CHUYÊN đề 11 rượu axit este

a Phương pháp: Dựa vào các chất vật lý, hóa học được mô tả trong đề bài ta đoán được loại chất thích hợp cho các dẫn xuất dạng CxHyOz:  Tan nhiều trong nước hoặc nhiệt độ sôi cao, hoặc

3

Chuyeõn ủeà 11:

BÀI TẬP VỀ RƯỢU, AXIT CACBOXYLIC, ESTE

I- KIẾN THỨC CẦN NHỚ

1- Túm tắt cấu tạo và tớnh chất húa học của ancol, axit cacboxylic và este

Rượu

(Ancol)

1- Khỏi niệm và cụng thức tổng quỏt

Ancol là hợp chất hữu cơ cú nhúm – OH (hidroxyl) liờn kết

trờn nguyờn tử cacbon khụng chứa liờn kết đụi

x y

là gốc hidrocacbon C H trong đó: chỉ số nhóm -OH

 Khi đó biết đặc điểm của ancol:

+) Nếu rượu đơn chức: C Hn 2n 1 2k  OH (n 1)

 Tờn gọi của một số ancol (rượu) no đơn chức: CnH2n+1OH

n = 1  CH3OH: Metanol (rượu metylic)

n = 2  C2H5OH: etanol (rượu etylic)

n = 3  C3H7OH: propanol (rượu propylic)

n = 4  C4H9OH: butanol (rượu butylic)

n = 5  C5H11OH: pentanol (rượu pentylic)

v.v

Đối với cỏc đồng phõn ancol thỡ khi đọc tờn cú kốm theo

vị trớ nhúm -OH và vị trớ nhỏnh (nếu cú):

2- Cấu tạo và tớnh chất húa học:

 2CO2 + 3H2O

C3H8O3 + 3,5O2

0 t

 3CO2 + 4H2O

C3H6O + 4O2

0 t

Vớ dụ:

C2H5OH + Na  C2H5ONa + ẵ H2 

C2H4(OH)2 + 2Na  C2H2(ONa)2 + H2 

C3H5(OH)3 + 3Na  C3H5(ONa)3 + 1,5H2 

2.3- Tỏc dụng với axit hữu cơ (phản ứng este húa)

H SO2

Este

4 Axit

0 đặc, t

2 4

H SO22

4 ( 4

0 đ, t

O đặc

 CH2=CH2 + H2O 2C2H5OH 2 4

140

H S C

O đặc

 CH3OC2H5 + H2O

Lưu ý: Nếu sản phẩm tỏch nước là Anken C n H 2n thỡ ancol

no, đơn chức mạch hở C n H 2n+1 OH

2.5- Phản ứng oxi húa (Ở cấp THCS chỉ gặp ancol bậc 1 ( 1 ))

Sản phẩm oxi húa tựy thuộc vị trớ của nhúm -OH trong ancol

Vớ dụ: oxi húa ancol bậc 1 tạo thành andehyt, hoặc axit

0 t

1- Khỏi niệm và cụng thức tổng quỏt

Axit hữu cơ (axit cacboxylic) là những hợp chất hữu cơ cú

 Khi đó biết đặc điểm của axit:

+) Nếu axit đơn chức: C Hn 2n 1 2k  COOH (n0)

+) Nếu axit no, mạch hở:

 Tờn gọi của axit no đơn chức, mạch hở: CnH2n+1COOH

n = 0  HCOOH: axit metanoic (axit fomic)

n = 1  CH3COOH: axit etanoic (axit axetic)

n = 2  C2H5COOH: axit propanoic (axit propionic)

6

 Lưu ý: Tờn cỏc đồng phõn axit cú kốm theo vị trớ nhúm

-COOH và vị trớ nhỏnh (nếu cú)

2- Cấu tạo và tớnh chất húa học:

Do cú nhúm -OH liờn kết với nhúm

=CO tạo thành nhúm –COOH làm cho phõn tử cỏc axit cacboxylic cú tớnh chất axit (thể hiện ở H + ) và một

số tớnh chất thể hiện ở nhúm -OH

 Tớnh chất húa học của axit cacboxylic, đơn chức

(Cỏc axit đa chức cũng cú tớnh chất tương tự)

o đặc, t

 Cỏc axit cacboxylic cũn cú những tớnh chất của phần gốc

hidrocacbon khụng no (tương tự như etilen, axetilen) và tớnh

chất ở nguyờn tử cacbon  (cacbon liờn kết với nhúm COOH)

Vớ dụ:

CH2=CH–COOH + Br2  CH2Br – CHBr –COOH

 Nếu đốt axit cacboxylic mà sản phẩm cú số mol H2O = số mol CO2 thỡ axit no đơn chức, mạch hở

Este

1 Khỏi niệm và cụng thức tổng quỏt

Este là hợp chất hữu cơ trong phõn tử cú chứa nhúm –COO- liờn kết với gốc hidrocacbon

2 Tớnh chất húa học quan trọng của este

(Cỏc este đa chức cũng cú tớnh chất tương tự)

rượu tương ứng iềm muối của hữu cơ

+ R'OH + R'OH

 Cỏc este cũn cú những tớnh chất của phần gốc hidrocacbon

khụng no (tương tự như etilen, axetilen)

8

este no đơn chức, mạch hở

Chất béo là hỗn hợp Trieste của glixerol C3H5(OH)3 và các axit béo RCOOH Công thức tổng quát của Trieste trong chất béo là (RCOO)3C3H5

– Các axit béo RCOOH thường gặp là:

C17H35COOH (axit stearic); C17H33COOH (axit oleic);

C17H31COOH (axit linoleic); C15H31COOH (axit panmitic)

2 Phân dạng bài tập và phương pháp giải

2.1- Bài tập xác định công thức cấu tạo dựa theo mô tả tính chất

a) Phương pháp:

Dựa vào các chất vật lý, hóa học được mô tả trong đề bài ta đoán được loại chất thích hợp cho các dẫn xuất dạng CxHyOz:

 Tan nhiều trong nước hoặc nhiệt độ sôi cao, hoặc tác dụng được với kim

loại kiềm (Na, K…) là axit cacboxylic hoặc ancol (rượu)

 Không tan trong nước hoặc không tác dụng với kim loại kiềm là este hoặc

ete (hợp chất gồm 2 gốc hidrocacbon liên kết 2 bên chức –O–)

 Tác dụng với kiềm (NaOH…) là axit cacboxylic hoặc este

 Tác dụng với muối cacbonat giải phóng khí CO2, hoặc tác dụng với bazơ, oxit bazơ, kim loại không tan trong nước, hoặc làm đỏ quỳ tím là axit cacboxylic

 Nếu tác dụng với AgNO3/NH3 cho kết tủa thì hợp chất đó có chứa nhóm chức của andehyt (–CHO), hoặc có nối ba CHC– ở đầu mạch

 Nếu ancol, este, hoặc axit làm mất màu dung dịch brom thì hợp chất đó có

chứa liên kết đôi (C=C), liên kết ba CC hoặc có nhóm chức andehyt (–CHO)

b) Các ví dụ minh họa:

Ví dụ 1: Cho 3 chất X, Y, Z đều mạch hở và có công thức phân tử là C2H4O2 Biết rằng:

– Chỉ có X và Y đều tác dụng được với kim loại Na giải phóng H2

– Chỉ có X và Z tác dụng được với NaOH

Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z Viết các phương trình hóa học minh họa cho các tính chất đã mô tả

9

CH2(OH)-CHO (I) ; HCOOCH3 (II) ; CH3COOH (III)

Vì X tác dụng được với cả Na và NaOH nên X là axit: (III)

Vì Y tác dụng với Na mà không tác dụng NaOH nên Y có tính ancol: (I)

Vì Z tác dụng NaOH mà không tác dụng với Na nên Z là este: (II)

– Tác dụng của X, Y với Na:

2CH3COOH + 2Na  2CH3COONa + H2 

2CH2(OH)-CHO + 2Na  2CH2(ONa)-CHO + H2 

– Tác dụng của X, Z với NaOH:

CH3COOH + NaOH  CH3COONa + H2O

HCOOCH3 + NaOH t0

Ví dụ 2: Có 3 chất hữu cơ A, B, C đều chỉ chứa 3 nguyên tố C, H, O và đều có

khối lượng mol bằng 46 gam/mol Biết rằng:

– Hợp chất A tác dụng được Na và không tác dụng với NaOH

– Hợp chất B tác dụng với cả NaOH và Na

– Hợp chất C không tác dụng với NaOH hoặc Na

Xác định công thức cấu tạo của mỗi chất A, B, C và viết các phương trình hóa học theo các tính chất đã mô tả

Phân tích:

Căn cứ vào tính chất đề bài mô tả, ta dễ dàng đoán được A, B, C lần lượt thuộc loại rượu, axit, ete (cách biện luận tương tự như ví dụ 1) Tuy nhiên, nhiều học sinh

sẽ bối rối khi sử dụng dữ kiện khối lượng mol (46g/mol)

Để giải quyết phần biện luận theo khối lượng mol ta cần chú ý:

Công thức cấu tạo: CH3 – O – CH3 (I) ; CH3 – CH2OH (II)

 Khi z = 2  12x + y = 14  nghiệm thỏa mãn: x = 1; y = 2

 Công thức phân tử: CH2O2 ; công thức cấu tạo: HCOOH (III)

Theo đề bài  A là rượu, B là axit, C là ete

Vậy công thức cấu tạo: A(II) ; B (III) ; C (I)

10

– Phản ứng của A, B với Na:

2C2H5OH + 2Na  2C2H5ONa + H2 

– Phản ứng của B với NaOH:

b) Phương pháp giải toán xác định độ rượu trong hỗn hợp rượu, nước

 Bước 1: Xác định thể tích rượu etylic nguyên chất

 Nếu biết khối lượng của rượu etylic:

 Nếu biết thể tích H2 thoát ra từ phản ứng của dung dịch với kim loại kiềm

(Giả thiết thể tích dung dịch rượu bằng thể tích nước và thể tích rượu)

( 2 ) Trong tính toán hóa học thường cho thể tích thay đổi không đáng kể khi pha trộn, nên

xem như thể tích dung dịch bằng tổng thể tích của rượu etylic và nước

11

Lưu ý:

 Nếu đề bài cho trước độ rượu thì việc tính toán thường theo hướng ngược lại

với cách tính toán ở các bước trên

 Khi cho kim loại kiềm K, Na … vào dung dịch rượu thì kim loại tác dụng với

nước trước, phản ứng với rượu xảy ra sau khi nước đã hết (vì các muối etylat bị thủy phân trong nước tạo trở lại rượu)

C 2 H 5 ONa + H 2 O  C 2 H 5 OH + NaOH

c) Ví dụ minh họa:

Ví dụ 3: Tính toán theo các yêu cầu sau đây (Giả sử thể tích dung dịch thay đổi

không đáng kể khi pha trộn Biết khối lượng riêng của rượu etylic là 0,8 g/ml; của nước là 1 g/ml):

a) Cho 23 gam rượu etylic nguyên chất vào nước được dung dịch rượu etylic có thể tích 71,875 ml Tính độ rượu trong dung dịch A

b) Cho 16 gam rượu etylic nguyên chất vào 5 gam nước cất thì thu được một dung dịch B

c) Cho 200 gam dung dịch rượu etylic 40% vào cốc đựng 30 gam nước thì thu được dung dịch X Tính độ rượu trong dung dịch X

d) Thêm V ml rượu etylic nguyên chất vào một loại rượu etylic 400 thu được

270 ml dung dịch rượu etylic 600 Tính V

Hướng dẫn:

a) C H OH

2 5

23 V

12

Ví dụ 4: Cho 18 ml rượu etylic x0 tác dụng với Na dư thì sau phản ứng thu được

V lít H2 (đktc) Dẫn toàn bộ lượng khí H2 sinh ra qua ống sứ đựng 20 gam CuO thì sau phản ứng thu được 17,056 gam hỗn hợp chất rắn Biết khối lượng riêng của nước là 1g/ml, của rượu etylic nguyên chất là 0,8 g/ml Giả thiết thể tích dung dịch rượu thay đổi không đáng kể khi pha chế loại rượu trên Tính x và V

Phân tích:

Mấu chốt: Khối lượng chất rắn giảm xuống chính là khối lượng oxi bị khử Từ

đây ta dễ dàng tính số mol H 2 và định giá trị của V Lúc này hỗn hợp đầu có 2 chất

mà đề cho 2 dữ kiện là vừa đủ để sử dụng phương pháp đại số (đặt ẩn, lập phương trình toán, giải tìm nghiệm của ẩn)

o

+  = 0,368 x= 92

 Có thể giải bài toán theo cách khác, ví dụ như cách sau:

 Gọi a, b lần lượt là số ml của rượu nguyên chất và nước

Phân tích:

Đây là bài toán tương tự ví dụ 4, nên cách giải cũng giống nhau Mấu chốt ở đây vẫn là tăng giảm khối lượng chất rắn Khối lượng oxi bị khử bằng khối lượng chất rắn giảm xuống (14,72 gam)

0, 016V

14

2.3- Toán hỗn hợp ancol, axit, este tác dụng với kiềm, muối cacbonat, kim loại a) Phương pháp giải

Thực hiện tính toán theo các bước chung của bài toán tính theo PTHH:

 Bước 1: Chuyển đổi các dữ kiện đề cho thành số mol

 Bước 2: Viết các phương trình hóa học, tính theo PTHH bằng các số mol đã

biết hoặc theo ẩn số x,y…(mol)

(Chú ý: Nếu bài toán có nhiều thí nghiệm thì thí nghiệm nào có số lượng phản

ứng ít hơn hoặc nhiều dữ kiện hơn thì xử lý thí nghiệm đó trước.)

 Bước 3: Tính toán để hoàn thành các yêu cầu của đề bài

b) Ví dụ minh họa

Ví dụ 6: Hỗn hợp A gồm axitaxetic và rượu etylic Cho m gam hỗn hợp A tác

dụng với Natri dư thấy có 2,464 lít H2 (đktc) thoát ra Mặt khác, đốt cháy hết m gam hỗn hợp A thì cần 60,48 lít không khí (đktc, xem không khí chỉ chứa 20% oxi

và 80% nitơ theo thể tích)

a) Tính m và % theo khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp

b) Cho H2SO4 đặc vào hỗn hợp A rồi đun nóng để phản ứng este hóa xảy ra hoàn toàn Tính khối lượng este thu được

Phân tích:

Hỗn hợp gồm 2 chất và đề cho 2 dữ kiện, vì vậy đây là bài toán khá đơn giản Ở

ý b: đề cho phản ứng hoàn toàn (hiệu suất đạt 100%) nên có ít nhất một chất phản ứng hết và lượng este được tính theo số mol chất hết (lấy số mol chia cho hệ số, nếu kết quả chia ra nhỏ hơn tỷ lệ đó của chất còn lại thì chất đó hết, hoặc so sánh

 2CO2 + 2H2O

x  2x (mol)

C2H6O + 3O2

0 t

 2CO2 + 3H2O

y  3y (mol)

Ví dụ 7: Hỗn hợp B gồm axit axetic, rượu etylic, etyl axetat Cho 5,96 gam hỗn

hợp B vào bình rồi cho tiếp vào bình một lượng vừa đủ kim loại Na thì sau phản ứng khối lượng bình tăng 1,32 gam Mặt khác, để tác dụng vừa đủ với 2,98 gam hỗn hợp B thì cần dùng 17,5 ml dung dịch KOH 2M đun nóng

a) Tính khối lượng mỗi chất có trong hỗn hợp B

b) Từ hỗn hợp B, hãy trình bày cách điều chế CH3COONa tinh khiết Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra Các dụng cụ và điều kiện thí nghiệm coi như có đủ

Phân tích:

Mấu chốt: Khối lượng bình tăng 1,32 gam là do khối lượng Na cho vào nhiều

hơn khối lượng H 2 thoát ra Đây là cơ sở tính được số mol Na hoặc số mol H 2 Tác dụng với Na chỉ có ancol và axit (vì có nguyên tử H linh động)

Tác dụng với KOH chỉ có axit và este (có nhóm –COO- hoặc COOH)

Tác dụng với KOH: Tính số mol KOH = 0,035 mol

CH3COOH + KOH  CH3COOK + H2O

CH3COOC2H5 + KOH t0 CH3COOK + C2H5OH

b) Cho dung dịch NaOH dư vào hỗn hợp B và đun nóng, sau đó cho tiếp

CH3COOH vào dung dịch Phản ứng xong đem dung dịch cô cạn thì thu được

CH3COONa

CH3COOH + NaOH  CH3COONa + H2O

CH3COOC2H5 + NaOH t 0

 CH3COONa + C2H5OH

Ví dụ 8: Hòa tan axit axetic và rượu etylic vào nước thu được 138 gam dung

dịch X có nồng độ % của axit axetic và rượu etylic bằng nhau Dung dịch X tác dụng vừa đủ với 4,761 gam kim loại nhôm Mặt khác, nếu cho 38,387 gam kim loại Na vào 138 gam dung dịch X và làm bay hơi dung dịch sau phản ứng phản ứng thì thu được m (gam) rắn khan Tính m?

0,529  0,529 0,529 (mol)

2HOH + 2Na  2NaOH + H2 

(1,669 – 0,529)  1,14 mol

(Xử lý hiệu suất trước)

 Bước 1: Giả thiết phản ứng hồn tồn

và tính tốn theo PTHH để xác định

lượng chất tham gia (hoặc sản phẩm theo

lý thuyết)

 Bước 2: Sử dụng cơng thức tính hiệu

suất để tính tốn theo yêu cầu của đề

ban ®Çu) Víi A lµ chÊt lÊy thiÕu)

 Tính lượng chất ban đầu đã dùng hoặc

lượng chất sản phẩm thu được

(Sử dụng ngược lại với 2 cơng thức trên)

 Bước 1: Xử lý hiệu suất để tìm

100

ban đầu)

(Nếu lượng chưa biết lượng ban đầu

hoặc chưa biết hiệu suất thì đặt cho

nĩ một ẩn số)

 Bước 2: Viết phương trình hĩa học

và tính theo phương trình hĩa học

(theo số mol đã tìm được hoặc ẩn số

đã đặt ở bước 1)

 Bước 3: Tính tốn để hồn thành

yêu cầu của đề bài

(Hoặc lập phương trình tốn và giải

phương trình tìm nghiệm của các ẩn

số đã đặt ở bước 1)

 Một số lưu ý khi giải tốn hiệu suất:

 Cơng thức tính hiệu suất phản ứng theo một chất tham gia:

lượng dùng ban đầu

Giải thích: Lượng lý thuyết là lượng sản phẩm tính theo phương trình hĩa học

với giả thiết hiệu suất đạt 100%

 Cơng thức tính hiệu suất phản ứng theo một chất sản phẩm:

lượng sản phẩm tính theo lý thuyết

18

Trong đó: h1,h2,h3 là các hiệu suất (phần 1) dạng thập phân Ví dụ 75% = 0,75

 Nếu đề bài cho biết lượng dùng ban đầu của cả 2 chất tham gia (theo số mol,

khối lượng, hoặc thể tích) thì hiệu suất phản ứng phải tính theo chất dùng

thiếu.(chất dùng thiếu là chất có khả năng phản ứng hết nếu hiệu suất đạt 100%)

 Khi đề bài cho khối lượng chất mang đơn vị lớn (kg, tấn …) thì thường giải bài

toán theo tỷ lệ khối lượng, kết hợp với dùng sơ đồ hợp thức

 Phản ứng hoàn toàn là phản ứng có hiệu suất H% = 100% Khi phản ứng hoàn toàn thì có ít nhất một chất phản ứng hết, chất còn lại có thể hết hoặc dư

Với phản ứng: A + B  X + Y , nếu phản ứng hoàn toàn thì:

 Có 3 khả năng: (A hết, B dư) hoặc (A dư, B hết) hoặc vừa đủ (A, B đều hết)

 Nếu đề cho phản ứng sau một thời gian thì thường phản ứng không hoàn toàn (H% < 100%), các chất ban đầu đều có thể còn dư

b) Ví dụ minh họa

Ví dụ 9: Có 13,76 (gam) hỗn hợp A gồm axit fomic HCOOH và rượu metylic

CH3OH được chia làm 2 phần bằng nhau

– Cho kim loại Na dư vào phần 1, sau khi phản ứng kết thúc thì thu được 2,016 lít khí H2 (đktc)

– Cho H2SO4 đặc vào phần 2 rồi đun nóng sau một thời gian thu được 2,88 gam este metyl fomat

a) Tính khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A

b) Tính hiệu suất của phản ứng este hóa

c) Nếu hiệu suất phản ứng đạt 80% thì thu được bao nhiêu gam este metyl fomat

Phân tích:

Đây là bài toán đơn giản, chỉ cần nắm các bước tính toán theo PTHH căn bản cũng dễ dàng giải được Ở các học sinh chưa được bồi dưỡng kỹ thì có thể gặp đôi chút khi tính hiệu suất Nhớ rằng hiệu suất phản ứng tính theo chất lấy vào thiếu (ở đây rượu và axit đều đơn chức nên chất nào có số mol ít hơn là chất đó thiếu.)

Hướng dẫn:

a) Phần 1: Khối lượng 6,88 gam

19

b) Phần 2: Số mol HCOOH < số mol CH3OH  axit lấy thiếu

 Cách 1: Xử lý hiệu suất sau

 Cách 2: Xử lý hiệu suất trước

Gọi h là hiệu suất phản ứng (h = H%

Vậy hiệu suất phản ứng: H% = 0,6.100% = 60%

c) Nếu hiệu suất đạt 80% thì mHCOOCH3 0, 08.0,8.603,84 gam

Ví dụ 10: Oxi hĩa 9,2 gam rượu etylic sau một thời gian thu được hỗn hợp chất

lỏng X Cho kim loại Na dư vào hỗn hợp X thì thấy thốt ra 3,92 lít H2 (đktc) Tính hiệu suất oxi hĩa rượu etylic Biết rằng khi oxi hĩa rượu etylic chỉ xảy ra phản ứng tạo axit axetic

(Trích đề khảo sát HSG huyện Đak Pơ, tỉnh Gia Lai năm học 2016-2017)

Phân tích:

Một số kiến thức, kỹ năng cần lưu ý khi giải bài tốn này:

- Oxi hĩa rượu khơng hồn tồn  hỗn hợp gồm rượu, axit, nước

- Phân tích hệ số phản ứng oxi hĩa rượu  số mol H linh động tăng bằng số mol rượu phản ứng:

 naxit+ ancol + H O nancol ban đầu nancol phản ứng

20

Hỗn hợp X gồm: CH3COOH, C2H5OH, H-OH

Theo phản ứng thấy: nH(linh động) tăng thêm bằng số mol rượu phản ứng

 n (0, 2 0, 2h)

2

molaxit+ ancol + H O

Vậy hiệu suất phản ứng oxi hóa rượu: H% = 0,75100% = 75%

Lưu ý: Có thể sử dụng chất đại diện (vì mỗi phân tử trong X đều có 1H linh động) Đặt ROH đại diện cho các chất trong X

2ROH + 2Na  2RONa + H2 

+ Axit (hoặc este) no đơn chức mạch hở: CnH2nO2

+ Andehyt (hoặc xeton) no đơn chức mạch hở: CnH2nO

+ Ancol (hoặc ete) có một liên kết đôi hoặc một vòng: CnH2nOm

( 3 ) Nếu đề chỉ cho biết số mol CO2 (hoặc H2O) và số mol O2 thì hãy lấy 3 lần số mol CO2

(hoặc 3 lần số mol H2O) trừ cho 2 lần số mol O2 sẽ giải quyết được rất nhiều thứ

21

§2 Sử dụng giá trị trung bình trong hỗn hợp:

Chỉ số cacbon và chỉ số hidro trung bình trong hỗn hợp đem đốt cháy:

§3 Biện luận theo công thức đơn giản (công thức thực nghiệm):

Thường sử dụng phương pháp đồng nhất thức hoặc biện luận theo độ không no

 Bước 1: Đặt thêm công thức

tổng quát của loại chất cần tìm

C,H,O gữa công thức nguyên đề

cho và công thức tổng quát mới

[Với f (n): là biểu thức chứa ẩn số n.]

 Bước 2: Biện luận theo độ bất bão hòa để

§4 Bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn khối lượng:

Phản ứng thường gặp Các hướng bảo toàn mol và bảo toàn khối lượng

Phản ứng đốt cháy chất A

A

n (A) C

axit ancol este O

H2

b) Ví dụ minh họa

Ví dụ 11: Biện luận theo khối lượng mol và số nhóm chức

Cho 13,8 gam rượu A (chỉ chứa một loại nhóm chức) tác dụng với Natri dư thì thu được 5,04 lít khí hidro (đktc) Xác định công thức phân tử của rượu A theo các trường hợp sau đây:

a) Trường hợp biết phân tử khối A có không quá 100 đvC

b) Trường hợp biết trong A có phần cacbon chiếm 39,13 % theo khối lượng c) Trường hợp biết rượu A mạch hở

Phân tích:

Đây là bài toán khá đơn giản, tương tự như các bài toán tìm công thức của các hợp chất chưa biết hóa trị nguyên tố Ở đây ancol chưa cho biết có bao nhiêu nhóm OH vì vậy ra đặt ancol dạng: R(OH) n

a) Dễ dàng tính được số mol R(OH) n theo ẩn số n  khối lượng mol theo R, n Hoặc xác định số mol nhóm OH rồi thực hiện định luật thành phần không đổi b) Xác định được khối lượng cacbon  số mol C = số mol O  rượu no c) Biện luận theo miền giá trị của chỉ số C và H hoặc C và O

Miền giá trị C,H thỏa điều kiện: chỉ số H ≤ 2C + 2

Rượu phải có chỉ số OH ≤ chỉ số C (khi chỉ số C = chỉ số OH thì rượu no)

Vì chỉ số C bằng chỉ số OH nên  rượu A no

Vậy công thức của rượu A là: C3H8O3 hay C3H5(OH)3

Lưu ý: Có thể giải đầy đủ ý c theo cách sau đây:

CxHy(OH)n + nNa  CxHy(ONa)n + n

Ví dụ 12: Phân tích hệ số trong phản ứng đốt cháy

Hỗn hợp Q gồm axit hữu cơ X (no đơn chức, mạch hở) và một rượu Y Đốt cháy hoàn toàn 8,52 gam hỗn hợp Q trong khí oxi, dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch nước vôi trong lấy dư thì khối lượng bình đựng nước vôi tăng 23,24 gam và trong bình có 34 gam kết tủa Xác định công thức cấu tạo của mỗi chất X, Y trong hỗn hợp Q

24

Phân tích:

Mấu chốt: Bình nước vôi tăng 23,24 gam bằng tổng khối lượng CO 2 và H 2 O sinh ra từ phản ứng cháy Nước vôi dư nên số mol CO 2 = số mol kết tủa Đây là các cơ sở để ta xác định số mol H 2 O

Ở đây ta phát hiện số mol H 2 O > số mol CO 2  ancol no, mạch hở

 xCO2 + (x+1)H2O (4) Phân tích hệ số phản ứng (3,4) ta thấy:

25

Ví dụ 13: Biện luận tìm CTPT theo theo công thức nguyên

X là axit cacboxylic mạch hở có công thức đơn giản là C2H4O Y là ancol no, mạch hở có công thức đơn giản là CH3O

a) Xác định công thức phân tử của X và Y

b) Viết phương trình hóa của phản ứng este hóa giữa axit X và ancol Y

Phân tích:

Axit no, mạch hở là axit no ở phần hidrocacbon ngoài nhóm chức –COOH Như vậy số liên kết đôi trong phân tử sẽ bằng số nhóm chức COOH (hay bằng ½ số nguyên tử oxi) Ancol no mạch hở có dạng C n H 2n+2 O m

Bài này đề cho đặc điểm của axit và ancol đều no cho nên biện luận theo độ bất bão hòa hoặc theo miền giá trị C,H,O là tương đối đơn giản so với cách khác

Hướng dẫn:

* Công thức nguyên của axit X: (C2H4O)n (n nguyên dương)

Số liên kết pi của phân tử axit: k = 2.2n 2 4n

12

 

 Có 2 nguyên tử oxi  n = 2

Công thức của axit X là: C4H8O2

Công thức cấu tạo mạch hở của X là:

CH3–CH2–CH2–COOH ; CH3–CH(CH3)–COOH (4)

* Công thức nguyên của ancol Y: (CH3O)m (m nguyên dương)

Vì ancol no mạch hở nên chỉ số H = 2C + 2

 3m = 2.m + 2  m = 2

Công thức của ancol Y là: C2H6O2

Công thức cấu tạo của Y: HOCH2 – CH2OH (etilen glycol)

Ví dụ 14: Biện luận tìm CTPT theo theo công thức nguyên

Hợp chất hữu cơ (A) là axit cacboxylic có công thức đơn giản là C2H3O2 Hợp chất (B) là rượu có công thức đơn giản C2H5O Biết (A), (B) chỉ chứa một loại nhóm chức Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của (A), (B)

Phân tích:

Axit (A) và rượu (B) đều chưa cho biết đặc điểm gì (đơn chức hay đa chức, no hay không no) vì vậy khi đặt công thức dạng chung của mỗi chất (A) (B) phải sử dụng ẩn cho độ bất bão hòa và số nhóm chức (–OH đối với rượu, –COOH đối với axit).Bài này có thể sử dụng biện luận theo đồng nhất thức hoặc theo độ bất bão hòa hoặc theo miền giá trị của H và C đều được.

Vậy CTPT của (A) là: C4H6O4 hay C2H4(COOH)2

CTCT của (A): HOOC–CH2–CH2–COOH, CH3–CH(COOH)2

* Công thức nguyên của (B): C2mH5mOm (m: chẵn, nguyên dương)

CH3

HOCH2

Ví dụ 15: Tìm công thức theo giá trị trung bình

Đốt cháy hoàn toàn m (gam) hỗn hợp X gồm một ancol và một axit cacboxylic (mỗi chất đều mạch hở, no đơn chức) thì thu được 6,16 gam CO2 Mặt khác, cho m gam hỗn hợp X tác dụng với kim loại Na dư thì thu được 0,56 lít H2 (đktc) Biết phân tử ancol chứa nhiều hơn phân tử axit một nguyên tử cacbon

a) Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo mỗi chất trong X b) Tính m và thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi chất trong X

Phân tích:

Phản ứng của axit hoặc rượu với Na đều chuyển H + thành H 2 theo sơ đồ: 2RCOOH  H 2 ; 2ROH  H 2 (số mol hỗn hợp gấp đôi số mol H 2 )

Tổng số mol C trong X bằng số mol C (theo bảo toàn số mol C)

Như vậy ta tính được chỉ số cacbon trung bình và tiến hành biện luận

Hướng dẫn:

Tính số mol CO2 = 0,14 mol ; số mol H2 = 0,025 mol

Đặt công thức của ancol là: CnH2n+1OH và axit là: CmH2m+1COOH

Theo đề  n = (m + 1) + 1 = m + 2

Công thức của axit là: CH3COOH

Công thức của ancol: CH3–CH2–CH2OH ; CH3–CH(OH)–CH3

 Lưu ý: Vì 2 chất có cùng khối lượng mol (M =60) nên phần trăm khối lượng của

mỗi chất chính bằng % số mol của chúng

Ví dụ 16: Tìm công thức axit, este theo phản ứng xà phòng hóa

Hỗn hợp A gồm một axit X, một ancol Y và một este Z (tạo bởi axit X) (mỗi phân tử đều đơn chức, số mol rượu gấp đôi số mol axit) Cho 4,16 gam hỗn hợp A tác dụng vừa đủ với dung dịch 10ml dung dịch NaOH 4M, sau phản ứng đem cô cạn dung dịch thu được chất rắn có khối lượng m gam và phần hơi T gồm nước một ancol duy nhất Tách lấy toàn bộ lượng ancol trong T đem đốt cháy hoàn toàn thì thu được 4,4 gam CO2 và 2,7 gam nước Tính m và xác định công thức của mỗi chất X, Y, Z

Phân tích:

Mấu chốt:

– Thủy phân A chỉ thu được một ancol nên Z là este của ancol X và ancol Y Vì

vậy ta đặt công thức của X, Y, Z lần lượt là RCOOH; R'OH và RCOOR'

– Đốt ancol Y cho số mol H 2 O > số mol CO 2 nên  Y là ancol no

28

Hướng dẫn:

Vì phần hơi T chỉ có một ancol nên  Z là este của axit X và ancol Y

Đặt X: RCOOH ; Y: R'OH ; Z: RCOOR'

– Phản ứng với NaOH: nNaOH= 0,01.4 = 0,04 mol

Gọi a, 2a, b lần lượt là số mol RCOOH, R'OH, RCOOR'

n (trong Y) = (2a + b) (mol)

– Phản ứng đốt cháy ancol trong T:

 nCO2 + (n+1)H2O

Bảo toàn số mol C  0,05n = 0,1  n = 2  R': -C2H5 (gốc etyl)

Công thức cấu tạo của ancol Y: C2H5OH

 R = 15 (gốc etyl: CH3)

Công thức của X: CH3COOH ; Y: CH3-CH2OH; Z: CH3COOC2H5

CH COONa3 NaOH

Ví dụ 17: Tìm công thức phân tử theo trị số trung bình

Đốt cháy hoàn toàn 0,448 lít (đktc) hơi hỗn hợp X gồm 3 axit cacboxylic no đơn chức, mạch hở đồng đẳng liên tiếp trong khí oxi dư Dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua 2 bình mắc nối tiếp: bình 1 chứa H2SO4 đặc dư, bình 2 chứa dung dịch Ca(OH)2 dư thì thấy khối lượng bình 1 tăng m (gam) và bình 2 tăng (m + 0,624) Mặt khác, nếu cho hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, cô cạn dung dịch thu được a (gam) muối khan Xác định công thức của mỗi axit trong hỗn hợp

X và xác định giá trị m

Phân tích:

Để giải bài toán này các em học sinh cần nắm một số kiến thức, kỹ năng sau:

- Axit no đơn chức, mạch hở có công thức dạng C n H 2n O 2

Vậy trong hỗn hợp có 1 axit có chỉ số C < 1  Axit phân tử nhỏ là HCOOH

Vì các axit đồng đẳng liên tiếp nên  2 axit còn lại là CH3COOH và

C2H5COOH

Ví dụ 18: Tìm công thức phân tử theo trị số trung bình

Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm 2 ancol đa chức A, B (mỗi chất đều

no, mạch hở, phân tử hơn nhau 1 nhóm OH và MA< MB), dẫn sản phẩm cháy qua dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được 19,7 gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 12,78 gam so với dung dịch kiềm ban đầu Mặt khác, nếu cho m gam hỗn hợp X tác dụng với Na dư thì thoát ra 1,008 lít khí (đktc) Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạo của 2 ancol Tính m?

Phân tích:

Cả 2 ancol no mạch hở nên phân tử đều có chỉ số H = 2C + 2

Dung dịch giảm 12,78 gam  khối lượng kết tủa tách ra nhiều hơn khối lượng các chất được hấp thụ vào bình  BaCO CO H O

Bản chất phản ứng của ancol với kim loại kiềm là chuyển H trong nhóm OH thành khí H 2 : 2OH  H 2 (từ số mol H 2 tính được số mol OH = số mol O)

Cần khai thác hiệu số mol giữa CO 2 và H 2 O trong các bài toán đốt cháy Ở đây

cả 2 ancol đều no, hở  Hiệu số mol này bằng số mol ancol (xem PTHH)

Hướng dẫn:

Đặt công thức trung bình của 2 ancol là CnH2nOm

– Phản ứng cháy: Tính số mol BaCO3 = 0,1 mol

– Phản ứng với Na: Tính số mol H2 = 0,045 mol

C2H4(OH)2 + 2Na  C2H4(ONa)2 + H2 

Công thức của ancol B là: C4H10O3

Công thức cấu tạo:

( 5 ) Ancol đa chức có ít nhất 2 nhóm -OH nên phải có ít nhất 2C Vì mỗi nguyên tử C của

ancol chỉ liên kết được 1 nhóm -OH thì mới có cấu tạo bền

31

II- BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Cho các chất có công thức như sau: HCOOH, C2H5COOH, C2H5OH,

C3H5(OH)3, CH3COOC2H5, HCOOCH3, CH2=CH-CH2OH Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi cho các chất trên lần lượt tác dụng với:

a) Kim loại Natri b) dung dịch natri hidroxit

c) Dung dịch brom d) Kim loại Magie

Phân tích:

Hợp chất có nhóm chức chứa nguyên tử hidro linh động: -OH hoặc -COOH

(nguyên tử H linh động được in đậm) tác dụng được với kim loại kiềm

Hợp chất có nhóm chức halogen (-Cl, -Br) hoặc nhóm chức axit (-COOH) hoặc nhóm chức este (-COO-) tác dụng được với NaOH

Hợp chất có nhóm chức – COOH thì tác dụng được với các kim loại trước H (theo dãy hoạt động hóa học kim loại), bazơ, oxit bazơ, muối cacbonat tương tự như axit vô cơ (tuy nhiên, mức độ phản ứng yếu hơn)

Hợp chất có liên kết đôi C=C, liên kết ba C  C, nhóm –CHO, hoặc xycloankan vòng 3 cạnh có thể tác dụng với dung dịch brom

b) Tác dụng với dung dịch NaOH:

C2H5COOH + NaOH  C2H5COONa + H2O

CH3COOC2H5 + NaOH

0 t

 CH3COONa + C2H5OH

0 t

c) Tác dụng với dung dịch brom:

HCOOH + Br2 H O2

 CO2  + 2HBr HCOOCH3 + Br2 + H2O  CO2  + CH3OH + 2HBr

32

tác dụng với dung dịch Br2, H2 (có xúc tác Ni, đun nóng), Na, Ca(OH)2,

CH3CH2OH (có H2SO4 đặc, đun nóng), CaCO3, Mg, Cu, NaCl và phản ứng trùng hợp thành polime

Bài 3: Cho sơ đồ chuyển hóa sau đây:

F

EA

D

cho Mg vừa đủ vào cốc đựng 27,6 gam F đến khi khí H2 thoát hết thì thấy khối lượng các chất trong bình tăng 5,06 gam

Xác định các chất A, B, D, E, F thích hợp và viết các phương trình hóa học để thực hiện chuyển hóa trên Biết A, B, D, E, F đều là các hợp chất hữu cơ

Hướng dẫn:

F đơn chức, tác dụng được với Mg sinh H2 nên F là axit: RCOOH

2RCOOH + Mg  (RCOO)2Mg + H2 

a  0,5a 0,5a (mol)

Theo đề  0,5a.24 – 0,5a.2 = 5,06  a = 0,46 mol

 R + 45 = 27, 6

Vậy F là axit axetic: CH3COOH

(CH3COO)2Mg + 2NaOH  2CH3COONa + Mg(OH)2 

2CH3COONa + H2SO4 loãng  2CH3COOH + Na2SO4

Lưu ý: Có thể thực hiện sơ đồ trên theo các cách khác, ví dụ như cách sau đây:

Cách 2:

(6)

(5)(4)

Chất tác dụng theo thứ tự là: NaOH; HCl; C2H5OH; C2H2; NaOH; O2 (Mn2+)

Cách 3:

(6)

(5)(4)

KOH; O2(men giấm); C2H5OH; CH3OH; NaOH; HCl (hoặc H2SO4 loãng)

– Nếu chọn D là (CH3COO)2Ca thì mũi tên số (5) cho tác dụng với Na2CO3

Bạn đọc tự viết phương trình hóa học theo hướng dẫn trên

Bài 4: Các công thức: C2H6O, C3H8O và C3H6O2 là công thức phân tử của 5 chất hữu cơ đơn chức, mạch hở A, B, C, D, E Trong đó:

Chỉ có A và E tác dụng với Na; B, D và E tác dụng với dung dịch NaOH

D tác dụng với dung dịch NaOH thì thu được F Mặt khác, khi đun nóng hỗn hợp hai chất hữu cơ A và F với dung dịch H2SO4 đậm đặc (ở 1400C) thu được C Hãy xác định công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D, E, F và viết các phương trình phản ứng xảy ra

(Trích đề thi HSG môn hóa học lớp 9 tỉnh Gia Lai, năm học 2012-2013)

Phân tích:

C 2 H 6 O ; C 3 H 8 O thuộc rượu hoặc ete C 3 H 6 O 2 thuộc axit hoặc este

E tác dụng với Na, NaOH  E là axit: CH 3 -CH 2 COOH

B, D tác dụng với NaOH  B,D là este: H-COOC 2 H 5 hoặc CH 3 -COOCH 3

 C nên  C là ete và phân tử C > phân tử A

Vậy A là CH 3 CH 2 OH ; C là CH 3 -O-C 2 H 5  F là CH 3 OH

Mặt khác: D + NaOH  CH 3 OH nên  D: CH 3 COOCH 3 ; B: H-COOC 2 H 5

CH3CH2COOH + Na  CH3CH2COONa + ½ H2  (2) (E)

a) Xác định công thức phân tử của rượu A

b) Tính thành phần phần trăm khối lượng của mỗi rượu trong X

c) Viết công thức cấu tạo của A

c) Công thức cấu tạo của A: CH3–CH2–CH2OH ; CH3–CH(OH)–CH3

 Lưu ý: Có thể giải bài toán theo phương pháp trung bình

m (gam) dung dịch X thì thấy khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng thêm 2,112 gam so với dung dịch X ban đầu Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn

Tính giá trị m và xác định công thức của axit hữu cơ trong dung dịch X

Phân tích:

Mấu chốt:

- Phản ứng với CuO: Khối lượng chất rắn giảm bằng khối lượng oxi bị khử

- Phản ứng với Mg: Khối lượng dung dịch tăng bằng hiệu khối lượng Mg phản ứng và khí H 2 sinh ra

a  0,5a 0,5a (mol)

Khối lượng dung dịch tăng 2,112 gam  Mg

H2

 0,5a.24 – 0,5a.2 = 2,112  a = 0,192 (II)

Vậy công thức của axit là: CH3COOH

Bài 7: Axit X mạch hở, có khối lượng mol bằng 130 g/mol, trong đó nguyên tố oxi

chiếm 49,23% theo khối lượng Rượu Y no mạch hở (2 chức), tổng số liên kết trong phân tử là 12 Hợp chất Z là este thuần chức được tạo bởi axit X và rượu Y a) Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của X, Y

b) Trộn 15,6 gam axit X với 11,4 gam rượu Y (có mặt H2SO4 đặc) rồi đun nóng

để phản ứng este hóa xảy ra, sau một thời gian thì thu được 15,3 gam một este Z Tính hiệu suất phản ứng este hóa

Phân tích:

Kiến thức có thể làm rối nhiều HS là tổng số liên kết trong phân tử Các liên kết trong hidrocacbon, dẫn xuất oxi ở chương trình THCS đều tạo nên bằng sự góp chung hóa trị (2 đơn vị hóa trị của 2 nguyên tử tạo nên một liên kết) Vì vậy tổng số đơn vị hóa trị bằng 2 lần tổng số liên kết trong phân tử

Công thức của axit X: C3H4(COOH)2 (độ bất bão hòa k = 3)

 Mạch cacbon ngoài chức axit:

(1) (2) (3)

C  C C 

Phân phối 2 nhóm -COOH vào mạch trên theo các vị trí: (1-1); (1-2); (1-3); (2-3); (3-3) sau đó thêm H cho đủ hóa trị 4 của các nguyên tử C thì được 5 công thức cấu tạo (Bạn đọc tự viết CTCT)

Đặt công thức rượu Y: CnH2n+2O2

Tổng hóa trị trong phân tử: 4n + 2n + 2 + 2.2 = 12.2  n = 3

Công thức phân tử của Y: C3H8O2

 Công thức cấu tạo: CH3–CH(OH)–CH2OH ; CH2(OH)– CH2–CH2OH b) Este Z là: C3H4(COO)2C3H6

Bài 8: Hỗn hợp A gồm 3 axit hữu cơ có công thức là XCOOH; YCOOH; ZCOOH

(trong đó X, Y, Z là các gốc hidrocacbon) Cho hỗn hợp A tác dụng với glixerol

C3H5(OH)3 trong điều kiện có H2SO4 đặc, đun nóng thì tạo thành tối đa bao nhiêu Trieste? Viết công thức cấu tạo của tất cả các Trieste đó

Phân tích:

Chắc chắn bài tập này sẽ làm bối rối nhiều học sinh, bởi vì số lượng các công thức cấu tạo của este khá nhiều Để không bỏ sót cấu tạo thì học sinh phải nắm chắc hiện tượng đồng phân do vị trí, phân phối và hoán đổi các gốc phải hợp lí và khoa học Mỗi gốc axit có thể xuất hiện trong các este 1 lần, 2 lần hoặc 3 lần Bắt đầu từ một este của cùng một gốc axit (X-X-X), sau đó giảm dần X và thêm dần Y đến khi đạt Y-Y-Y thì lại giảm dần Y để thêm Z và giảm dần Z rồi thêm X Cuối cùng xét tới este có 3 gốc axit khác nhau và hoán đổi vị trí (03 cấu tạo) Este của 1 loại axit  Mỗi axit tạo 1 este Nên 03 axit tạo ra 03 chất

Este 2 loại axit: một cặp axit cho 04 cấu tạo Nên 03 cặp axit cho 12 cấu tạo Este 3 loại axit: Mỗi gốc axit có 01 nằm ở giữa  có 03 chất

Kết quả: có tổng cộng 18 Trieste từ hỗn hợp A và glixerol

Hướng dẫn:

Sản phẩm phản ứng giữa hỗn hợp 3 axit XCOOH, YCOOH, ZCOOH với glixerol C3H5(OH)3 có thể tạo ra tối đa 18 este khác nhau:

XCOO ZCOO XCOO

CH 2

CH

CH 2

XCOO XCOO ZCOO

CH 2

CH

CH 2

ZCOO XCOO YCOO

XCOO YCOO YCOO

CH 2

CH

CH 2

XCOO YCOO XCOO

CH 2

CH

CH 2

XCOO XCOO YCOO

CH 2

CH

CH 2

ZCOO ZCOO XCOO

CH 2

CH

CH 2

ZCOO ZCOO YCOO

CH 2

CH

CH 2

YCOO YCOO ZCOO

Bài 9: Tiến hành lên men m gam glucozơ thành C2H5OH với hiệu suất 75%, rồi hấp thụ hếtt lượng CO2 sinh ra vào 2 lít dung dịch NaOH 0,5M (D = 1,05 g/ml) thu

x + y = ny(mol) NaHCO

– Phản ứng lên men rượu:

C6H12O6 men rượu 2C2H5OH + 2CO2

Bảo tồn mol nguyên tố Na  2x + y = 1 (2)

Giải (1,2)  x = 0,25 ; y = 0,5

Bài 10: Cho 4,6 gam hỗn hợp X gồm các axit HCOOH, CH3COOH, (COOH)2 và

CH2=CHCOOH tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ Cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu được 6,47 gam muối khan Mặt khác, đốt cháy hồn tồn 4,6 gam hỗn hợp

X rồi cho tồn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư thu được m gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 19,62 gam so với khối lượng dung dịch ban đầu

a) Viết các phương trình phản ứng hĩa học xảy ra

39

b) Tính khối lượng m gam kết tủa thu được

(Trích đề thi vào lớp 10 chuyên Hóa Trần Phú Hải Phòng năm học 2012-2013)

Phân tích:

Mấu chốt:

Khối lượng tăng thêm khi chuyển từ 4,6 gam X thành 6,47 gam muối Bản chất của sự tăng khối lượng là do chênh lệch khối lượng giữa H + trong axit và Na trong NaOH phản ứng (1mol H +  1mol Na  tăng 22 gam) Đây là cơ sở giúp ta tính được số mol -COOH trong hỗn hợp X

Khối lượng dung dịch Ba(OH) 2 giảm 19,62 gam là do khối lượng kết tách ra nhiều hơn khối lượng CO 2 và H 2 O hấp thụ vào dung dịch

Định hướng 1:

HCOOH  H2.CO2 ; CH3COOH H2.CO2 ½ C2H4

(COOH)2  H2.2CO2 ; CH2=CHCOOH  CO2.C2H4

R(COOH)n + nNaOH  R(COONa)n + nH2O

Theo phản ứng  1mol COOH  1 mol COONa  tăng 22 gam

 nO(trong X) = 6, 47 4, 6 2

22



 = 0,17 mol – Phản ứng đốt cháy X:

Quy đổi hỗn hợp X

2 2

Các phương trình hóa học:

2H2 + O2

0 t

x  x (mol)

C2H4 + 3O2

0 t

 2CO2 + 2H2O

y  2y 2y (mol)

CO2 + Ba(OH)2  BaCO3  + H2O

(2y + 0,085)  (2y + 0,085) mol

Dung dịch Ba(OH)2 giảm 19,62 gam nên ta có:

197.(2y + 0,085) – 44.(2y + 0,085) – 18.(x + 2y) = 19,62

 18x – 270y = – 6,615 (1)

 CO2

x  x (mol)

H2 + ½ O2

0 t

Bài 11: Hỗn hơp X gồm axit axetic, rượu etylic và etyl axetat Cho m (gam) hỗn

hợp X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 0,5M đun nóng, cô cạn thu được

a (gam) chất rắn, ngưng tụ phần hơi thu được 2,3 gam rượu etylic Mặt khác, nếu đốt cháy hoàn toàn m (gam) hỗn hợp X thì thu được 7,04 gam cacbon đioxit và 3,6 gam nước Tính giá trị m, V, a và khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X

 2CO2 + 2H2O

C2H6O + 3O2

0 t

  2CO2 + 3H2O

C4H8O2 + 5O2

0 t

  4CO2 + 4H2O

Khối lượng hỗn hợp: m = 0,02.60 + 0,04.46 + 0,01.88 = 3,92 gam

Khối lượng chất rắn: a = (0,02 + 0,01).82 = 2,46 gam

Thể tích dung dịch NaOH: V = 0, 02 0,01

0,5



 0,06 lít = 60 ml

Bài 12: Đốt cháy hoàn toàn 0,99 mol một hỗn hợp X gồm CH3COOCH3;

CH3COOC3H7 và ba hidrocacbon mạch hở thì cần vừa đủ 3,81 mol O2 thu được

CO2 và 43,2 gam nước Nếu cho 0,165 mol hỗn hợp X tác dụng dung dịch Br2 dư thì có bao nhiêu mol Br2 phản ứng?

(Trích đề thi học sinh giỏi TP Hà Nội năm học 2017-2018)

Phân tích:

Các chất CH 3 COOCH 3 , CH 3 COOC 3 H 7 đều là các este no đơn chức mạch hở có công thức chung C n H 2n O 2 Các hidrocacbon có công thức chung C m H 2m+2-2k Khi gặp các bài toán đốt cháy mà biết số mol O 2 và số mol H 2 O thì cần chú ý hiệu số mol giữa nO2 và H O

Đặt công thức chung của 2 axit là: CnH2nO2

Đặt công thức chung của ba hidrocacbon là: CmH2m+2-2k

CnH2nO2 + (1,5n – 1)O2

0 t

a  a(1,5n – 1) an (mol)

CmH2m+2-2k + (1,5m + 0,5 – 0,5k)O2

0 t

Lấy (1) + (2) – (3) được: bk = 0,165 + 0,635 – 0,6 = 0,2 mol

Phản ứng với dung dịch brom:

CmH2m+2-2k + kBr2  CnH2n+2-2kBr2k

b  bk = 0,2 mol

42

Vậy số mol Br2 phản ứng là 0,2 mol

Cách 2: Giải theo chất tổng quát

CnH2n+2-2kOm + (1,5n + 0,5 – 0,5k – 0,5m)O2

0 t

nCO2 + (n+1-k)H2O 0,165 mol

Bài 13: Hỗn hợp X gồm axit Y đơn chức và axit Z hai chức (Y, Z có cùng số

nguyên tử cacbon) Chia X thành 2 phần bằng nhau Cho phần một tác dụng hết với

Na, sinh ra 4,48 lít H2 (ở đktc) Đốt cháy hoàn toàn phần hai, sinh ra 26,4 gam CO2 Xác định công thức cấu tạo và phần trăm về khối lượng của Y, Z trong hỗn hợp X

(Trích đề thi HSG lớp 9 tỉnh Đăk Lăk năm học 2017-2018)

CxHz(COOH)2 + 2Na  CxHz(COONa)2 + H2 

Theo phương trình phản ứng  nCOOH2nH2 0, 4mol

-Phần 2: Tính số mol nCO2 0, 6 mol

(A) + O2

0 t

CO2 + H2O Bảo toàn mol C  nCnCO2 0, 6 mol

( 6 ) 1COO có 2O tương ứng 1 liên kết pi nO 2n