Tai lieu este lipit

Chuyên đề I Este – Lipit Chủ đề I.1 Este I.1.A Lý thuyết I.1.A.1 Khái niệm Este I.1.A.1.a Khái niệm Khi thay nhóm –OH nhóm cacboxyl axit cacboxylic nhóm –OR’ este O R-C O R-C OH OR' I.1.A.1.b Công thức tổng quát * Este đơn chức: RCOOR’ (R’ khác H) R’OCOR, Cx H y Oz - Este no, đơn chức, mạch hở: Cm H 2m+1COOCn H 2n+1 (m ≥ 0; n ≥ 1) Cn H 2n O2 (n≥2) VD: CH3COOC2 H5 , HCOOC6 H5 , C2 H5COOCH ,… - Este không no (chứa nối đôi C=C), đơn chức, mạch hở: Cn H 2n-2O2 (n ≥ 3) VD: CH =CH-COOCH3 , HCOOCH=CH , * Este hai chức (đieste): - Este tạo axit hai chức ancol đơn chức: R(COOR')2 VD: CH (COOCH3 ) , (COOC2 H5 ) , - Este tạo axit đơn chức ancol hai chức: (RCOO) R' VD: (CH =CH-COO) 2C2 H , (CH3COO) 2C3H , * Este ba chức (trieste): - Este tạo axit đơn chức glixerol (RCOO)3C3H5 VD: (CH3COO)3C3H5 , (C17 H33COO)3C3H , - Este tạo axit ba chức ancol đơn chức: R(COOR')3 VD: CH (COOCH3 )-CH(COOCH3 )-CH (COOC2 H ) I.1.A.1.c Đồng phân Este C2 H 4O Axit Tạp chức C3H 6O2 HCOOCH3 (hoặc CH3 -O-CHO ) CH 3COOH HO-CH -CHO Este HCOOC2 H5 CH3COOCH3 Axit C2 H5COOH Tạp chức HOCH -CH -CHO , CH3 -CHOH-CHO , … HCOOCH 2CH=CH , HCOOCH=CH-CH , HCOOCH(CH3 )=CH , Este C4 H O2 C7 H O (vòng thơm) CH3COOCH=CH , CH =CH-COO-CH3 CH3 -CH=CH-COOH, CH =CH-CH -COOH, Axit Các hợp chất tạp chức khác HCOO-C6 H5 Este C6 H5 -COOH Axit Tạp chức C8 H8O2 (vòng thơm) Este HO-C6 H -CHO (o, m, p) HCOO-CH -C6 H5 , HCOO-C6 H -CH3 (o, m, p), CH3COOC6 H5 , C6 H5COOCH3 C6 H5 -CH -COOH , CH3 -C6 H5 -COOH (o, m, p) Axit Các hợp chất tạp chức khác I.1.A.1.d Danh pháp Tên este = Tên gốc hidrocacbon R’ + Tên gốc axit (thay đuôi ic = at) VD: CH3COOC2 H5 HCOOCH3 CH − : Etyl axetat CH =CHCOOCH3 : Metyl acrylat : Metyl fomat CH3COOCH=CH : Vinyl axetat Tên gốc R’ Metyl Tên gốc axit Fomat C2 H5 − Etyl HCOOCH 3COO- CH3CH 2CH- Propyl C2 H5COO- Propionat (CH3 )2CH- Isopropyl CH3CH 2CH 2COO- Butirat CH =CH- Vinyl CH =CHCOO- Acrylat CH =CH-CH - Anlyl CH =C(CH3 )-COO- Metacrylat (CH3 ) 2CH-CH -CH - Isoamyl Oxalat C6 H - Phenyl -OOC-COOC6 H5 -COO- C6 H -CH - Benzyl -OOC-(CH ) -COO- Ađipat Axetat Benzoat I.1.A.2: Tính chất vật lý - Là chất lỏng rắn nhiệt độ thường - Ít tan nước, tan nhiều dung mơi hữu - Nhiệt độ sôi: Este < Ancol < Axit (cùng số C) Nguyên nhân: Este không tạo liên kết H liên phân tử giống ancol hay axit - Các este thường có mùi thơm đặc trưng VD: Isoamyl axetat Etyl butirat : Mùi chuối chín Benzyl axetat : Mùi hoa nhài : Mùi dứa Etyl fomat : Mùi đào chín I.1.A.3: Tính chất hóa học I.1.A.3.a: Phản ứng thủy phân - Phản ứng thủy phân môi trường axit: RCOOR' + H2O H2SO4 , t o RCOOH + R'OH Chú ý: Phản ứng thuận nghịch, xảy chậm H2SO4 , t o VD: CH3COOC2 H5 + H2O CH3COOH + C2 H5OH - Phản ứng thủy phân mơi trường bazơ (phản ứng xà phòng hóa): t RCOOR' + NaOH ⎯⎯ → RCOONa + R'OH o - Một số phản ứng thủy phân đặc biệt: t → RCOONa + CH 3CHO + RCOOCH=CH + NaOH ⎯⎯ o t RCOO-C(CH )=CH + NaOH ⎯⎯ → RCOONa + CH -CO-CH o t → RCOONa + R -CH -CO-R Tổng quát: RCOOC(R1 )=CHR + NaOH ⎯⎯ o ( R H sản phẩm andehit, R gốc ankyl sản phẩm xeton) t → RCOONa + R'C H 4ONa + H 2O + RCOOC6 H R' + 2NaOH ⎯⎯ o Ghi nhớ: Khi cho este đơn chức phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1:2 cô cạn dung dịch sau phản ứng thu phần chứa nước este phenol Đồng thời, làm tập este phenol thường áp dụng BTKL: meste + mNaOH = mchất rắn + mnước t → 2RCOONa + R'(OH) ⇒ M R = + (RCOO) R' + 2NaOH ⎯⎯ o t → R(COONa) + 2R'OH ⇒ M R' = + R(COOR') + 2NaOH ⎯⎯ o M R1 + M R 2 MR' + MR' 2 t → 3RCOONa + C3H (OH) ⇒ M R = + (RCOO)3C3H + 3NaOH ⎯⎯ o M R1 + M R + M R 3 Nếu sau phản ứng thủy phân thu glixerol hai muối M R = 2M R1 + M R Dạng tập thường áp dụng ĐLBTKL mtrieste + mNaOH = mrắn + mglixerol I.1.A.3.b: Phản ứng oxi hóa - Đốt cháy este đơn chức: y y to C x H y O + (x+ -1)O ⎯⎯ → xCO + H O - Đốt cháy este no đơn chức mạch hở: C n H 2n O + 3n-2 to O ⎯⎯ → nCO + nH 2O Vậy đốt cháy este thu n CO2 = n H2O ⇔ este no đơn chức mạch hở Ghi nhớ: Khi đốt cháy chất hữu X có cơng thức Cx H y Oz ta có nCO2 -n H2O = (a-1)n X Trong a tổng số π số vòng hợp chất ( a = π + v = 2x + - y ) Cơng thức áp dụng toán este I.1.A.3.c: Phản ứng gốc hidrocacbon - Gốc hidrocacbon không no: phản ứng cộng ( H , Br2 ), phản ứng trùng hợp, Ni, t → CH 3COOCH -CH VD: CH 3COOCH=CH + H ⎯⎯⎯ o - Phản ứng gốc HCOO-: phản ứng tráng gương, phản ứng oxi hóa brom, I.1.A.4: Điều chế - Ứng dụng I.1.A.4.a: Điều chế - Este ancol: điều chế cách đun hồi lưu ancol với axit hữu cơ, có xúc tác H 2SO4 , phản ứng gọi phản ứng este hóa RCOOH + R'OH H2SO4 , t o RCOOR' + H2O - Este phenol: cho phenol phản ứng trực tiếp với axit mà sử dụng anhidrit clorua axit t C6 H 5OH + (CH 3CO) 2O ⎯⎯ → CH 3COOC6 H + CH 3COOH o I.1.A.4.b: Ứng dụng - Este sử dụng làm dung môi (pha sơn tổng hợp) - Poli (metyl acrylat) poli (metyl metacrylat) dùng làm thủy tinh hữu - Sử dụng để tạo mùi hương bánh kẹo, nước giải khát, mĩ phẩm,… I.1.B Phân loại phương pháp giải tập Dạng I.1.1 Bài tập lý thuyết I.1.1.A Các điểm cần lưu ý - Viết đồng phân este - So sánh nhiệt độ sôi este hợp chất khác - Xác định công thức este, gọi tên este - Lưu ý nhận dạng este: + Este làm màu dung dịch brom: este khơng no este có gốc HCOO- + Este có khả trùng hợp: este khơng no + Este tác dụng với AgNO3 NH : este có gốc HCOO- -C≡CH + Este thủy phân andehit, xeton, tạo muối,… + Este thủy phân sản phẩm tráng gương: HCOO- -COO-CH=C- I.1.1.B Bài tập ví dụ VD1: Chất sau khơng phải este? A HCOOCH3 B C2 H5OC2 H5 C CH3OCOCH3 D C3H5 ( COOCH3 )3 Lời giải: Nhận thấy hợp chất C2 H OCH khơng có nhóm chức COO este Vậy đáp án B Chú ý cách viết cơng thức este dạng RCOOR' , ROOCR' , ROCOR' VD2: Vinyl axetat có cơng thức cấu tạo thu gọn A CH3COOCH -CH3 B CH3COOCH3 C CH3COOCH=CH D CH =CH-COOCH Lời giải: Gốc vinyl -CH=CH ; gốc axetat CH 3COO- Vậy đáp án C Bài tập dễ nhầm với đáp án CH =CH-COOCH Chất có tên gọi Metyl acrylat VD3: Ứng với CTPT C4 H8O2 có đồng phân cấu tạo phản ứng với NaOH không phản ứng với Na? A B C D Lời giải: Ứng với công thức C4 H8O2 , chất phản ứng với NaOH không phản ứng với Na este Chúng ta viết đồng phân este sau: C2 H5 -COO-CH3 , CH3 -COO-C2 H5 , HCOOCH 2CH 2CH3 , HCOOCH(CH3 )-CH3 Vậy đáp án B (4 đồng phân) VD4: Trong chất sau, chất có nhiệt độ sôi thấp A C3H OH B CH3COOC2 H5 C C2 H5COOH D CH3COOCH3 Lời giải: - Nhiệt độ sôi CH3COOCH3 < CH3COOC2 H5 (do phân tử khối nhỏ hơn) - Nhiệt độ sôi CH3COOCH3 < C3H OH < C2 H5COOH (do este khơng có liên kết H liên phân tử) Vậy đáp án D VD5: Thủy phân este X ( C4 H O ) môi trường axit thu hỗn hợp sản phẩm khơng có phản ứng tráng gương CTCT X A CH3COOCH=CH B HCOOCH 2CH=CH C HCOOCH=CH-CH D CH =CHCOOCH3 Lời giải : Thủy phân este thu sản phẩm tráng gương có dạng HCOO- -COOCH=C- Vậy chất thủy phân không cho sản phẩm tráng gương cấu tạo Đáp án D VD6: Thủy phân este X ( C8 H8O2 ) chứa vòng benzen môi trường kiềm thu muối nước Số đồng phân X thỏa mãn A B C D Lời giải : Thủy phân este đơn chức thu hai muối nước nên X có dạng RCOO-C6 H -R' Số đồng phân C8 H8O2 thỏa mãn CH3COOC6 H5 , HCOO-C6 H -CH3 (o, m, p) Đáp án A Dạng I.1.2: Bài tập phản ứng thủy phân este I.1.2.A Các điểm cần lưu ý - Viết trình thủy phân este mơi trường axit kiềm Nắm đặc điểm phản ứng - Thành thạo cơng thức tính tốn số mol, khối lượng, thể tích, tỉ khối, - Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng, tăng giảm khối lượng, bảo toàn nguyên tố - Vận dụng kĩ thuật quy đổi, công thức trung bình thao tác biện luận, giới hạn, để giải toán * Chú ý: thủy phân este môi trường kiềm dư, cô cạn dung dịch sau phản ứng kiềm dư (KOH, NaOH) lại chất rắn I.1.2.B Bài tập ví dụ VD1: Cho m gam CH3COOC2 H5 phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH thu 4,6 gam C2 H5OH Giá trị m A 8,0 Lời giải: B 8,8 C 4,4 D 17,6 CH3COOC2 H5 0,1 mol + NaOH t ⎯⎯ → o CH 3COONa + C2 H5OH 4,6 = 0,1 mol n C2H5OH = 46 ⎯ ⎯ Vậy mCH3COOC2H5 = 0,1.88 = 8,8 gam Đáp án B VD2: Cho m gam CH3COOCH=CH phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH thu 4,1 gam muối a gam hợp chất hữu X Giá trị a A 4,6 B 4,4 C 2,3 D 2,2 Lời giải: CH3COOC2 H3 + NaOH t ⎯⎯ → o CH 3COONa 4,1 = 0,05 mol 82 + CH3CHO → 0,05 mol Vậy a = mCH3CHO = 0,05.44 = 2,2 gam Đáp án D VD3: Xà phòng hóa hồn tồn 4,4 gam etyl axetat 100ml dung dịch NaOH 1M Sau phản ứng xảy hồn tồn, cạn dung dịch thu chất rắn khan có khối lượng A 6,1 gam B 61 gam C 4,1 gam D 41 gam Lời giải: n CH3COOC2H5 = 4,4 = 0,05 mol; n NaOH = 0,1.1 = 0,1 mol 88 to CH3COOC2 H5 + + NaOH ⎯⎯ → CH 3COONa Ban đầu 0,05 mol 0,1 mol Phản ứng 0,05 mol → 0,05 mol → 0,05 mol → Sau phản ứng 0,05 mol 0,05 mol Cô cạn dung dịch sau phản ứng lại chất rắn CH 3COONa NaOH dư C2 H5OH 0,05 mol 0,05 mol Vậy khối lượng rắn khan mCH3COONa + m NaOH = 0,05.82+0,05.40 = 6,1 gam Đáp án A VD4: Thủy phân hoàn toàn 6,0 gam este đơn chức X thu 3,2 gam CH 3OH muối axit hữu Công thức X là: A CH3COOCH3 B HCOOCH3 C C2 H5COOCH3 D C2 H3COOCH3 Lời giải RCOOCH3 0,1 mol + NaOH ⎯ ⎯ t ⎯⎯ → o RCOONa + CH 3OH 3,2 = 0,1 mol 32 Khối lượng mol este M X = 6,0 = 60 gam hay M R + MCOOCH3 = 60 0,1 ⇒ M R = 60 – 59 =1 Vậy R H este X HCOOCH3 Đáp án B VD5: Thủy phân m gam este X đơn chức tác dụng vừa đủ 120 gam dung dịch NaOH 5%, sau phản ứng thu 14,1 gam muối axit hữu 4,8 gam ancol CTCT X A CH3COOC2 H5 B C2 H5COOCH3 C CH =CHCOOCH3 D HCOOCH 2CH=CH Lời giải: mNaOH = mdd C% = 120.5% = gam ⇒ nNaOH = = 0,15 mol 40 t RCOOR' NaOH RCOONa + ⎯⎯ → 0,15 mol 0,15 mol ⎯ ⎯ 0,15 mol ⎯⎯ → 14,1 MROONa = 0,15 = 94 ⇒ MR = 27 ⇒ R -CH=CH o + ⎯⎯ → R'OH 0,15 mol 4,8 MR′ OH = 0,15 = 32 ⇒ MR′ = 15 ⇒ R’ -CH3 Vậy este CH =CHCOOCH3 Đáp án C VD6: (ĐHB-07) X este no đơn chức có tỉ khối với CH 5,5 Nếu đem đun 2,2 gam este X với dung dịch NaOH dư thu 2,05 gam muối Công thức cấu tạo thu gọn X A HCOOCH 2CH 2CH3 B HCOOCH(CH3 )2 C C2 H5COOCH3 D CH3COOC2 H5 Lời giải: dX = 5,5  CH4 MX = 5,5  MX = 5,5.16 = 88 gam Gọi công thức X RCOOR’ MCH4 RCOOR' + NaOH t ⎯⎯ → o RCOONa + R'OH 2,2 = 0,025 mol 0,025 mol ⎯⎯ → 88 m 2,05 M RCOONa = = = 82 gam ⇒ M R =15 hay R gốc -CH3 Mà M X =88⇒ M R' = 29 ( -C H ) n 0,025 Vậy X CH3COOC2 H5 Đáp án D VD7: Cho 20 gam este X (có phân tử khối 100 đvC) tác dụng với 300 ml dung dịch NaOH 1M Sau phản ứng, cô cạn dung dịch thu 23,2 gam chất rắn khan CTCT X A CH =CHCH 2COOCH3 B CH3COOCH=CHCH C C2 H5COOCH=CH D CH =CHCOOC2 H5 Lời giải: M X = 100 gam ⇒ X este đơn chức (este chức nhỏ (COOCH3 ) có M = 118) nX = 20 = 0,2 mol Gọi công thức este RCOOR’ 100 RCOOR' Ban đầu nX = Phản ứng 20 = 0,2 mol 100 NaOH t ⎯⎯ → RCOONa + R'OH → 0,2 0,2 → 0,2 0,2 o 0,3.1 = 0,3 mol → 0,2 Sau phản ứng + 0,2 0,1 Cách 1: Chất rắn sau cô cạn dung dịch RCOONa NaOH dư mRCOONa = 23,2 − mNaOH dư = 23,2 − 0,1.40 = 19,2 gam ⇒MRCOONa = 19,2 0,2 = 96 gam ⇒ MR = 29 Như R -C H Biết M X = 100 ta tìm M R' = 27 hay R’ -C H Vậy este X C2 H5COOCH=CH Đáp án C Cách 2: Bảo tồn khối lượng ta có mR′ OH = meste + mNaOH − mrắn = 20 + 0,3.40 – 23,2 = 8,8 gam 8,8 MR′ OH = 0,2 = 44 gam ⇒ MR′ = 27 gam ⇒ R’ -C H (R’OH CH3CHO ) VD8: (ĐHA-09) Xà phòng hóa hồn tồn 1,99 gam hỗn hợp hai este dung dịch NaOH thu 2,05 gam muối axit cacboxylic 0,94 gam hỗn hợp ancol đồng đẳng Công thức hai este A CH3COOCH3 CH3COOC2 H5 B C2 H5COOCH3 C2 H5COOC2 H C CH3COOC2 H5 CH3COOC3H D HCOOCH3 HCOOC2 H5 Lời giải: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: meste + mNaOH = mmuối + mancol ⇒mNaOH = mmuối + mancol − meste = 2,05 + 0,94 − 1,99 = gam ⇒ nNaOH = 40 = 0,025 mol Gọi công thức hai este RCOOR1' RCOOR '2 , công thức trung bình RCOOR' RCOOR' + NaOH 0,025 mol t ⎯⎯ → ⎯⎯ → o RCOONa 0,025 mol m 2,05 = = 82 gam ⇒ M R = 15 ⇒ R gốc -CH3 n 0,025 0,94 M R'OH = = 37,6 gam ⇒ M R' = 37,6 – 17 = 20,6 0,025 M RCOONa = + ⎯⎯ → R'OH 0,025 mol M R′ < M R′ MR′ < 20,6 Mà R’ trung bình gốc R1' R '2 nghĩa phải có { hay { MR′2 > MR′ MR′2 > 20,6 Nhận xét: R1' gốc hidrocacbon có MR′1 < 20,6 nên R1' gốc -CH3 Và R1' OH R '2OH đồng đẳng nên R '2 -C H Vậy công thức este CH3COOCH3 CH3COOC2 H5 Đáp án A Dạng I.1.3: Bài tập phản ứng oxi hóa este I.1.3.A Các điểm cần lưu ý - Viết thành thạo phương trình phản ứng đốt cháy este - Dựa vào sản phẩm cháy để tìm cơng thức phân tử este - Sử dụng cơng thức trung bình với toán hỗn hợp este - Lưu ý đốt cháy este thu n CO2 = n H2O este no, đơn chức, mạch hở - Vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố,… I.1.3.B Bài tập ví dụ VD1: (ĐHA-11) Đốt cháy hoàn toàn 0,11 gam este X (tạo nên từ axit cacboxylic đơn chức ancol đơn chức) thu 0,22 gam CO 0,09 gam H 2O Số este đồng phân X A B C D Lời giải: 0,22 0,09 n CO2 = = 0,005 mol, n H2O = = 0,005 mol = n CO2 44 18 ⇒ X este no đơn chức mạch hở, CTPT X Cn H 2n O2 0,11 gam X có n C = n CO2 = 0,005mol  mC = 0,06gam ; n H = 2n H2O =0,01mol  mH = 0,01gam  m O =0,11 – 0,06 – 0,01 = 0,04 gam hay n O = 0,0025 mol Xét CTPT X ta có n : = n C :n O = 0,005 : 0,0025 ⇒n = Vậy X có CTPT C4 H8O2 , có đồng phân este Đáp án B VD2: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol este X cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư thu 20 gam kết tủa Công thức phân tử X A HCOOCH3 B CH3COOCH3 C HCOOC2 H5 D CH3COOC2 H5 Lời giải: Ca(OH)2 + CO ⎯⎯ → CaCO3 + H 2O muối Công thức cấu tạo thu gọn X A CH3OOC– ( CH2 )2 –COOC2 H5 B CH3COO– ( CH2 )2 –COOC2 H5 C CH3COO– ( CH2 )2 –OOCC2 H5 D CH3OOC–CH –COO–C3H Câu 57: Thuỷ phân hoàn toàn 0,2 mol este E cần dùng vừa đủ 100 gam dung dịch NaOH 24%, thu ancol 43,6 gam hỗn hợp muối hai axit cacboxylic đơn chức Hai axit A HCOOH CH3COOH B CH3COOH C2 H5COOH C C2 H5COOH C3H COOH D HCOOH C2 H5COOH Câu 58: Hợp chất hữu mạch hở X có cơng thức phân tử C6 H10O4 Thủy phân X tạo hai ancol đơn chức có số nguyên tử cacbon phân tử gấp đôi Công thức X A CH3OCO–CH –COOC2 H5 B C2 H5OCO–COOCH C CH3OCO–COOC3H D CH3OCO–CH –CH –COOC2 H Câu 59: Este X tạo thành từ etylen glicol hai axit cacboxylic đơn chức Trong phân tử este, số nguyên tử cacbon nhiều số nguyên tử oxi Khi cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) lượng NaOH phản ứng 10 gam Giá trị m A 14,5 B 17,5 C 15,5 D 16,5 Câu 60: Este X hợp chất thơm có cơng thức phân tử C9 H10 O Cho X tác dụng với dung dịch NaOH, tạo hai muối có phân tử khối lớn 80 Công thức cấu tạo thu gọn X A CH3COOCH C6 H5 B HCOOC6 H 4C2 H5 C C6 H 5COOC2 H D C2 H5COOC6 H Câu 61: Cho hỗn hợp X gồm hai chất hữu cơ, no đơn chức, mạch hở (chứa C, H, O) tác dụng vừa đủ với 20ml dung dịch NaOH 2M thu muối ancol Đun nóng lượng ancol thu với axit H 2SO4 đặc 170°C thu 0,015 mol anken (là chất khí điều kiện thường) Nếu đốt cháy lượng X cho sản phẩm qua bình đựng CaO dư khối lượng bình tăng 7,75 gam Biết phản ứng xảy hồn tồn Cơng thức phân tử chất có phân tử khối lớn X A C4 H8O2 B C5 H10 O C C3H 6O2 D C4 H10 O Câu 62: Cho 0,05 mol hỗn hợp este đơn chức X Y phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH thu hỗn hợp chất hữu Z Đốt cháy hoàn toàn Z thu 0,12 mol CO 0,03 mol Na 2CO3 Nếu làm bay hỗn hợp Z thu m gam chất rắn khan Giá trị m A 3,48 B 2,34 C 4,56 D 5,64 Câu 63: Cho hỗn hợp A gồm chất hữu mạch hở X, Y (chỉ chứa C, H, O M X