Giải quyết một số bài tập hữu cơ phức tạp cho học sinh lớp 12 bằng kỹ thuật tách nhóm nguyên tố và quy đổi

MỤC LỤC Mở đầu .2 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 2 Nội dung 2.1 Cơ sở lí luận 2.2 Thực trạng đề tài 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Tách nhóm nguyên tố 2.3.2 Quy đổi este axit ancol 14 2.4 Hiệu đề tài .23 Kết luận kiến nghị .24 3.1 Kết luận 24 3.2 Kiến nghị 24 1 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Trong dạy học hóa học, có thể nâng cao chất lượng dạy học phát triển lực nhận thức cho học sinh bằng nhiều biện pháp, phương pháp khác Trong đó, giải tập hóa học với tư cách phương pháp dạy học có tác dụng tích cực đến việc giáo dục, rèn luyện phát triển học sinh Mặt khác, cũng thước đo thực chất nắm vững kiến thức kỹ hóa học học sinh Bài tập hóa học nguồn quan trọng để học sinh thu nhận kiến thức, củng cố khắc sâu những lí thuyết học, phát triển tư sáng tạo, nâng cao lực nhận thức Trong những năm gần đây, kỳ thi, đặc biệt kỳ thi TNTHPTQG tập hóa hữu thường xuất phức tạp yêu cầu học sinh phải tìm cách giải nhanh tối ưu thời gian mới có thể có kết cao Muốn xử lí tập học sinh phải có cách làm nhanh, xác Vì vậy, chọn đề tài ‘‘Giải số tập hữu phức tạp cho học sinh lớp 12 kỹ thuật tách nhóm nguyên tố quy đổi’’ nhằm giúp học sinh rèn luyện nhiều dạng tập hóa học, giúp em có thêm hành trang vững chắc, tự tin bước vào kỳ thi, đặc biệt kỳ thi TNTHPTQG sắp tới 1.2 Mục đích nghiên cứu Giúp học sinh biết rèn luyện kỹ thuật, phương pháp mới hóa học 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Học sinh lớp 12 trường - Một số tập hóa hữu phức tạp 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu liên quan - Nghiên cứu toán phức tạp hóa hữu có thể sử dụng kỹ thuật tách nhóm quy đổi - Đề xuất số biện pháp giúp học sinh học tốt môn hóa - Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu đề tài Nội dung 2.1 Cơ sở lí luận Ở trường phổ thơng, tập hóa học giữ vai trò quan trọng việc thực mục tiêu đào tạo Bài tập hóa học: - những phương tiện hiệu nghiệm để học sinh củng cố khắc sâu kiến thức - giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức học cách sinh động, phong phú Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải tập mới nắm vững kiến thức cách sâu sắc - phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hóa kiến thức cách tốt - rèn luyện kỹ hóa học cho học sinh, kỹ thực hành, thí nghiệm - cịn sử dụng phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới trang bị kiến thức mới, giúp học sinh tích cực linh hội kiến thức cách sâu sắc bền vững - phương tiện để kiểm tra kiến thức, kĩ học sinh cách xác - có tác dụng giáo dục đạo đức, tác phong, rèn tính kiên nhẫn, trung thực, xác, khoa học - phát huy khả tư độc lập, sáng tạo học sinh 2.2 Thực trạng đề tài Qua thực tế giảng dạy mơn hóa học trường THPT thấy: - Môn Hóa học trường phổ thông môn học khó chưa trọng mức, đặc biệt cấp THCS, vùng nơng thơn, miền núi Nhiều học sinh cịn dành nhiều thời gian cho môn hướng đến thi vào lớp 10 toán, văn, ngoại ngữ, mà chưa dành thời gian thích hợp cho mơn hóa học Vì học sinh vào cấp THPT đa số gốc môn hóa, dẫn đến việc học cấp THPT trở nên khó khăn - Do thời gian giảng dạy lớp hạn chế, số giáo viên chưa đề cập hết dạng tập hóa học, đặc biệt dạng toán phức tạp - Một số học sinh học yếu môn hóa ảnh hưởng đáng kể đến việc giảng dạy chung lớp giáo viên 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Tách nhóm nguyên tố Cơ sở lí thuyết: Cn H 2n � �nCH � � H2 H � Ankan: CnH2n+2   �2 Anken: CnH2n  nCH2 3 Ankin, ankađien: CnH2n-2  Cn H 2n � � H �  �nCH � � H Cn H 2n � � H 2O � Ancol no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+1OH   Axit cacboxylic + Axit no, đơn chức, mạch hở: Cn H 2n � �nCH � � H2 Cn H 2n  � � �H � � COO (CO ) � CO COO CnH2n+1COOH  � � � �nCH � �H 2O nCH � Cn H 2n 1COOH � � CO � + Axit không no, mạch hở, phân tử có liên kết đôi: Este-chất béo (n  1)CH � � H2 Cn 1H 2n � � � CO COO (CO ) � + Este no, đơn chức, mạch hở: CnH2nO2  � � + Tristearin: (C17H35COO)3C3H5 = 54CH2 + 3CO2 + 1H2 (ntristearin = nH2) = (HCOO)3C3H5 + 51CH2 + Tripanmitin: (C15H31COO)3C3H5 = 48CH2 + 3CO2 + 1H2 (ntripanmitin = nH2) = (HCOO)3C3H5 + 45CH2 + Triolein: (C17H33COO)3C3H5 = 54CH2 + 3CO2 - 2H2 = (HCOO)3C3H5 + 51CH2 – 3H2 + Trilinolein: (C17H31COO)3C3H5 = 54CH2 + 3CO2 - 5H2 = (HCOO)3C3H5 + 51CH2 – 6H2 Amin no, đơn chức, mạch hở: �nCH � CH NH Cn H 2n nCH �NH � � � Cn H 2n 3 N � � �� �� � NH xCH � � �NH  �H Amino axit: + Glyxin: H2N-CH2-COOH = C2H5NO2 = C2H3NO + H2O = CO2 + NH3 + CH2 = CO2 + NH + CH2 + H2 + Alanin: H2N-CH2-COOH = C2H5NO2 + CH2 = C2H3NO + H2O + CH2 = CO2 + NH3 + 2CH2 = CO2 + NH + 2CH2 + H2 + Valin: H2N-C4H8-COOH = C2H5NO2 + 3CH2 = C2H3NO + H2O + 3CH2 = CO2 + NH3 + 4CH2 = CO2 + NH + 4CH2 + H2 + Lysin: (H2N)2C5H9COOH = C2H5NO2 + 4CH2 + NH = C2H3NO + H2O + 4CH2 + NH = CO2 + 5CH2 + 2NH + H2 + Axit Glutamic: H2N-C3H5(COO)2 = C2H5NO2 + CO2 + CH2 = C2H3NO + H2O + CO2 + CH2 = 2CO2 + NH3 + 3CH2 = 2CO2 + NH + 3CH2 + H2 Một số lưu ý: Tùy tập mà ta sử dụng cách tách nhóm cho phù hợp giữ lại nhiều tính chất hợp chất Khi tác dụng với dung dịch kiềm NaOH/KOH có nhóm COO phản ứng: -COO + NaOH  COONa + -OH Số mol –COOpư = số mol NaOH/KOHpư Phản ứng cháy nhóm: + Nhóm -COO khơng phản ứng + Nhóm NH: NH + 1/4O2  1/2 N2 + H2O + Nhóm CH2: CH2 + 3/2O2  CO2 + H2O + H2: H2 + 1/2 O2  H2O + Nhóm NH3: NH3 + 3/4O2  1/2N2 + 3/2H2O  nO2(pư) = 1/4.nNH + 3/2.nCH2 + 1/2.nH2 + 3/4.nNH3 Có thể sử dụng bảo tồn mol electron cho trình: NH  1/2N2 + H+1 + 1e O2 + 4e  2O-2 CH2  C+4 + 2H+1 + 6e H2  2H+1 + 2e NH3  1/2N2 + 3H+1 5 CH2 có thành phần khối lượng hỗn hợp số mol CH2 số mol chất hỗn hợp Việc ghép lại số mol CH2 vào chất cho phù hợp với đề Chẳng hạn: �HCOOH : 0, mol � CH  CH  COOH : 0,3 mol � � CH : 0,5 mol + Hỗn hợp X gồm � Ta ghép CH2 trả lại 0,2 mol CH2 vào HCOOH 0,3 mol CH2 vào CH2=CHCH 3COOH : 0,2 mol � � C3 H  COOH : 0,3 mol � COOH ta hỗn hợp CH 3OH : 0,6 mol � � C 2H (OH ) : 0,4 mol � � CH :1,6 mol + Hỗn hợp A gồm � Giả sử ghép m nhóm CH2 vào CH3OH n nhóm CH2 vào C2H4(OH)2 Ta có: 0,6m + 0,4n = 1,6  3m + 2n = Với m, n số ngun khơng âm ta có cặp: m = 2; n = m = 0; n = thõa mãn Vậy sau ghép ta hỗn hợp: C3 H 7OH : 0,6 mol CH OH : 0,6 mol � � � � C3 H (OH )2 : 0,4 mol C6 H12 (OH ) : 0,4 mol � � 2.3.2.1: Các ví dụ: Ví dụ (Trích đề tham khảo 2018) Hỗn hợp X chứa hai amin thuộc dãy đồng đẳng metylamin Hỗn hợp Y chứa glyxin lysin Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp Z (gồm X Y) cần vừa đủ 1,035 mol O2, thu 16,38 gam H2O; 18,144 lít (đktc) hỗn hợp CO2và N2 Phần trăm khối lượng amin có khối lượng phân tử nhỏ Z A 21,05% B 16,05% C 13,04% D 10,70% Hướng dẫn giải Phân tích: CH NH � � xCH Amin no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+3N  � Glyxin: H2N-CH2-COOH  C2H5NO2 Lysin: (H2N)2C5H9COOH = C2H5NO2 (Gly) + 4CH2 + NH CH NH : a � CO : a  2b  c � � C2 H NO : b  O2 : 1,035 mol � � ������ � H 2O : 2,5a  2,5b  c  0,5d � CH : c � �N : 0,5a  0,5b  0,5d � � Quy Z �NH : d n Z  a  b  0, � a  0,1 � � � n H 2O  2,5a  2,5b  c  0,5d  0,91 b  0,1 � � �� � n CO2  N  1,5a  2,5b  c  0,5d  0,81 c  0,38 � � � d  0,06 n O2  2, 25a  2, 25b1,5c  0,25d  1,035 � � � mZ = 16,82 gam nCH2(Lys) = 4nNH = 0,24 mol  nCH2(amin) = 0,38 – 0,24 = 0,14 mol  Số CH2 trung bình amin = 0,14/0,1 = 1,4  amin C 2H N : x �x  y  0,1 � �x  0,06 � � � � � C3H N : y �x  2y  0,14 �y  0,04 � 0,06.45 100%  16,05% 16,82   đáp án B Nhận xét: Ở ta giữ lại CH3NH2 mà không đưa (CH2 + NH + H2) để giữ phương trình số mol amin Ví dụ (Trích mã đề 201-2018) Hỗn hợp X gồm alanin, axit glutamic axit acrylic Hỗn hợp Y gồm propen trimetylamin Đốt cháy hoàn toàn a mol X b mol Y tổng số mol oxi cần dùng vừa đủ 1,14 mol, thu H 2O; 0,1 mol N2 0,91 mol CO2 Mặt khác, cho a mol X tác dụng với dung dịch KOH dư lượng KOH phản ứng m gam Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A 16,8 B 14,0 C 11,2 D 10,0 Hướng dẫn giải Phân tích: + Alanin: H2N-C2H4-COOH = CO2 + NH3 + 2CH2 + Axit glutamic: H2NC3H5(COOH)2 = 2CO2 + NH3 + 3CH2 + Axit acrylic: CH2=CH-COOH = CO2 + 2CH2 + propen: C3H6 = 3CH2 + Trimetylamin: (CH3)3N = NH3 + 3CH2 CO : x mol CO : x  y mol � � � �  O2 CH : y mol ��� �� H 2O : y  1,5z mol � �NH : z mol �N : 0,5z mol �2 Quy đổi X, Y thành � %C2 H N  �x  y  0,91 �x  0,25 � � 1,5y  0,75z  1,14 � �y  0,66 � � � z  0,2 z  0,2 �  �  Số mol KOH phản ứng = số mol COO (CO2) hỗn hợp quy đổi = x = 0,25  Khối lượng KOH = 0,25.56 = 14 gam Ví dụ (Trích mã đề 202-2018) Hỗn hợp X gồm glyxin, axit glutamic axit metacrylic Hỗn hợp Y gồm etilen đimetylamin Đốt cháy a mol X b mol Y tổng số mol khí oxi cần dùng vừa đủ 2,625 mol, thu H 2O; 0,2 mol N2 2,05 mol CO2 Mặt khác, cho a mol X tác dụng với dung dịch NaOH dư lượng NaOH phản ứng m gam Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A 12 B 20 C 16 D 24 Hướng dẫn giải C2 H 5O N  CO  CH  NH � � C5H 9O N  2CO  3CH  NH � � C H O  CO  3CH Hỗn hợp X � C2 H  2CH � � C H N  2CH  NH hỗn hợp Y � CO : x mol CO : x  y mol � � � �  O2 CH : y mol ��� �� H 2O : y  1,5z mol � �NH : z mol �N : 0,5z mol �2 Quy đổi X, Y thành � �x  y  2,05 �x  0,5 � � 1,5y  0,75z  2,625 � �y  1,55 � � � z  0,4 z  0,4 � � Số mol NaOH phản ứng = x = 0,5  Khối lượng NaOH = 0,5.40 = 20 gam  đáp án B Ví dụ (Trích mã đề 202-2020) Hỗn hợp E gồm ba este mạch hở X, Y Z, đó có este hai chức hai este đơn chức; M X < MY < MZ Cho 24,66 gam E tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư, thu hỗn hợp ancol no 26,42 gam hỗn hợp muối hai axit cacboxylic dãy đồng đẳng Khi đốt cháy hết 24,66 gam E cần vừa đủ 1,285 mol O thu H2O 1,09 mol CO2 Khối lượng Y 24,66 gam E A 2,96 gam B 5,18 gam C 6,16 gam D 3,48 gam Hướng dẫn giải Bảo toàn khối lượng cho phản ứng đốt cháy E ta được: m  mC  m H � n O E   E  0,6 16 n O E   n NaOH   0,3  nmuối  Mmuối = 88,067 n H 2O  0,99 mol  Muối gồm CH3COONa (0,17) C2H5COONa (0,13) Quy đổi ancol thành CH3OH (a), C2H4(OH)2 (b) CH2 (c) nNaOH = a + 2b = 0,3 Bảo toàn khối lượng: m E  m NaOH  m Ancol + m muối  mancol = 32a + 62b +14c = 10,24 Bảo toàn C  nC(ancol) = a + 2b + c = 1,09 – nC(muối) = 0,36 mol  a = 0,1; b = 0,1; c = 0,06 Do có ancol đơn c < b nên ancol chức C2H4(OH)2 (0,1 mol)  Z CH3COO - C2H4- OOC C2H5 (0,1 mol)  Còn lại CH3COONa (0,07) C2H5COONa (0,03) este đơn tạo Do c < 0,07 c = 2.0,03 nên este đơn chức gồm: X CH3COOCH3: 0,07 mol  mX = 5,18 gam Y C2H5COOC3H7: 0,03 mol  mY = 3,48 gam  đáp án D Ví dụ Hỗn hợp X gồm glyxin, alanin axit glutamic Hỗn hợp Y gồm tristearin tripanmitin Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp Z gồm m gam X m gam Y cần dùng 2,59 mol O2, sản phẩm cháy gồm N2, CO2 34,2 gam H2O Nếu đun nóng m gam Y với dung dịch NaOH dư khối lượng glixerol thu A 9,20 B 12,88 C 11,04 D 7,36 Hướng dẫn giải Cách 1: + Glyxin: H2N-CH2-COOH = C2H3NO + H2O + Alanin: H2N-CH2-COOH = C2H3NO + H2O + CH2 + Axit Glutamic: H2N-C3H5(COO)2 = C2H3NO + H2O + CO2 + CH2 + Tristearin: (C17H35COO)3C3H5 = 54CH2 + 3CO2 + 1H2 + Tripanmitin: (C15H31COO)3C3H5 = 48CH2 + 3CO2 + 1H2 Đặt nX =x = nC2H3NO; nY = y = nH2 C2 H3 NO : x � � � H 2O : x n  x  y  0,2 �x  0,12 � �Z � � H2 : y �� �� n H2O  2,5x  y  z  1,9 �� � �y  0,08 � � � � z  1,52 CH : z n O2  2,25x  0,5y  0,5z  2,59 � � � COO � � Quy Z về: nGlixerol = nH2 = y = 0,08  m = 92.0.08 = 7,36  đáp án D Cách 2: COO � �NH : a BTNT.H : a  2b  0,2.2  1,9.2 (1) � � a  0,12 � �� �� � n O2  0,25a  0,1  1,5b  2,59 (2) H : 0,2 � b  1,64 � � � CH : b Quy hỗn hợp Z về: �  nX = nNH = 0,12  nGlierol = nY = nZ – nX = 0,08  m = 92.0.08 = 7,36  đáp án D Nhận xét: Ở cách 1: + Số mol glixerol = số mol chất béo = số mol H2 quy đổi + Số mol X = số mol C2H3NO Ở cách 2: � 1/2N2 + 1/2H2O + NH + 1/4O2 �� � H2O + H2 + 1/2O2 �� � CO2 + H2O + CH2 + 3/2O2 �� Nên ta có phương trình (2) Ví dụ Hỗn hợp X chứa hai amin thuộc dãy đồng đẳng metylamin Hỗn hợp Y chứa glyxin lysin Đốt cháy hoàn toàn 0,4 mol hỗn hợp Z (gồm X Y) cần vừa đủ 2,055 mol O2, thu 32,22 gam H2O; 35,616 lít (đktc) hỗn hợp CO2 N2 Phần trăm khối lượng amin có khối lượng phân tử lớn Z A 14,42% B 16,05% C 13,04% D 26,76% Hướng dẫn giải X: CnH2n+3N = nCH2 + NH + H2 Y: + Glyxin: H2N-CH2-COOH = CH2 + CO2 + NH + H2 + Lysin: (H2N)2C5H9COOH = 5CH2 + CO2 + 2NH + H2 Dễ thấy số mol H2 bằng số mol hỗn hợp sau quy đổi 10 A 0,08 B 0,06 C 0,12 D 0,10 Câu Hỗn hợp X gồm glyxin, alanin axit glutamic Hỗn hợp Y gồm tristearin tripanmitin Đốt cháy hoàn toàn 0,13 mol hỗn hợp Z gồm [X (trong đó axit glutamic có 0,04 mol) Y] cần dùng 2,76 mol O 2, sản phẩm cháy gồm N2, CO2 35,28 gam H2O Phần trăm khối lượng axit glutamic có Z A 14,23% B 15,98% C 17,43% D 18,43% Câu Hỗn hợp X chứa butan, đietylamin, etyl propionat Val Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X cần dùng 0,6675 mol O2, thu CO2, N2 H2O Biết X oxi chiếm 17,68% khối lượng Phần trăm khối lượng N có X A 7,73% B 8,32% C 9,12% D 10,83% Câu Hỗn hợp X chứa butan, đietylamin, etyl propionat Val Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X cần dùng 0,665 mol O 2, sản phẩm cháy thu gồm CO 2, N2 H2O (trong đó tổng khối lượng N CO2 21,52 gam) Khối lượng X ứng với 0,1 mol A 7,24 B 8,22 C 8,93 D 9,78 Câu Hỗn hợp X gồm glyxin, alanin axit glutamic Hỗn hợp Y gồm tristearin, triolein tripanmitin Đốt cháy hoàn toàn 0,16 mol hỗn hợp Z gồm [X (trong đó axit glutamic có 0,05 mol) Y] cần dùng 5,1 mol O 2, sản phẩm cháy gồm N2, CO2 63 gam H2O Mặt khác, cho toàn lượng Z vào dung dịch nước Br2 dư thấy có 0,06 mol Br2 tham gia phản ứng Phần trăm khối lượng axit glutamic có Z A 10,12% B 11,64% C 14,33% D 15,57% Câu Hỗn hợp X gồm glyxin, alanin axit glutamic Hỗn hợp Y gồm tristearin, trilinolein tripanmitin Đốt cháy hoàn toàn 0,14 mol hỗn hợp Z gồm [X (trong đó axit glutamic có 0,04 mol) Y] cần dùng 4,2625 mol O 2, sản phẩm cháy gồm N2, CO2 51,21 gam H2O Mặt khác, cho toàn lượng Z vào dung dịch nước Br2 dư thấy có 0,18 mol Br2 tham gia phản ứng Phần trăm khối lượng axit glutamic có Z A 11,02% B 13,44% C 13,67% D 14,56% Câu Hỗn hợp X gồm glyxin, alanin axit glutamic Hỗn hợp Y gồm ba chất béo Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp Z gồm X Y (biết axit glutamic chiếm 3,6585% khối lượng) cần dùng 6,69 mol O2, sản phẩm cháy gồm N2, m gam CO2 82,44 gam H2O Mặt khác, cho toàn lượng Z vào dung dịch nước Br2 dư thấy có 0,08 mol Br2 tham gia phản ứng Giá trị gần m là? A 189 B 193 C 205 D 210 Câu 10 Hỗn hợp X gồm glyxin, alanin, axit glutamic, metylmetacrylic axit acrylic Hỗn hợp Y gồm propen, buten etylamin Đốt cháy hoàn toàn 0,32 14 mol hỗn hợp Z chứa X Y tổng số mol oxi cần dùng vừa đủ 1,425 mol, thu CO2, 19,62 gam H2O; 0,07 mol N2 Mặt khác, đun nóng toàn lượng Z H2 dư (Ni) thấy có a mol H2 tham gia phản ứng Giá trị a A 0,12 B 0,14 C 0,16 D 0,18 2.3.2 Quy đổi este axit ancol Một este có thể quy đổi axit, ancol H2O �� � �� � Este + H2O axit + ancol  Este = axit + ancol – H2O Xét toán phức tạp hỗn hợp gồm axit, ancol este tạo axit ancol đó (hoặc axit este tạo axit đó): Axit Axit � � � � X� Ancol � X ' � Ancol � � Este H 2O : amol � � 14 43 44 43 m gam  m gam  Chẳng hạn: CH3COOH: a mol � � C3H5OH : a mol � � H O : a mol + CH3COOC3H5: a mol  � CH3COOH: a mol � CH3COOH: a mol � CH3OH : a mol � � � � H 2O : a mol C2 H5OH : a mol � � � � H : a mol �H 2O : a mol �2 �H : a mol CH : a mol � � � C17 H 33COOH: 3x mol � � C3H (OH)3 : x mol � � H O : 3x mol + (C17H33COO)C3H5: x mol  � HCOOH: 3x mol � C17 H 35COOH: 3x mol � C3H (OH)3 : x mol � � � � H 2O : 3x mol C3H5 (OH)3 : x mol � � � � H : 3x mol H 2O : 3x mol � �2 � CH : 51x mol � H : 3x mol � � Ta xét trường hợp điển hình gồm axit, ancol, este đơn chức mạch hở 15 + Xét phản ứng hỗn hợp X X’ với dung dịch NaOH: RCOOR ' : a RCOOH : a  b � � � � X� RCOOH : b �� �X ' � R 'OH : a  c � � R 'OH : c H O : a � �  NaOH  NaOH RCOONa : a  b RCOOH : a  b � � � � R 'OH : a  c �� �� R 'OH : a  c � � � H 2O : b H 2O : b � � Nhận xét: - nNaOH/KOH = naxit - Tổng số mol hỗn hợp trước quy đổi tổng số mol “các chất” sau quy đổi (Không xét đến số mol CH , số mol H ) - Số mol nhóm COOH hỗn hợp X’ số mol NaOH/KOH phản ứng với hỗn hợp X - Lượng ancol có hỗn hợp X’ lượng ancol thu thủy phân hoàn toàn hỗn hợp X + Xét phản ứng hỗn hợp X với kim loại Na: RCOOR ' : a RCOOH : a  b � � � � X� RCOOH : b �� �X ' � R 'OH : a  c � � R 'OH : c H O : a � �  Na  Na �b  c � �a  b  c � H2 � mol � � H2 � mol � �2 � � � Nhận xét: Nếu cho hỗn hợp trước sau quy đổi tác dụng với kim loại kiềm dư số mol khí H2 thu khác Ví dụ (Trích mã đề 201-2018) Este X hai chức mạch hở, tạo ancol no với hai axit cacboxylic no, đơn chức Este Y ba chức, mạch hở, tạo glixerol với axit cacboxylic không no, đơn chức (phân tử có hai liên kết pi) Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp E gồm X Y cần vừa đủ 0,5 mol O thu 16 0,45 mol CO2 Mặt khác, thủy phân hoàn toàn 0,16 mol E cần vừa đủ 210 ml dung dịch NaOH 2M, thu hai ancol (có số nguyên tử cacbon phân tử) hỗn hợp ba muối, đó tổng khối lượng muối hai axit no a gam Giá trị a A 13,20 B 20,60 C 12,36 D 10,68 Hướng dẫn giải Đặt x y tương ứng số mol X Y 0,16 mol hỗn hợp E Ta có: x + y = 0,16 nNaOH = 2x + 3y = 0,42  x = 0,06; y = 0,1  nX : nY = : Trong m gam E chứa 3t mol X 5a mol Y X = C3H6(OH)3 + 2HCOOH + ?CH2 – 2H2O Y = C3H5(OH)3 + 3HCOOH + ?CH2 -3H2O – 3H2 C3H (OH) : 3t � � C3H (OH)3 : 5t � � CO : 0,45 HCOOH : 21t � �  O :0,5 ��� �� � CH : b H 2O � � � H : 15t � H 2O : 21t Quy đổi m gam E thành � nCO2 = 3.3t + 3.5t + 21t + b = 0,45 viết phương trình phản ứng cháy chất ta được: nO2 = 4.3t + 3,5.5t + 0,5.21t + 1,5b – 0,5.15t = 0,5 Giải hệ ta được: t = 0,005; b = 0,225 nmuối no = 2nC3H6(OH)2 = 6t = 0,03 mol nmuối không no = 3nC3H5(OH)3 = 15t = 0,075 mol Ghép m nhóm CH2 vào muối no n nhóm CH2 vào muối không no ta có: 0,03 m + 0,075n = 0,225  m + 5n = 15 Do m >1 n≥2 nên m =2,5; n=2 nghiệm Vậy muối no gồm: HCOONa (0,03 mol) CH2 (0,075 mol) mmuối no = 0,03.68 + 14.0,075 = 3,09 gam Vậy 8t = 0,04 mol E  3,09 gam muối no 0,16 mol E  a gam muối no 0,16.3,09 a  12,36 0,04  đáp án C 17 (Trích đề Chuyên Vinh lần – 2016) X, Y hai axit cacboxylic Ví dụ no, đơn chức, mạch hở, đồng đẳng (MX < MY), T este tạo X, Y với ancol chức Z Đốt cháy hoàn toàn 3,21 gam hỗn hợp M gồm X, Y, Z, T bằng lượng vừa đủ O2, thu 2,576 lít CO2 (đktc) 2,07 gam H2O Mặt khác 3,21 gam M phản ứng vừa đủ với 200 ml dung dịch KOH 0,2M, đun nóng Phát biểu sau sai? A Thành phần % theo số mol Y M 12,5% B Tổng số nguyên tử hidro hai phân tử X, Y bằng C Tổng số nguyên tử cacbon phân tử T bằng D X không làm màu nước brom Hướng dẫn giải Cách Quy đổi M Cn H 2n O : 0,04 � �  O :0,1225 mol M Cm H 2m 2O : a ����� � CO + H 2O { � { { 3,21 g � 0,115 0,115 mol H 2O : b �  nCO2 = 0,04n + ma = 0,115 nH2O = 0,04n + (m+1)a + b = 0,115 a+b=0 mM = 0,04(14n + 32) + (14m + 34)a + 18b = 3,21  a = 0,02; b = - 0,02 8n + 4m = 23 0,115 C  1,917 0,04  a Do nên phải có chất có 1C  m = 3; n = 1,375 Vậy Z C3H8O2 (0,02 mol); X HCOOH (0,025 mol) Y CH3COOH (0,015 mol); Do nH2O = - 0,02  nT = 0,01 Vậy M chứa 0,01 mol ancol Z C3H6(OH)2; 0,015 mol HCOOH; 0,005 mol CH3COOH; 0,01 mol este (HCOO)(CH3COO)C3H6 % số mol Y M là: 0,005:0,04.100% = 12,5%  A Tổng số nguyên tử hi đro X, Y bằng  B Tổng số nguyên tử cacbon T bằng  C X không làm màu nước brom  D sai Cách 2: Đốt M cho nCO2 = nH2O Lại có đốt X Y cho nCO2 = nH2O Mặt khác: T chứa 2πC=O ⇒ k ≥ ⇒ đốt cho nCO2 > nH2O 18 ⇒ đốt Z cho nCO2 < nH2O ⇒ Z ancol no, chức, mạch hở Quy M HCOOH, C2H4(OH)2, (HCOO)2C2H4 CH2 Đặt số mol chất x, y, z t mM = 46x + 62y + 118z + 14t = 3,21 nKOH = x + 2z = 0,04 nCO2 = x + 2y + 4z + t = 0,115 nH2O = x + 3y 3z +z = 0,115 Giải hệ có: x = 0,02; y = 0,01; z = 0,01; t = 0,035 Dễ thấy để có axit đồng đẳng ta ghép 1CH2 vào ancol ⇒ M gồm HCOOH: 0,015 mol; CH3COOH: 0,005 mol; C3H6(OH)2: 0,01 mol; (HCOO)(CH3COO)C3H6: 0,01 mol  D sai Ví dụ (Trích đề khối A-2014) Cho X, Y hai chất thuộc dãy đồng đẳng axit acrylic MX < MY; Z ancol có số nguyên tử cacbon với X; T este hai chức tạo X, Y Z Đốt cháy hoàn toàn 11,16 gam hỗn hợp E gồm X, Y, Z, T cần vừa đủ 13,216 lít khí O (đktc), thu khí CO2 9,36 gam nước Mặt khác 11,16 gam E tác dụng tối đa với dung dịch chứa 0,04 mol Br Khối lượng muối thu cho lượng E tác dụng hết với dung dịch KOH dư A 5,80 B 5,04 C 4,68 D 5,44 Hướng dẫn giải Quy đổi E thành: C2H3COOH (0,04 mol); C3H6(OH)2 (a mol); CH2 (b mol); H2O (c mol) mE = 0,04.72 + 76a + 14b + 18c = 11,16 nO2 = 0,04.3 + 4a + 1,5b = 0,59 nH2O = 0,04.2 + 4a + b + c = 0,52 Giải hệ ta được: a = 0,11; b = 0,02; c = -0,02 Vì số mol CH2 nhỏ số mol C3H6(OH)2 nên ghép CH2 vào ancol  ancol C3H6(OH)2 Vậy muối gồm: C2H3COOK (0,04 mol) CH2 (0,02 mol) mmuối = 110.0,04 + 0,02.14 = 4,68 gam  đáp án C Nhận xét: Ancol Z có số cacbon với X nên số Cancol ≥ Vì ta quy Z C3H6(OH)2 Ví dụ X este mạch hở tạo axit cacboxylic hai chức ancol đơn chức Y, Z hai ancol đơn chức mạch hở đồng đẳng Đốt cháy hoàn toàn 5,7 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z cần dùng 7,728 lít O (đktc), sau phản ứng thu 4,86 gam nước Mặc khác đun nóng 5,7 gam hỗn hợp E 19 cần dùng 200ml dung dịch NaOH 0,2M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu phần chứa ancol Y, Z có khối lượng 4,1 gam Phần trăm khối lượng X có E A 60,35% B 61,40% C 62,28% D 57,89% Hướng dẫn giải nO2 = 0,345 mol; nH2O = 0,27 mol CO2 : � E + O �� � � { {2 H 2O : 0,27 mol 5,7 gam � 0,345 mol Bảo toàn khối lượng cho phản ứng đốt cháy E được: nCO2 = 0,27 mol Vì nCO2 = nH2O nên ancol no mạch hở axit : C n H 2n 2 2k O : 0,02 mol (n axit =n NaOH ) � � ancol : C m H 2m 2O : a mol � � H O : 0,04 mol Quy đổi E thành � (Do hỗn hợp E trước quy đổi không chứa axit nên số mol nước sau quy đổi -0,04) nCO2 = 0,02n +ma =0,27 (1) nH2O = 0,02(n+1-k) + a(m+1) – 0,04 = 0,27 (2) nO = 0,02.4 + a – 0,04 = 0,12  a = 0,08 Thay vào (1)  0,02n + 0,08m = 0,27 Mancol = 4,1/0,08 = 51,25  m = 2,375  n =  Ancol C H 5OH : x mol � � C3H OH : y mol �  �x  y  0,08 �x  0,05 �� � 46x  60y  4,1 �y  0,03 � Thay vào (2)  k =  axit HOOC-CH=CH-COOH (0,02 mol) Vậy hỗn hợp ban đầu chứa: C 2H -OOC  CH  CH  COO-C H : 0,02 mol � � C 2H 5OH : 0,01 mol � � C3H OH : 0,03 mol �  %X = 60,35%  đáp án A Ví dụ X, Y hai hợp chất hữu thuộc dãy đồng đẳng axit acrylic; Z ancol đa chức; T este mạch hở tạo X, Y, Z Đun nóng 0,2 mol hỗn hợp E chứa X, Y, Z, T với dung dịch NaOH vừa đủ, chưng cất dung dịch sau phản ứng thu a gam ancol Z hỗn hợp muối Dẫn a gam Z qua bình đựng Na dư, thấy 4,704 lít khí H (đktc); đồng thời khối lượng bình tăng 12,46 gam Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp muối cần dùng 1,2 mol O 2, thu 20 CO2, H2O 12,72 gam Na2CO3 Phần trăm khối lượng T hỗn hợp E A 34,6% B 59,2% C 60,4% D 48,8% Hướng dẫn giải Z R(OH)x nH2 = 0,21 mol  nZ = 0,42/x mtăng = (R=16x).0,42/x = 12,46  R = 41x/3  x = 3, R = 41  Z C3H5(OH)3 (0,14 mol) NNa2CO3 = 0,12 mol  nNaOH = 0,24 mol  muối: CnH2n-3O2Na: 0,24 mol � (2n-1)CO2 + (2n-3)H2O + Na2CO3 2CnH2n-3O2Na + (3n-3)O2 ��  nO2 = 0,24.(3n-3)/2 = 1,2  n = 13/3  C4 (0,16 mol); C5 (0,08 mol) axit : Cn H 2n 2O2 : 0,24 mol � � ancol : C3H5 (OH)3 : 0,14 mol � � H O : b mol Quy đổi E thành � NE = 0,24 + 0,14 + b = 0,2  b = -0,18  mE = 31.4 gam NH2O = -0,18 mol  nT = 0,06 mol T (C4H5O2)2C3H5(C5H7O2)  mT = 18,6 gam  %T = 59,2%  đáp án B Ví dụ X, Y hai axit đơn chức; Z este chức, mạch hở tạo X, Y glixerol Đốt cháy hoàn toàn 9,16 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z cần dùng 0,2 mol O2, thu 3,24 gam nước Mặt khác hiđro hóa hoàn toàn 9,16 gam E cần dùng 0,08 mol H2 (xúc tác Ni, t0), thu hỗn hợp T Đun nóng toàn T với 300 ml dung dịch KOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu m gam rắn khan Giá trị m A 22,68 B 19,72 C 21,94 D 14,40 Hướng dẫn giải BTKL cho phản ứng đốt cháy E có: mE + mO2 = mH2O + mCO2  mCO2 = 12,32 gam  nCO2 = 0,28 mol mT = mE + mH2 = 9,32 gam Nếu đốt T cần: nO2 = 0,2 + 0,08/2 = 0,24 mol thu nCO2 = 0,28 mol 21 nH2O = 0,18 + 0,08 = 0,26 mol Cn H 2n O2 : a mol � � C3H5 (OH)3 : b mol � � H O : 3b mol Quy đổi T thành: � nCO2 = na + 3b = 0,28 nH2O = na + 4b – 3b = 0,26 mT = (14n + 32) a + 92b -18.3b = 9,32 Giải hệ ta được: a = 0,17; b = 0,01; na = 0,25  n = 25/17 Chất rắn gồm: CnH2n-1O2K (0,17 mol) KOH dư (0,13 mol)  m = 22,68  đáp án A Bài tập tự luyện Câu X, Y hai chất hữu thuộc dãy đồng đẳng ancol anlylic; Z axit no, hai chức; T este tạo X, Y, Z Đốt cháy 17,12 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z, T (đều mạch hở) cần dùng 10,864 lít (đktc) khí O thu 7,56 gam H2O Mặt khác 17,12 gam E làm màu vừa đủ dung dịch chứa 0,09 mol Br2 Nếu đun nóng 0,2 mol hỗn hợp E với 450ml dung dịch KOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng lấy phần lỏng chứa chất hữu qua bình đựng Na (dư) thấy khối lượng bình tăng m gam Giá trị m gần với A 11,34 B 7,5 C 10,01 D 5,96 Câu Hỗn hợp P gồm ancol X, axit caboxylic Y (đều no, đơn chức, mạch hở) este Z tạo từ X Y Đốt cháy hoàn toàn m gam P cần dùng vừa đủ 0,18 mol O2, sinh 0,14 mol CO2 Cho m gam P vào 500 ml dung dịch NaOH 0,1M đun nóng, sau kết thúc phản ứng thu dung dịch Q Cơ cạn dung dịch Q cịn lại 3,68 gam chất rắn khan Người ta cho thêm bột CaO 0,48 gam NaOH vào 3,68 gam chất rắn khan nung bình chân khơng Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu a gam khí Giá trị a gần với giá trị sau đây? A 0,85 B 1,25 C 1,45 D 1,05 Câu X hỗn hợp gồm ancol A; axit cacboxylic B (A, B đơn chức no, mạch hở) este C tạo A, B Chia lượng X làm hai phần bằng nhau: + Đốt cháy hết phần 55,275 gam CO2 25,425 gam H2O + Xà phòng hóa phần bằng lượng NaOH vừa đủ cô cạn ancol A muối khan D Đốt cháy hoàn toàn D 15,9 gam Na2CO3 46,5 gam hỗn hợp CO2; H2O Oxi hóa lượng ancol A thu bằng lượng dư CuO; đun nóng anđehit E Cho E tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 22 NH3 153,9 gam bạc Biết phản ứng xảy hoàn toàn Phần trăm khối lượng este C X A 33,33% B 62,50% C 72,75% D 58,66% Câu X, Y hai axit no đơn chức đồng đẳng kế tiếp, Z ancol chức, T este chức tạo bời X, Y, Z Đốt cháy 0,1 mol hỗn hợp E chứa X, Y, Z, T cần dùng 0,47 mol khí O2 thu CO2 có khối lượng nhiều H2O 10,84 gam Mặt khác 0,1 mol E tác dụng vừa đủ với 0,11 mol NaOH thu dung dịch G ancol có tỉ khối so với H2 31 Cô cạn G nung với xút có mặt CaO thu m gam hỗn hợp khí Giá trị m gần với A 3,5 B 4,5 C 2,5 D 5,5 Câu Cho X, Y hai axit cacboxylic đơn chức, mạch hở, phân tử có chứa hai liên kết π Z ancol hai chức có số nguyên tử cacbon với X; T este tạo X, Y Z Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp E gồm X, Y, Z T cần vừa đủ 28,56 lít O2 (đktc), thu 45,1 gam CO2 19,8 gam H2O Mặt khác, m gam E tác dụng với tối đa 16 gam Br2 dung dịch Nếu cho m gam E tác dụng hết với dung dịch NaOH (dư, đun nóng) thu gam muối? A 11,0 gam B 12,9 gam C 25,3 gam D 10,1 gam Câu X, Y hai axit hữu mạch hở, Z ancol no, T este hai chức mạch hở tạo X, Y, Z Đun 29,145 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z với 300 ml dung dịch NaOH 1M vừa đủ thu ancol Z hỗn hợp F chứa muối có số mol bằng Cho Z vào bình chứa Na thấy bình tăng 14,43 gam thu 4,368 lit H2 (đktc) Đốt hoàn toàn hỗn hợp F cần 11,76 lit O2 (đktc) thu CO2, Na2CO3 5,4 gam H2O Phần trăm khối lượng T E A 8,88 B 50,82 C 26,40 D 13,90 Câu X, Y hai axit cacboxylic no, mạch hở (trong đó X đơn chức, Y hai chức); Z ancol mạch hở; T este hai chức tạo Y Z Đốt cháy hoàn toàn 14,86 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z, T thu 0,38 mol CO2 0,35 mol H2O Mặt khác đung nóng 14,86 gam E cần dùng 260 ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu phần rắn chứa muối A B (MA