Dẫn xuất của axit cacboxylic: Khi thay thế nhóm OH ở nhóm chức cacboxyl (COOH) của axit cacboxylic bằng các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác, ta thu được các dẫn xuất của axit cacboxylic. Ví dụ: este, anhiđrit axit, peptit, amit,… Este: là một loại dẫn xuất của axit cacboxylic, trong đó, nhóm OH ở nhóm cacboxyl (COOH) được thay thế bằng nhóm OR (R ≠ H). Este đơn chức có CTCT dạng: RCOOR’. Ví dụ: CH3COOC2H5, HCOOCH=CH2, CH2=CHCOOCH3,… Chất béo: là trieste của glixerol với các axit béo, gọi chung là triglixerit.
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ Nội dung Trang Mục lục Giới thiệu Phần 1: Nội dung Chuyên đề: Định hướng tư giải toán tổng hợp este A Lý thuyết B Định hướng tư giải tập tổng hợp este I Tính số lượng đồng phân este no, đơn chức, mạch hở II Bài toán tổng hợp este Bài toán chất béo (triglixerit) Bài toán tổng hợp este 12 Phần 2: Kết luận 24 Tài liệu tham khảo 25 PHẦN 1: NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ: ĐỊNH HƯỚNG TƯ DUY GIẢI BÀI TỐN TỔNG HỢP VỀ ESTE A Lí thuyết I Khái niệm chung Một số định nghĩa - Dẫn xuất axit cacboxylic: Khi thay nhóm -OH nhóm chức cacboxyl (-COOH) axit cacboxylic nguyên tử nhóm nguyên tử khác, ta thu dẫn xuất axit cacboxylic Ví dụ: este, anhiđrit axit, peptit, amit,… - Este: loại dẫn xuất axit cacboxylic, đó, nhóm -OH nhóm cacboxyl (-COOH) thay nhóm OR (R ≠ H) Este đơn chức có CTCT dạng: RCOOR’ Ví dụ: CH3COOC2H5, HCOOCH=CH2, CH2=CHCOOCH3,… - Chất béo: trieste glixerol với axit béo, gọi chung triglixerit => Công thức chung chất béo: Một cách đơn giản viết công thức cấu tạo tổng quát chất béo: (COO)3C3H5 - Một số axit béo sử dụng: C15H31COOH: axit panmitic (axit béo no) C17H35COOH: axit stearic (axit béo no) C17H33COOH: axit oleic (axit béo không no, gốc hiđrocacbon có nối đơi C=C) C17H31COOH: axit linoleic (axit béo khơng no, gốc hiđrocacbon có nối đơi C=C) Danh pháp - Este RCOOR’: Tên gốc hiđrocacbon R’ + tên gốc axit RCOO- (tên axit, đổi đuôi “ic” thành “at”) Ví dụ: CH3COOC2H5: Etyl axetat; C6H5COOCH3: Metyl benzoat, CH3COOCH=CH2: Vinyl axetat; CH3COOC6H5: Phenyl axetat - Chất béo: Trong trường hợp gốc hiđrocacbon axit béo giống nhau, tên chất béo gọi cách đơn giản sau: Tên chất béo = “Tri” + tên thông thường axit (đổi đuôi “ic” thành “in”) Ví dụ: (C15H31COO)3C3H5: Tripanmitin; (C17H35COO)3C3H5: Tristearin; (C17H33COO)3C3H5: Triolein; (C17H31COO)3C3H5: Trilinolein Đồng đẳng, đồng phân a Đồng đẳng Tùy theo cấu tạo este (mạch C, số lượng nhóm chức,…) mà ta có dãy đồng đẳng khác Dưới số dãy đồng đẳng este thường gặp đề thi THPT quốc gia: - Dãy đồng đẳng este no, đơn chức, mạch hở: + Công thức tổng quát: CnH2nO2 (n ≥ 2) + Khi đốt cháy sản phẩm có đặc điểm: Ngược lại, đốt cháy este mà thu este đem đốt thuộc loại este no, đơn chức, mạch hở - Dãy đồng đẳng este không no, liên kết π gốc hiđrocacbon, đơn chức, mạch hở => Công thức tổng quát: CnH2n-2O2 (n ≥ 3) - Dãy đồng đẳng este phenol: RCOOC6H4R’ b Đồng phân Ngồi đồng phân mạch cacbon, este có đồng phân loại nhóm chức với axit cacboxylic II Tính chất hóa học Phản ứng nhóm chức Phản ứng thủy phân: Este bị thủy phân môi trường axit môi trường kiềm: - Trong môi trường axit: RCOOR’ + H2O RCOOH + R’OH - Trong môi trường kiềm: RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH Phản ứng xảy theo chiều gọi phản ứng xà phòng hóa * Chú ý: Các sản phẩm tạo thành tiếp tục bị chuyển hóa phản ứng tiếp: - Este phenol: RCOOC6H4R’ + 2NaOH → RCOONa + R’C6H4ONa + H2O - Sản phẩm tạo ancol khơng bền: Ví dụ: RCOOCH=CH2 + NaOH → RCOONa + CH3CHO Phản ứng phần gốc hiđrocacbon Tùy vào cấu tạo phần gốc hiđrocacbon, este tham gia phản ứng thế, cộng, trùng hợp,… Ví dụ: - Phản ứng cộng vào gốc hiđrocacbon không no: CH3COOCH=CH2 + H2 CH3COOCH2CH3 - Một số este đơn giản có phản ứng trùng hợp giống anken như: CH2=CHCOOCH3,… III Điều chế Este ancol Phản ứng este hóa: RCOOH + R’OH RCOOR’ + H2O Phản ứng este hóa phản ứng thuận nghịch Este phenol Phải dùng anhiđrit axit tác dụng với phenol: Ví dụ: C6H5OH + (CH3CO)2O → CH3COOC6H5 + CH3COOH anhiđrit axetic phenyl axetat B Định hướng tư giải tốn tổng hợp este I Tính số lượng đồng phân este no, đơn chức, mạch hở Định hướng tư - Bước 1: Xác định CTPT chất cần tính số lượng đồng phân - Bước 2: Căn theo CTTQ este Ví dụ: Giả sử có este C H O => Cấu tạo RCOOR’ => Phân bố số lượng nguyên tổng quát este RCOOR’ tử C cho hai gốc R R’ (R’ ≠ H) => Ta phân bố số lượng nguyên tử C cho hai gôc R R’: R + R’ = 3C = + = + = + (Ta hiểu + với ý nghĩa: gốc R có 0C; gốc R’ có 3C) - Bước 3: Căn vào số C R R’, Ví dụ: Trường hợp + 3: sử dụng quy tắc nhân quy tắc cộng toán học => số lượng đồng phân ứng với trường hợp phân bố số => trường hợp + có 1x2 = đồng phân nguyên tử C cho R R’ * Chú ý: Ứng với gốc hiđrocacbon no, Ví dụ: Ứng với gốc hiđrocacbon R hóa trị I (CnH2n+1–) số CTCT thỏa C4H9– có số đồng phân 24 – = mãn 2n-2 đồng phân (n ≤ 5); Với trường hợp n = n = gốc H– CH 3– nên số CTCT chúng tương ứng * Ta áp dụng cách tính đồng phân vào tốn u cầu tính số lượng đồng phân loại hợp chất hữu khác như: ancol – ete (ROR’); anđehit – xeton (RCOR’); ankin (RC≡CR’); Ví dụ 1: Số lượng đồng phân este ứng với công thức phân tử C4H8O2 A B C D Hướng dẫn: Công thức cấu tạo tổng quát este RCOOR’ (R’ ≠ H) Từ CTPT ta có este cho este no, đơn chức, mạch hở => R R’ gốc no, hóa trị I => R + R’ = 3C = + = + = + => Số đồng phân = x + x + x = đồng phân => Đáp án C (Một cách dễ nhớ áp dụng quy tắc nhân quy tắc cộng q trình tính số đồng phân gói gọn thành câu nói: “Dấu cộng (+) ta đổi thành dấu nhân (x), dấu (=) ta đổi thành dấu cộng (+) Ví dụ (Đề thi tuyển sinh ĐH khối A – 2011, Câu 57 – MĐ 273) 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 H2O Số este đồng phân X A B C D Hướng dẫn: Theo bài: mol CO2 = mol H2O = 0,005 mol => X este no đơn chức, mạch hở, CTPT có dạng CnH2nO2 Xét phản ứng đốt X: CnH2nO2 + O2 0,00625 0,11 => 0,2 → CO2 + H 2O 0,005 0,005 (mol) Khối lượng O2 = 0,2 gam => mol O2 = 0,00625 mol BT nguyên tố O => mol este = 0,00125 mol BT nguyên tố C => n = => CTPT X: C 4H8O2 => X có đồng phân este (Sử dụng lại kết ví dụ 1) => Đáp án A Ví dụ 3: Chất hữu đơn chức, mạch hở X có cơng thức C 6H10O2 tác dụng với NaOH đun nóng cho muối có cơng thức phân tử C 3H3O2Na Số đồng phân thỏa mãn điều kiện X A B C D Hướng dẫn: Theo bài, số liên kết π(X) = Mặt khác, CTCT muối là: CH2=CHCOONa => CTCT X có dạng: CH2=CHCOOR’ => Số lượng đồng phân X lúc phụ thuộc vào số lượng đồng phân gốc R’ Theo ta có R’ = C 3H7– (có đồng phân) => Số đồng phân X => Đáp án B Bài tập tự luyện Câu 1: Este X có cơng thức phân tử C5H10O2 Số cơng thức cấu tạo X thỏa mãn A B C D Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol este X thấy thu 13,44 lít (đktc) khí CO 10,8 gam H2O Mặt khác, cho X tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy thu sản phẩm muối natri axetat Số công thức cấu tạo X thỏa mãn A B C D 12 Câu 3: Hợp chất hữu X có cơng thức phân tử C 6H12O2 Khi cho X phản ứng với NaOH thấy thu sản phẩm gồm muối ancol Số công thức cấu tạo X thỏa mãn A 20 B 16 C 14 D 18 Câu 4: Hợp chất hữu X mạch hở có cơng thức phân tử C 7H12O2, cho X tham gia phản ứng với NaOH dư thấy thu muối có cơng thức C 3H3O2Na Số công thức cấu tạo X thỏa mãn điều kiện đề A B C D Câu 5: Hợp chất hữu X mạch hở, có cơng thức phân tử C 3H6O2 Biết X có khả phản ứng với dung dịch NaOH Số công thức cấu tạo X thỏa mãn A B C D II Bài toán tổng hợp este Bài toán chất béo (triglixerit) a Định hướng tư - Phản ứng xà phòng hóa chất béo (triglixerit) với NaOH (hoặc KOH) cố định dạng tổng quát sau: + 3NaOH → 3COONa + C3H5(OH)3 => Trong trình tính tốn với phản ứng xà phòng hóa, cần phải ý trường hợp NaOH (hoặc KOH) dư - Với trường hợp đốt cháy chất béo (triglixerit) ta ý tới biểu thức: (k – 1)nchất béo pư = (với k: số liên kết π phân tử chất béo) - Do chất béo trieste axit béo với glixerol nên phân tử chất béo có nguyên tử O, điểm thường sử dụng ĐLBT nguyên tố O phản ứng đốt cháy chất béo - Trong tốn có sử dụng đến phản ứng cộng chất béo với phân tử X (Br2; H2;…) ta cần ý: k' = k – Trong đó: k’ số liên kết π phản ứng với X2 k số liên kết π phân tử chất béo - Công thức axit béo sử dụng: C15H31COOH: axit panmitic (axit béo no) C17H35COOH: axit stearic (axit béo no) C17H33COOH: axit oleic (axit béo không no, nối đôi C=C) C17H31COOH: axit linoleic (axit béo không no, hai nối đôi C=C) - Một vấn đề khơng thể thiếu khả sử dụng linh hoạt ĐLBT như: ĐLBT khối lượng, ĐLBT nguyên tố, ĐLBT số mol liên kết π,… Ví dụ 1: Xà phòng hóa hồn tồn 17,24 gam chất béo (triglixerit) X cần dùng vừa đủ 0,06 mol NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu khối lượng muối A 18,24 gam B 17,80 gam C 16,68 gam D 18,38 gam Hướng dẫn: Xét phản ứng X với NaOH: X + 3NaOH → Muối + C3H5(OH)3 0,06 => 0,02 (mol) 17,24 2,4 m 1,84 (gam) Áp dụng ĐLBT khối lượng: 17.24 + 2,4 = m + 1,84 => m = 17,8 gam => Đáp án B Ví dụ 2: Đốt cháy hồn tồn m gam chất béo (triglixerit) cần 3,22 mol O 2, thu 2,28 mol CO2 2,12 mol H2O Cũng m gam chất béo tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH khối lượng muối tạo thành A 18,28 gam B 33,36 gam C 46,00 gam D 36,56 gam Hướng dẫn: Xét phản ứng đốt cháy m gam chất béo X: X + O2 → CO2 + m H 2O 3,22 2,28 2,12 (mol) 103,04 100,32 38,16 (gam) 0,04 (mol) 3,68 (gam) Áp dụng ĐLBT nguyên tố O: 6nX + 2.3,22 = 2.2,28 + 2,12 => nX = 0,04 mol Áp dụng ĐLBT khối lượng: m + 103,04 = 100,32 + 38,16 => m = 35,44 gam Xét phản ứng X với NaOH: X + 3NaOH → Muối + 0,04 => 0,12 35,44 4,8 C3H5(OH)3 => Áp dụng ĐLBT khối lượng: 5,44 + 4,8 = mmuối + 3,68 => mmuối = 36,56 gam => Đáp án D Ví dụ (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 204): Thủy phân hoàn toàn a mol triglixerit X dung dịch NaOH vừa đủ, thu glixerol m gam hỗn hợp muối Đốt cháy hoàn toàn a mol X thu 1,375 mol CO 1,275 mol H2O Mặt khác, a mol X tác dụng tối đa với 0,05 mol Br2 dung dịch Giá trị m A 20,15 B 23,60 C 23,35 D 22,15 Hướng dẫn: Giả sử X có k liên kết π phân tử Xét phản ứng đốt X: X + O2 → CO2 + a H 2O 1,375 1,275 => (k – 1)a = 1,375 – 1,275 (k – 1)a = 0,1 (mol) (1) Xét phản ứng a mol X với Br2: => Số liên kết π có khản phản ứng với Br2 (k – 3) => (k – 3)a = 0,05 (2) Giải hệ (1) (2) => a = 0,025 mol Xét phản ứng đốt cháy X: X + O2 → CO2 + H 2O 0,025 1,375 1,275 (mol) => Khối lượng X: m = mC + mH + mO(X) m = 1,375.12 + 1,275.2 + 0,025.6.16 => m = 21,45 gam Xét phản ứng X với NaOH: X + 3NaOH → Muối 0,025 => 21,45 + 0,075 C3H5(OH)3 => 0,025 (mol) 2,3 (gam) Áp dụng ĐLBT khối lượng: mmuối = 22,15 gam => Đáp án D b Bài tập tự luyện Câu (Đề thi THPTQG 2017 – MĐ 201, Câu 56): Thủy phân hoàn toàn m gam chất béo dung dịch NaOH, đun nóng thu 9,2 gam glixerol 91,8 gam muối Giá trị m A 89 B 101 C 85 D 93 Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn m gam chất béo (triglixerit) cần 1,61 mol O 2, thu 1,14 mol CO2 1,06 mol H2O Cũng m gam chất béo tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH khối lượng (gam) muối tạo thành A 18,28 B 16,68 C 20,28 D 23,00 Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam chất béo (triglixerit) cần 0,805 mol O 2, thu 0,57 mol CO2 0,53 mol H2O Cũng m gam chất béo tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH khối lượng (gam) muối tạo thành A 8,34 B 11,5 C 9,14 D 10,14 Câu (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 201, Câu 68): Thủy phân hoàn toàn triglixerit X dung dịch NaOH, thu glixerol, natri stearat natri oleat Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần vừa đủ 3,22 mol O2, thu H2O 2,28 mol CO2 Mặt khác, m gam X tác dụng tối đa với a mol Br2 dung dịch Giá trị a A 0,04 B 0,08 C 0,20 D 0,16 Câu (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 202, Câu 64): Hỗn hợp X gồm axit panmitic, axit stearic triglixerit Y Đốt cháy hoàn toàn m gam X thu 1,56 mol CO 1,52 mol H2O Mặt khác, m gam X tác dụng vừa đủ với 0,09 mol NaOH dung dịch, thu glixerol dung dịch chứa a gam hỗn hợp muối natri panmitat natri stearat Giá trị a A 25,86 B 26,4 C 27,7 D 27,3 Câu (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 203, Câu 64): Thủy phân hoàn toàn a gam triglixerit X dung dịch NaOH, thu glixerol dung dịch chứa m gam hỗn hợp muối (gồm natri stearat, natri panmitat C 17HyCOONa) Đốt cháy hoàn toàn a gam X cần vừa đủ 1,55 mol O2, thu H2O 1,1 mol CO2 Giá trị m A 17,96 B 16,12 C 19,56 D 17,72 Câu (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 204, Câu 61): Thủy phân hoàn toàn a mol triglixerit X dung dịch NaOH vừa đủ, thu glixerol m gam hỗn hợp muối Đốt cháy hoàn toàn a mol X thu 1,375 mol CO 1,275 mol H2O Mặt khác, a mol X tác dụng tối đa với 0,05 mol Br2 dung dịch Giá trị m A 20,15 B 20,60 C 23,35 D 22,15 Câu (Đề thi minh họa 2019, Câu 66): Đốt cháy hoàn toàn 0,06 mol hỗn hợp X gồm ba triglixerit cần vừa đủ 4,77 mol O2, thu 3,14 mol H2O Mặt khác, hiđro hóa hồn toàn 78,9 gam X (xt: Ni; t o), thu hỗn hợp Y Đun nóng Y với dung dịch KOH vừa đủ, thu glixerol m gam muối Giá trị m A 86,1 B 57,4 C 83,82 D 57,16 Câu (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 201, Câu 70): Đốt cháy hoàn toàn 17,16 gam triglixerit X, thu H2O 1,1 mol CO2 Cho 17,16 gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu glixerol m gam muối Mặt khác, 17,16 gam X tác dụng tối đa với 0,04 mol Br2 dung dịch Giá trị m A 17,72 B 18,28 C 18,48 D 16,12 Câu 10 (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 202, Câu 68): Đốt cháy hoàn toàn 25,74 gam triglixerit X, thu CO2 1,53 mol H2O Cho 25,74 gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu glixerol m gam muối Mặt khác, 25,74 gam X tác dụng tối đa với 0,06 mol Br2 dung dich Giá trị m A 27,72 B 26,58 C 27,42 D 24,18 Câu 11 (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 203, Câu 72): Đốt cháy hoàn toàn m gam triglixerit X cần vừa đủ 3,08 mol O2, thu CO2 mol H2O Cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu glixerol 35,36 gam muối Mặt khác, m gam X tác dụng tối đa với a mol Br2 dung dịch Giá trị a A 0,20 B 0,24 C 0,12 D 0,16 Câu 12 (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 204, Câu 65): Đốt cháy hoàn toàn m gam triglixerit cần vừa đủ 2,31 mol O2, thu H2O 1,65 mol CO2 Cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu glixerol 26,52 gam muối Mặt khác, m gam X tác dụng tối đa với a mol Br2 dung dịch Giá trị a A 0,09 B 0,12 C 0,15 D 0,18 c Đáp án tập tự luyện 10 Câu 1: A Câu 2: A Câu 3: C Câu 4: B Câu 5: A Câu 6: D Câu 7: D Câu 8: A Câu 9: D Câu 10: B Câu 11: C Câu 12: A Bài toán tổng hợp este a Định hướng tư - Với tập hữu tổng hợp, kĩ sử dụng ĐLBT như: ĐLBT khối lượng, ĐLBT nguyên tố, ĐLBT số mol liên kết π,… thiếu trình giải tập - Khi thủy phân este dung dịch NaOH (hoặc KOH), q trình tính tốn ta cần ý xem lượng NaOH (hoặc KOH) có dư sau phản ứng hay khơng Ví dụ 1: Cho 0,15 mol etyl acrylat tác dụng với 200 ml dung dịch KOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu m gam chất rắn Giá trị m A 16,5 B 19,3 C 14,1 D 16,1 Hướng dẫn: CH2=CHCOOC2H5 + KOH → 0,15 0,2 15 11,2 + C2H5OH m 0,15 (mol) 6,9 (gam) Căn theo số mol ban đầu chất => KOH dư sau phản ứng, CH2=CHCOOC2H5 phản ứng hết => mol C2H5OH = 0,15 mol Áp dụng ĐLBT khối lượng => m = 19,3 gam => Đáp án B - Nếu cho este đơn chức tham gia phản ứng thủy phân với NaOH (hoặc KOH) mà tạo hai muối thấy tỉ lệ mol este : mol OH- ≠ : => este phải este có liên quan đến phenol đồng đẳng phenol: RCOOC6H4R’ + 2NaOH → RCOONa + R’C6H4ONa + H2O (Ngoài ra, đề có nhắc đến este có chứa vòng benzen, ta cần xem xét việc este có liên quan đến phenol) Ví dụ (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 201, Câu 74): Hỗn hợp E gồm bốn este có cơng thức C8H8O2 có vòng benzen Cho m gam E tác dụng tối đa với 200 ml dung dịch NaOH 1M (đun nóng), thu hỗn hợp X gồm ancol 20,5 gam hỗn hợp muối Cho tồn X vào bình đựng Na dư, sau phản ứng kết thúc khối lượng chất rắn bình tăng 6,9 gam so với ban đầu Giá trị m A 13,60 B 8,16 C 16,32 D 20,40 Hướng dẫn: 11 Căn theo đề bài, ta dự đoán hỗn hợp E gồm hai loại este este ancol este phenol Đặt công thức tổng quát cho hai loại este hỗn hợp E RCOOR’ (x mol) R1COOC6H4R2 (y mol) Xét phản ứng E với NaOH: + NaOH → Muối + R’OH + H2O 0,2 136(x + y) x 20,5 y 18y Xét phản ứng ancol X với Na dư: R’OH + Na → R’ONa + 1/2H2↑ x => x/2 (mol) => mbình tăng = mancol – => mancol = 6,9 + x (gam) Xét phản ứng E với NaOH, ta có hệ phương trình: => => m = 136(x + y) = 20,4 gam => Đáp án D Ví dụ (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 203, Câu 73): Cho m gam hỗn hợp X gồm ba este đơn chức tác dụng tối đa với 400 ml dung dịch NaOH 1M, thu hỗn hợp Y gồm hai ancol dãy đồng đẳng 34,4 gam hỗn hợp muối Z Đốt cháy hồn tồn Y, thu 3,584 lít khí CO2 (đktc) 4,68 gam H2O Giá trị m A 24,24 B 25,14 C 21,10 D 22,44 Hướng dẫn: Theo hỗn hợp Y ancol đơn chức Xét phản ứng đốt hỗn hợp ancol Y: Y + O2 → CO2 + H2O (I) 0,16 0,26 (mol) => > => Y gồm hai ancol no, đơn chức => nY = 0,26 – 0,16 = 0,1 (mol) 12 => mY = mC + mH + = 0,16.12 + 0,26.2 + 0,1.16 = 4,04 (gam) Xét phản ứng hỗn hợp X với NaOH: = 0,1 (mol) < = 0,4 (mol) => Hỗn hợp X gồm hai loại este este ancol este phenol + NaOH → Muối Z + Y + H2O (II) 0,4 m 16 34,4 0,1 y (mol) 4,04 18y (gam) ĐLBT mol cho R’ => x = 0,1 Số mol NaOH phản ứng: x + 2y = 0,4 => y = 0,15 (mol) Áp dụng ĐLBT khối lượng cho phản ứng (II): m + 16 = 34,4 + 4,04 + 18.0,15 => m = 21,1 (gam) => Đáp án C - Với trường hợp đốt cháy este ta ý tới biểu thức: (k – 1)neste pư = (với k: độ bất bão hòa phân tử este) - Khi đốt cháy muối Na (hoặc K) axit hữu cơ, thu sản phẩm gồm Na2CO3 (hoặc K2CO3), CO2 H2O mà thấy: mol CO2 = mol H2O muối đem đốt thuộc loại muối axit no, đơn chức, mạch hở - Khi cho este mạch hở phản ứng với dung dịch kiềm ta có: Tổng mol nhóm chức este (-COO-) = mol OH-pư - Khi thủy phân este chức tạo từ ancol axit cacboxylic thì: ≥ số lượng nhóm chức este - Đối với trình đốt cháy hợp chất hữu cơ, vấn đề quy đổi hợp chất hữu thường xuyên sử dụng, đặc biệt toán mức vận dụng cao Ví dụ: Trong phản ứng đốt cháy: ancol no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+1OH => Có thể quy đổi hỗn hợp gồm (mol H2O = mol ancol;) amino axit no, mạch hở, phân tử có nhóm -NH nhóm -COOH => ta quy đổi hỗn hợp gồm (mol amino axit = mol NO = 2mol H2); muối natri axit cacboxylic => Ta quy đổi hỗn hợp gồm thành phần ; … => Tùy theo kiện đề cho mà ta lựa chọn cách quy đổi để xử lí kiện đề cách thuận lợi 13 Ví dụ (Đề thi THPTQG 2017 – MĐ 202, Câu 77): Đốt cháy hoàn toàn 9,84 gam hỗn hợp X gồm ancol este (đều đơn chức, mạch hở), thu 7,168 lít khí CO2 (đktc) 7,92 gam H2O Mặt khác, cho 9,84 gam X tác dụng hoàn toàn với 96 ml dung dịch NaOH 2M, cô cạn dung dịch thu m gam chất rắn khan Giá trị m A 13,12 B 6,80 C 14,24 D 10,48 Hướng dẫn: Xét phản ứng đốt hỗn hợp X: X + O2 → CO2 + H2O 0,32 9,84 => 12,16 (gam) => (mol) Áp dụng ĐLBT nguyên tố O => (mol) = X => x + 2y = 0,32 => x + y > 0,16 nX > 0,16 => X < = => Trong X có chất có nguyên tử C => ancol X CH 3OH Nhận xét: Trong hỗn hợp X: mol O = mol C = 0,32 Trong ancol CH3OH: mol O = mol C => Trong este phải có mol O = mol C Trong este có số C = số nguyên tử O => Este HCOOCH3 Từ phản ứng đốt hỗn hợp X ta có: O(X) = x+2y = 0,32;mX = 32x+60y = 9,84 => y=0,1 (mol) Xét phản ứng X với NaOH: X + NaOH → rắn + CH3OH 0,192 mol 9,84 7,68 => m 0,22 (mol) 7,04 (gam) Áp dụng ĐLBT khối lượng => m = 10,48 gam => Đáp án D Ví dụ (Đề thi THPTQG 2017 – MĐ 201, Câu 72): Este Z đơn chức, mạch hở, tạo thành từ axit X ancol Y Đốt cháy hoàn toàn 2,15 gam Z, thu 0,1 mol CO2 0,075 mol H2O Mặt khác, cho 2,15 gam Z tác dụng vừa đủ với dung dịch KOH, thu 2,75 gam muối Công thức X, Y A CH3COOH C3H5OH B C2H3COOH CH3OH C HCOOH C3H5OH D HCOOH C3H7OH Hướng dẫn: Xét phản ứng đốt 2,15 gam Z: 14 Z + O2 → CO2 + H 2O 2,15 => 0,1 0,075 (mol) 4,4 1,35 (gam) 3,6 => Áp dung ĐLBT nguyên tố O => nZ = 0,025 (mol) => MZ = 86 => CTPT Z: C4H6O2 Xét phản ứng X với dung dịch KOH: RCOOR’ + KOH → RCOOK + R’OH 0,025 => R + 83 = => 0,025 (mol) 2,75 (gam) => R = 27 (CH2=CH–) => CTCT thu gọn Z: CH2=CHCOOCH3 => Hai chất X, Y => Đáp án B Ví dụ (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 201, Câu 76): Cho 7,34 gam hỗn hợp E gồm hai este mạch hở X, Y (đều tạo axit cacboxylic ancol; M X < MY < 150) tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu ancol Z 6,74 gam hỗn hợp muối T Cho toàn Z tác dụng với Na dư, thu 1,12 lít khí H (đktc) Đốt cháy hoàn toàn T thu H2O, Na2CO3 0,05 mol CO2 Phần trăm khối lượng X E A 40,33% B 35,97% C 81,74% D 30,25% Hướng dẫn: Xét phản ứng ancol Z với Na: = 0,1 mol Do hỗn hợp E gồm hai este mạch hở => = 0,1 mol => nchức este (-COO-) = 0,1 mol => n-COONa = 0,1 mol Xét phản ứng đốt cháy hỗn hợp muối T T + O2 0,05 → Na2CO3 + CO2 + H2O 0,05 (mol) => => Trong muối có số lượng nguyên tử C = số lượng nhóm –COONa => hỗn hợp T HCOONa (x mol) (COONa)2 (y mol) => => Do thu ancol => hỗn hợp E => ancol Z có dạng ROH Xét phản ứng E với NaOH: 15 E + NaOH → 7,34 Muối T + ancol Z 40.0,1 6,74 => 4,6 (gam) => R + 17 = 46 => R = 29 (C2H5–) Vậy X HCOOC2H5 (0,04 mol) => %mX = => Đáp án A Ví dụ (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 201, Câu 80): Hỗn hợp X gồm ba este mạch hở tạo axit cacboxylic với ancol, hai este có số nguyên tử cacbon phân tử Xà phòng hóa hồn tồn 7,76 gam X dung dịch NaOH vừa đủ, thu hỗn hợp Y gồm hai ancol đơn chức, dãy đồng đẳng hỗn hợp Z gồm hai muối Cho tồn Y vào bình đựng kim loại Na dư, sau phản ứng có H2 khối lượng bình tăng gam Đốt cháy hồn tồn Z cần vừa đủ 0,09 mol O2, thu Na2CO3 4,96 gam hỗn hợp CO H2O Phần trăm khối lượng este có phân tử khối nhỏ X A 15,46% B 19,07% C 77,32% D 61,86% Hướng dẫn: Đặt nY = x mol => mol NaOHpư = x mol; Từ phản ứng Y với kim loại Na => mY = (4 + x) (gam) Xét phản ứng X với NaOH X + NaOH → Y + Z x (mol) 7,76 x 40x 4+x => 3,76 + 39x (gam) Xét phản ứng đốt cháy hỗn hợp muối Z: Z + O2 → Na2CO3 + CO2 + H2O 0,09 3,76 + 39x x/2 2,88 a 53x b 4,96 (gam) Áp dụng ĐLBT khối lượng cho phản ứng => x = 0,12 => => => Z gồm muối axit no, đơn chức => nZ = x = 0,12 mol (Z) ≈ 1,167 => muối Z HCOONa Với x = 0,12 => hỗn hợp Y gồm hai ancol X = ≈ 64,67 => Trong X có este HCOOCH3 Do hai este X có số nguyên tử C => Hai este lại HCOOC2H5 CH3COOCH3 => mol HCOOCH3 = 0,08 mol => %HCOOCH3 = 61,86% => Đáp án D 16 Ví dụ (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 203, Câu 74): Hỗn hợp E gồm ba este mạch hở tạo axit cacboxylic với ancol: X (no, đơn chức), Y (không no, đơn chức, phân tử có hai liên kết π) Z (no, hai chức) Cho 0,58 mol E phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu 38,34 gam hỗn hợp ba ancol dãy đồng đẳng 73,22 gam hỗn hợp T gồm ba muối ba axit cacboxylic Đốt cháy toàn T cần vừa đủ 0,365 mol O2, thu Na2CO3, H2O 0,6 mol CO2 Phần trăm khối lượng Y E có giá trị gần với giá trị sau đây? A B C D Hướng dẫn: Theo bài, ba ancol thu no, đơn chức, mạch hở => nT = nE = 0,58 mol Xét phản ứng đốt cháy hỗn hợp muối T: 73,22 gam T + O2 → Na2CO3 + CO2 + H2O 0,365 Ta có hệ: x/2 0,6 z (mol) => => = ≈ 1,965 => muối T HCOONa => X có dạng HCOOR’ Xét hỗn hợp E: => => hh T => Áp dụng ĐLBT nguyên tố C hh T: => => hh muối T Xét 38,34 gam hỗn hợp ba ancol => a = 1,35 mol => Tổng mol C ancol = 1,35 mol => Z phải (COOCH 3)2: 0,5 mol (Nếu gốc ancol Z có 2C trở lên số mol C ancol > 1,35 mol) Giả sử gốc ancol X có n nguyên tử C; gốc ancol Y có m nguyên tử C => 5n + 3m = 35 => n = m = => Y: C2H3COOC5H11 (0,03 mol) => %Y ≈ 6,23% => Đáp án A * Qua ví dụ phân tích, tổng hợp lại vài ý cần thiết q trình giải tốn tổng hợp este sau: - Với tập hữu tổng hợp, kĩ sử dụng ĐLBT như: ĐLBT khối lượng, ĐLBT nguyên tố, ĐLBT số mol liên kết π,… khơng thể thiếu q trình giải tập - Khi thủy phân este dung dịch NaOH (hoặc KOH), q trình tính tốn ta cần ý xem lượng NaOH (hoặc KOH) có dư sau phản ứng hay không - Nếu cho este đơn chức tham gia phản ứng thủy phân với NaOH (hoặc KOH) mà tạo hai muối thấy tỉ lệ 17 mol este : mol OH- ≠ : => este phải este có liên quan đến phenol đồng đẳng phenol: RCOOC6H4R’ + 2NaOH → RCOONa + R’C6H4ONa + H2O (Ngồi ra, đề có nhắc đến este có chứa vòng benzen, ta cần xem xét việc este có liên quan đến phenol) - Với trường hợp đốt cháy este ta ý tới biểu thức: (k – 1)neste pư = (với k: độ bất bão hòa phân tử este) - Khi đốt cháy muối Na (hoặc K) axit hữu cơ, thu sản phẩm gồm Na2CO3 (hoặc K2CO3), CO2 H2O mà thấy: mol CO2 = mol H2O muối đem đốt thuộc loại muối axit no, đơn chức, mạch hở - Khi cho este mạch hở phản ứng với dung dịch kiềm ta có: Tổng mol nhóm chức este (-COO-) = mol OH-pư - Khi thủy phân este chức tạo từ ancol axit cacboxylic thì: ≥ số lượng nhóm chức este - Đối với q trình đốt cháy hợp chất hữu cơ, vấn đề quy đổi hợp chất hữu thường xuyên sử dụng, đặc biệt toán mức vận dụng cao Ví dụ: Trong phản ứng đốt cháy: ancol no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+1OH => Có thể quy đổi hỗn hợp gồm (mol H2O = mol ancol;) amino axit no, mạch hở, phân tử có nhóm -NH nhóm -COOH => ta quy đổi hỗn hợp gồm (mol amino axit = mol NO = 2mol H2); muối natri axit cacboxylic => Ta quy đổi hỗn hợp gồm thành phần ; … => Tùy theo kiện đề cho mà ta lựa chọn cách quy đổi để xử lí kiện đề cách thuận lợi b Bài tập tổng hợp 18 Câu (Đề thi THPTQG 2017 – MĐ 201, Câu 72): Este Z đơn chức, mạch hở, tạo thành từ axit X ancol Y Đốt cháy hoàn toàn 2,15 gam Z, thu 0,1 mol CO 0,075 mol H2O Mặt khác, cho 2,15 gam Z tác dụng vừa đủ với dung dịch KOH, thu 2,75 gam muối Công thức X Y A CH3COOH C2H5OH B C2H3COOH CH3OH C HCOOH C3H5OH D HCOOH C3H7OH Câu (Đề thi THPTQG 2017 – MĐ 201, Câu 80): Hỗn hợp E gồm este đơn chức X este hai chức Y (X, Y no, mạch hở) Xà phòng hóa hồn tồn 40,48 gam E cần vừa đủ 560 ml dung dịch NaOH 1M, thu hai muối có khối lượng a gam hỗn hợp T gồm hai ancol có số nguyên tử cacbon Đốt cháy tồn T, thu 16,128 lít (đktc) khí CO2 19,44 gam H2O Giá trị a gần với giá trị sau đây? A 43,0 B 37,0 C 40,5 D 13,5 Câu (Đề thi THPTQG 2017 – MĐ 202, Câu 69): Cho 0,3 mol hỗn hợp hai este đơn chức tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch KOH 2M, thu chất hữu Y (no, đơn chức, mạch hở, có tham gia phản ứng tráng gương) 53 gam hỗn hợp muối Đốt cháy toàn Y cần vừa đủ 5,6 lít khí O2 (đktc) Khối lượng 0,3 mol X A 29,4 gam B 31,0 gam C 33,0 gam D 41,0 gam Câu (Đề thi THPTQG 2017 – MĐ 202, Câu 77): Đốt cháy hoàn toàn 9,84 gam hỗn hợp X gồm ancol este (đều đơn chức, mạch hở), thu 7,168 lít (đktc) khí CO2 7,92 gam H2O Mặt khác, 9,84 gam X tác dụng hoàn toàn với 96 ml dung dịch NaOH 2M, cô cạn dung dịch thu m gam chất rắn khan Giá trị m A 13,12 B 6,8 C 14,24 D 10,48 Câu (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 201, Câu 74): Hỗn hợp E gồm este có cơng thức C8H8O2 có chứa vòng benzen Cho m gam E tác dụng tối đa với 200 ml dung dịch NaOH 1M (đun nóng), thu hỗn hợp X gồm ancol 20,5 gam hỗn hợp muối Cho tồn X vào bình đựng kim loại Na dư, sau phản ứng kết thúc khối lượng chất rắn bình tăng 6,9 gam so với ban đầu Giá trị m A 13,6 B 8,16 C 16,32 D 20,4 Câu (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 202, Câu 74): Hỗn hợp E gồm este có cơng thức C8H8O2 có vòng benzen Cho 16,32 gam E tác dụng tối đa với V ml dung dịch NaOH 1M (đun nóng), thu hỗn hợp X gồm ancol 18,78 gam hỗn hợp muối Cho tồn X vào bình đựng Na dư, sau phản ứng kết thúc khối lượng chất rắn bình tăng 3,83 gam so với ban đầu Giá trị V A 190 B 100 C 120 D 240 Câu (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 203, Câu 73): Cho m gam hỗn hợp X gồm ba este đơn chức tác dụng tối đa với 400 ml dung dịch NaOH 1M, thu hỗn hợp Y gồm hai ancol dãy đồng đẳng 34,4 gam hỗn hợp muối Z Đốt cháy hoàn tồn Y, thu 3,584 lít khí CO2 (đktc) 4,68 gam H2O Giá trị m A 24,24 B 25,14 C 21,10 D 22,44 Câu (Đề thi THPTQG 2018 – MĐ 204, Câu 80): Cho m gam hỗn hợp X gồm ba este đơn chức tác dụng tối đa với 350 ml dung dịch NaOH 1M, thu hỗn hợp 19 Y gồm hai ancol dãy đồng đẳng 28,6 gam hỗn hợp muối Z Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y, thu 4,48 lít CO2 (đktc) 6,3 gam H2O Giá trị m A 21,9 B 30,4 C 20,1 D 22,8 Câu (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 201, Câu 76): Cho 7,34 gam hỗn hợp E gồm hai este mạch hở X, Y (đều tạo axit cacboxylic ancol; M X < MY < 150) tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu ancol Z 6,74 gam hỗn hợp muối T Cho toàn Z tác dụng với Na dư, thu 1,12 lít khí H (đktc) Đốt cháy hồn tồn T, thu H2O, Na2CO3 0,05 mol CO2 Phần trăm khối lượng X E A 40,33% B 35,97% C 81,74% D 30,25% Câu 10 (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 203, Câu 75): Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp E gồm hai este mạch hở X Y (đều tạo axit cacboxylic ancol; M X < MY < 150), thu 4,48 lít khí CO2 (đktc) Cho m gam E tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu muối 3,14 gam hỗn hợp ancol Z Cho toàn Z tác dụng với Na dư, thu 1,12 lít khí H2 (đktc) Phần trăm khối lượng X E A 29,63% B 62,28% C 40,40% D 30,30% Câu 11 (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 206, Câu 73): Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp E gồm hai este mạch hở (đều tạo axit cacboxylic ancol; M X < MY < 150), thu 4,48 lít khí CO2 (đktc) Cho m gam E tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu ancol Z 6,76 gam hỗn hợp muối Cho toàn Z tác dụng với Na dư, thu 1,12 lít khí H2 (đktc) Phần trăm khối lượng X E A 44,30% B 50,34% C 74,50% D 60,40% Câu 12 (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 201, Câu 80): Hỗn hợp X gồm ba este mạch hở tạo axit cacboxylic với ancol, hai este có số nguyên tử cacbon phân tử Xà phòng hóa hồn tồn 7,76 gam X dung dịch NaOH vừa đủ, thu hỗn hợp Y gồm hai ancol đơn chức, dãy đồng đẳng hỗn hợp Z gồm hai muối Cho toàn Y vào bình đựng kim loại Na dư, sau phản ứng có H khối lượng bình tăng gam Đốt cháy hoàn toàn Z cần vừa đủ 0,09 mol O 2, thu Na2CO3 4,96 gam hỗn hợp CO2 H2O Phần trăm khối lượng este có phân tử khối nhỏ X A 15,46% B 19,07% C 77,32% D 61,86% Câu 13 (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 202, Câu 79): Hỗn hợp X gồm ba este mạch hở tạo axit cacboxylic với ancol, hai este có số nguyên tử cacbon phân tử Xà phòng hóa hồn tồn 9,16 gam X dung dịch NaOH vừa đủ, thu hỗn hợp Y gồm hai ancol đơn chức, dãy đồng đẳng hỗn hợp Z gồm hai muối Cho tồn Y vào bình đựng kim loại Na dư, sau phản ứng có khí H khối lượng bình tăng 5,12 gam Đốt cháy hoàn toàn Z cần vừa đủ 0,12 mol O2, thu Na2CO3 6,2 gam hỗn hợp CO2 H2O Phần trăm khối lượng este có phân tử khối lớn X A 46,63% B 51,87% C 47,24% D 63,42% Câu 14 (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 203, Câu 74): Hỗn hợp E gồm ba este mạch hở tạo axit cacboxylic với ancol: X (no, đơn chức), Y (không no, đơn chức, phân tử có hai liên kết π) Z (no, hai chức) Cho 0,58 mol E phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu 38,34 gam hỗn hợp ba ancol dãy đồng đẳng 73,22 gam 20 hỗn hợp T gồm ba muối ba axit cacboxylic Đốt cháy toàn T cần vừa đủ 0,365 mol O2, thu Na2CO3, H2O 0,6 mol CO2 Phần trăm khối lượng Y E có giá trị gần với giá trị sau đây? A B C D Câu 15 (Đề thi THPTQG 2019 – MĐ 204, Câu 79): Hỗn hợp E gồm ba este mạch hở tạo axit cacboxylic với ancol: X (no, đơn chức), Y (không no, đơn chwssc, phân tử có hai liên kết π) Z (no, hai chức) Cho 0,2 mol E phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu 12,88 gam hỗn hợp ba ancol dãy đồng đẳng 24,28 gam hỗn hợp T gồm ba muối ba axit cacboxylic Đốt cháy toàn T cần vừa đủ 0,175 mol O2, thu Na2CO3, CO2 0,055 mol H2O Phần trăm khối lượng X E có giá trị gần với giá trị sau đây? A B 12 C D c Đáp án tập tự luyện Câu 1: B Câu 2: A Câu 3: C Câu 4: D Câu 5: D Câu 6: A Câu 7: B Câu 8: A Câu 9: B Câu 10: C Câu 11: D Câu 12: D Câu 13: A Câu 14: A Câu 15: A PHẦN 2: KẾT LUẬN I Kết luận 21 - Việc áp dụng chuyên đề “Định hướng tư giải toán tổng hợp este” phần giúp cho học sinh (HS) trường THPT tháo gỡ bớt khó khăn đồng thời giúp HS phản ứng nhanh nhạy giải nhanh trình giải tập mức vận dụng cao chương “Este – Lipit” - Ngoài việc áp dụng chuyên đề cho HS ôn thi THPTQG, ta sử làm tài liệu ơn tập dành cho đối tượng HS lớp 11 (thi vượt cấp) HS lớp 12 thi HSG Sở GD&ĐT tỉnh Vĩnh Phúc tổ chức hàng năm - Do thời gian có hạn q trình viết chun đề sai sót chưa hồn thiện, mong q thầy (cơ) giáo bạn đọc góp ý thêm để chun đề tơi hồn thiện áp dụng có hiệu cao trình dạy học Xin chân thành cảm ơn! Tài liệu tham khảo Sách giáo khoa Hóa học 12 – Cơ 22 Sách giáo khoa Hóa học 12 – Nâng cao Đề thi THPTQG năm 2017, 2018, 2019 Bộ GD&ĐT Rèn luyện phát triển tư Hóa học giải tốn điểm 8, ,10 (Tập 2: Hữu cơ) – Nguyễn Anh Phong; Lê Kiều Hưng Tư đảo chiều giải tập theo chuyên đề Hóa học hữu – Nguyễn Anh Phong 23 ... B Định hướng tư giải toán tổng hợp este I Tính số lượng đồng phân este no, đơn chức, mạch hở Định hướng tư - Bước 1: Xác định CTPT chất cần tính số lượng đồng phân - Bước 2: Căn theo CTTQ este. .. 12: A Bài toán tổng hợp este a Định hướng tư - Với tập hữu tổng hợp, kĩ sử dụng ĐLBT như: ĐLBT khối lượng, ĐLBT nguyên tố, ĐLBT số mol liên kết π,… thiếu trình giải tập - Khi thủy phân este dung... Việc áp dụng chuyên đề Định hướng tư giải toán tổng hợp este phần giúp cho học sinh (HS) trường THPT tháo gỡ bớt khó khăn đồng thời giúp HS phản ứng nhanh nhạy giải nhanh trình giải tập mức