CO

n(CH NH CO , CH NH CO H N) 0,1

n

 KOH dư {KO

H

144K22

C

4O433

dung dịch NaOH 0,75M rồi cơ cạn dung dịch thu

 mchất rắn  014,142.143483 

014,4025.45463  16,6 gam

m K2CO3 mKOH dư

4 Bài tập vận dụng

được sau phản ứng, thu được m gam chất rắn Giá trị của m là

(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT

 n

 m

Câu 1: Hai hợp chất hữu cơ X và Y có cùng

công thức phân tử là C3H7NO2, đều là chất rắn ở

điều kiện thường Chất X phản ứng với dung

Chu Văn An – Hà Nội, năm học 2012 – 2013)

Câu 5: Cho 14,4 gam CH8O3N2 phản ứng hoàn toàn với 400 ml dung dịch KOH 1M Cô cạn

Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng 5

dung 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)

6 Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng