Phương pháp giải bài tập ESTE LIPIT lớp 12 THPT

I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Nâng cao chất lượng dạy học nói chung chất lượng dạy học Hóa học nói riêng nhiệm vụ quan trọng giáo viên Hóa học trường phổ thơng Trong dạy học Hóa học, nâng cao chất lượng dạy học phát triển lực nhận thức học sinh nhiều biện pháp nhiều phương pháp khác nhau, phương pháp có ưu điểm riêng, nên địi hỏi giáo viên phải biết lựa chọn, phối hợp phương pháp cách thích hợp để chúng bổ sung cho nhau, nhằm giúp học sinh phát huy tối đa khả tư độc lập, tư logic tư sáng tạo Trong trình dạy học, thấy tập chương este, lipit tập khó , học sinh thường lúng túng giải tập thuộc chương tập định lượng , việc tuyển chọn tập xây dựng phương pháp giải cần thiết để học sinh khơng cịn ngại làm tập chương este, lipit Mục đích nghiên cứu Giúp học sinh có hứng thú học chương este, lipit Phát triển tư cho học sinh Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu tìm cách giải khác số toán chương este, lipit thường gặp -Xây dựng tập chương este, lipit có nhiều cách giải cho học sinh -Sử dụng tập việc giảng dạy tiết học khóa khơng khóa trường trung học phổ thông phương pháp nghiên cứu : Phương pháp xây dựng sở lý thuyết , phương pháp thống kê, xử lý số liệu II Nội dung sáng kiến kinh nghiệm Cơ sở lí luận thực tiễn - Bài tập hóa học biện pháp quan trọng để thực nhiệm vụ dạy học Bài tập Hóa học giúp học sinh đào sâu mở rộng kiến thức cách sinh động, phong phú, giúp cho giáo viên củng cố hệ thống hóa kiến thức cách thuận lợi, rèn luyện nhiều kĩ cần thiết hóa học góp phần vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh - Thực tiễn giảng dạy cho thấy việc thực giải toán nhiều cách khác nhau, giúp học sinh nắm vững kiến thức mà cịn hồn thiện kỹ hình thành kỹ xảo Điều cần thiết, giúp học sinh giải nhanh, đạt kết tốt việc giải tốn trắc nghiệm có u cầu mức độ vận dụng ngày cao kỳ thi Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Học sinh khó khăn tiếp nhận kiến thức chương este, lipit.Các thi thường đạt kết thấp III GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI III.1 Xây dựng phương pháp giải tập este Phương pháp giải tập thủy phân este đơn chức Một số điều cần lưu ý : + Trong phản ứng thủy phân este đơn chức tỉ lệ ứng thủy phân este phenol tỉ lệ nNaOH (hoaë c KOH ) neste nNaOH (hoaë c KOH ) neste = = Riêng phản + Phản ứng thủy phân este thu anđehit este phải có cơng thức RCOOCH=CH – R’ + Phản ứng thủy phân este thu xeton este phải có cơng thức RCOOC(R’’)=CH–R’ (R’ nguyên tử H gốc hiđrocacbon, R’’ phải gốc hiđrocacbon ) + Este tham gia phản ứng tráng gương phải có cơng thức HCOOR + Este sau thủy phân cho sản phẩm có khả tham gia phản ứng tráng gương phải có cơng thức HCOOR RCOOCH=CH–R’ + Nếu thủy phân este môi trường kiềm mà đề cho biết : “…Sau thủy phân hoàn toàn este, cô cạn dung dịch m gam chất rắn” chất rắn thường có NaOH KOH dư + Nếu thủy phân este mà khối lượng chất tham gia phản ứng khối lượng sản phẩm tạo thành este đem thủy phân este vịng ● Khi làm tập dạng nên ý đến việc sử dụng phương pháp : Nhận xét đánh giá, bảo toàn khối lượng, tăng giảm khối lượng Ngoài gặp tập liên quan đến hỗn hợp este nên ý đến việc sử dụng phương pháp trung bình ► Các ví dụ minh họa ◄ Dạng : Xác định lượng este tham gia phản ứng (khối lượng, phần trăm khối lượng, số mol, phần trăm số mol) Ví dụ 1: Cho 10 gam hỗn hợp X gồm etanol etyl axetat tác dụng vừa đủ với 50 gam dung dịch natri hiđroxit 4% Phần trăm khối lượng etyl axetat hỗn hợp : A 22% B 44% C 50% D 51% Hướng dẫn giải Trong hỗn hợp X có etyl axetat (CH3COOC2H5) tác dụng với dung dịch NaOH Phương trình phản ứng : CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH (1) ¬ mol: 0,05 0,05 Theo giả thiết (1) ta có : 50.4 = 0,05 mol ⇒ meste = 88.0,05 = 4,4 gam neste = nNaOH = 100.40 4, ⇒ %meste = 100% = 44% 10 Đáp án B Ví dụ 2: Muốn thuỷ phân 5,6 gam hỗn hợp etyl axetat etyl fomiat (etyl fomat) cần 25,96 ml NaOH 10%, (D = 1,08 g/ml) Thành phần % khối lượng etyl axetat hỗn hợp : A 47,14% B 52,16% C 36,18% D 50,20% Hướng dẫn giải Đặt x số mol CH3COOC2H5 y số mol HCOOC2H5 25,96.1,08.10 ∑ n este = n NaOH = 100.40 = 0,07 mol Phương trình phản ứng : CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH → mol: x x HCOOC2H5 + NaOH → HCOONa + C2H5OH → mol: y y Theo giả thiết phản ứng ta có hệ phương trình : 88x + 74y = 5,6 ⇒ x = 0,03 y = 0,04   x + y = 0,07 (1) (2) ⇒ % m CH3COOC2 H5 = 47,14% Đáp án A Ví dụ 3: Cho 13,6 gam phenyl axetat tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH 1,5M đun nóng Sau phản ứng xảy hồn tồn thu dung dịch X Cô cạn X thu a gam chất rắn khan Giá trị a : A 12,2 gam B 16,2 gam C 19,8 gam D 23,8 gam Hướng dẫn giải Cách : Theo giả thiết ta có : 13,6 nCH COOC H = = 0,1 mol; nNaOH = 0,2.1,5 = 0,3 mol 136 Phương trình phản ứng : CH3COOC6H5 mol: 0,1 C6H5OH + o NaOH → + NaOH t  → → 01 o t  → → CH3COONa + → 01 C6H5ONa + C6H5OH (1) 01 H2O (2) → mol: 0,1 01 01 Theo phản ứng (1), (2) giả thiết suy chất rắn sau phản ứng gồm CH 3COONa (0,1 mol), C6H5ONa (0,1 mol) NaOH dư (0,1 mol) Khối lượng chất rắn thu : a = 82.0,1 + 116.0,1 + 40.0,1 = 23,8 gam Cách : Theo giả thiết ta có : 13,6 nCH COOC H = = 0,1 mol; nNaOH = 0,2.1,5 = 0,3 mol 136 Sơ đồ phản ứng : NaOH + CH3COOC6H5 o t  → Chất rắn + H2O (1) → mol: 0,3 0,1 Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có : a = 0,1.136 + 0,3.40 – 0,1.18 =23,8 gam Đáp án D 0,1 Ví dụ 4: Cho axit salixylic (axit o-hiđroxibenzoic) phản ứng với anhiđrit axetic, thu axit axetylsalixylic (o-CH3COO–C6H4–COOH) dùng làm thuốc cảm (aspirin) Để phản ứng hoàn toàn với 43,2 gam axit axetylsalixylic cần vừa đủ V lít dung dịch KOH 1M Giá trị V : A 0,72 B 0,48 C 0,96 D 0,24 Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng : o-CH3COO–C6H4–COOH (1) mol : 0,24 → + 3KOH → CH3COOK + o-KO–C6H4–COOK + H2O 0,72 Theo giả thiết (1) ta có : nKOH = 3.no−CH COO−C H − COOH = 43,2 = 0,72 mol 180 Vậy Vdd KOH = 0,72:1 =0,72 lít Đáp án A Ví dụ 5: Đun nóng a gam hợp chất hữu X (chứa C, H, O), mạch không phân nhánh với dung dịch chứa 11,2 gam KOH đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu dung dịch A, để trung hoà dung dịch KOH dư A cần dùng 80 ml dung dịch HCl 0,5M Làm bay hỗn hợp sau trung hoà cách cẩn thận, người ta thu 7,36 gam hỗn hợp hai ancol đơn chức Y 18,34 gam hỗn hợp hai muối Z Giá trị a : A 14,86 gam B 16,64 gam C 13,04 gam D 13,76 gam Hướng dẫn giải Trong phản ứng trung hòa : nH O = nHCl = 0,04 mol ⇒ m HCl = 0, 04.36,5 = 1, 46 gam, m H 2O = 0, 04.18 = 0, 72 gam Sơ đồ phản ứng : X + KOH + HCl → Y + Z + H2O gam: a 11,2 1,46 7,36 18,34 0,72 Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có : a = 7,36 + 18,34 + 0,72 – 11,2 – 1,46 = 13,76 gam Đáp án D Dạng : Xác định cơng thức este (1) Ví dụ 1: Thuỷ phân hoàn toàn 8,8 gam este đơn chức, mạch hở X với 100 ml dung dịch KOH 1M (vừa đủ) thu 4,6 gam ancol Y Tên gọi X : A etyl fomat B etyl propionat C etyl axetat D propyl axetat Hướng dẫn giải Đặt công thức X RCOOR’ Phương trình phản ứng : RCOOR’ + KOH → RCOOK + R’OH (1) → mol: 0,1 0,1 Theo (1) giả thiết ta có : nX = nY = nKOH = 0,1.1 = 0,1 mol ⇒ MY = 46 ⇒ R’ + 17 = 46 ⇒ R’ =29 ⇒ R’ C2H5– Mặt khác MX = R + 44 + R’ = 88 ⇒ R = 15 ⇒ R CH3– Vậy công thức cấu tạo phù hợp E CH3COOC2H5 (etyl axetat) Đáp án C Ví dụ 2: Làm bay 7,4 gam este X thu thể tích thể tích 3,2 gam khí oxi điều kiện nhiệt độ, áp suất Khi thực phản ứng xà phịng hố 7,4 gam X với dung dịch NaOH (phản ứng hồn tồn) thu sản phẩm có 6,8 gam muối Tên gọi X : A etyl fomat B vinyl fomat C metyl axetat D isopropyl fomat Hướng dẫn giải n X = n O2 = 0,1 mol ⇒ MX = 74 ⇒ X este đơn chức có cơng thức phân tử C3H6O2 Phương trình phản ứng : RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH (1) → mol: 0,1 0,1 Theo (1) giả thiết ta có : mRCOONa = 0,1(R + 67) = 6,8 ⇒ R = (là H) ⇒ R’ = 74 – 44 – = 29 (là C2H5–) Vậy X HCOOC2H5 (etyl fomat) Đáp án A Ví dụ 3: Cho m gam chất hữu đơn chức X tác dụng vừa đủ với 50 gam dung dịch NaOH 8%, sau phản ứng hoàn toàn thu 9,6 gam muối axit hữu 3,2 gam ancol Công thức X : A CH3COOC2H5 B C2H5COOCH3 C CH2=CHCOOCH3 D CH3COOCH=CH2 Hướng dẫn giải Đặt công thức X RCOOR’ 50.8% = 0,1 mol 40 ⇒ MR’OH = R’+ 17 = 32 ⇒ R’= 15 (CH3–) MRCOONa = R + 67 = 96 ⇒ R= 29 (C2H5–) Vậy công thức X C2H5COOCH3 Đáp án B Theo giả thiết ta có : nRCOONa = nR'OH = nNaOH = Ví dụ 4: Một este X tạo axit đơn chức ancol đơn chức có tỉ khối với He 22 Khi 17 đun nóng X với dung dịch NaOH tạo muối có khối lượng lượng este phản ứng 22 Tên X là: A Etyl axetat B Metyl axetat C Iso-propyl fomat D Metyl propionat Hướng dẫn giải Cách : Este có cơng thức dạng RCOOR’, muối tạo thành RCOONa Phương trình phản ứng : RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH Vì số mol este số mol muối, nên tỉ lệ khối lượng chúng tỉ lệ khối lượng mol R + 67 17 = ⇒ ⇒ 17R’ − 5R = 726 (1) R + 44 + R ' 22 Mặt khác Meste = 4.22 = 88 ⇒ R + 44 + R’ = 88 ⇒ R + R’ = 44 (2) Từ (1) (2) ta có : R = (H−); R’ = 43 (C3H7−) Vậy tên este iso-propyl fomat Cách : Theo giả thiết ta có M RCOOR ' = 22.4 = 88 gam / mol Vì  R = (H −) M RCOONa 17 68  R + 67 = 68 = = ⇒ ⇒ M RCOOR ' 22 88  R + 44 + R ' = 88  R ' = 43 (C3H −) Đáp án C Ví dụ 5: X este hữu đơn chức, mạch hở Cho lượng X tác dụng hoàn toàn với 41 dung dịch NaOH vừa đủ, thu muối có khối lượng khối lượng este ban đầu X : 37 A HCOOC2H5 B CH2=CH–COOCH3 C C17H35COO(CH2)16CH3 D CH3COOCH3 Hướng dẫn giải Cách : Este có cơng thức dạng RCOOR’, muối tạo thành RCOONa Vì số mol este số mol muối, nên tỉ lệ khối lượng chúng tỉ lệ khối R + 67 41 ⇒ 4R + 41R’ = 675 Giá trị trung bình = lượng phân tử, theo giả thiết ta có : R + 44 + R ' 37 675 = 15 gốc (R R’) tính theo biểu thức R = + 41 Nếu có gốc có khối lượng nhỏ 15 phải gốc axit (R) Chọn R = ⇒ R’ = 674,902 loại Vậy hai gốc R R’ có khối lượng 15 CH3– CTCT este CH3COOCH3 Cách : M RCOONa 41 = > ⇒ M Na > M R ' ⇒ R’ CH3– (15) ⇒ Loại A C Vì M RCOOR ' 37 Ta có M RCOONa 41 82 = = ⇒ R = 15 (CH −) M RCOOR ' 37 74 Đáp án D Nếu có nhiều đường để đến đích, em chọn đường nào? Ví dụ 6: Đun a gam este mạch không phân nhánh C nH2n+1COOC2H5 với 100 ml dung dịch KOH Sau phản ứng phải dùng 25 ml dung dịch H 2SO4 0,5M để trung hoà KOH cịn dư Mặt khác muốn trung hồ 20 ml dung dịch KOH ban đầu phải dùng 15 ml dung dịch H 2SO4 nói Khi a = 5,8 gam tên gọi este : A etyl axetat B etyl propionat C etyl valerat D etyl butirat Hướng dẫn giải Theo giả thiết ta có : nKOH dư = nH+(trong 25 ml dung dòch H SO 0,5M) = 2.nH SO (trong 25 ml dung dòch H2SO4 0,5M) = 2.0,025.0,5 = 0,025 mol nKOH ban đầu =5.nH+(trong15ml dung dòch H SO 0,5M) = 5.2.nH SO (trong15ml dung dòchH SO 4 0,5M) = 5.2.0,015.0,5 = 0,075 mol nKOH phản ứng vớieste = 0,075 – 0,025 = 0,05 mol Vì este đơn chức, nên neste = nKOH phản ứng = 0,05mol ⇒ Meste = 5,8 = 116 gam/mol 0, 05 ⇒ 14n + 74 = 116 ⇒ n = Vậy công thức cấu tạo este CH3CH2CH2COOC2H5 (etyl butirat) Đáp án D Ví dụ 7: Cho 12,9 gam este đơn chức X (mạch hở) tác dụng vừa đủ với 150 ml dung dịch KOH 1M, sau phản ứng thu muối anđehit CTCT este X : A HCOOCH=CH–CH3 CH3COOCH=CH2 B HCOOCH2CH=CH2 C CH3COOCH=CH2 D HCOOCH=CH–CH3 Hướng dẫn giải nKOH = neste = 0,15 mol ⇒ MX = 12,9 = 86 gam/mol ⇒ công thức phân tử X C4H6O2 0,15 Cả đáp án thoả mãn công thức phân tử Các este phương án A, C, D thủy phân tạo muối anđehit, B thuỷ phân tạo muối ancol o t HCOO–CH2–CH=CH2 + NaOH  → HCOONa + CH2=CH–CH2–OH Vậy theo giả thiết suy X HCOO–CH2–CH=CH2 Đáp án B Ví dụ 8: Chất hữu X có cơng thức phân tử C 5H8O2 Cho gam X tác dụng vừa hết với dung dịch NaOH, thu hợp chất hữu không làm màu nước brom 3,4 gam muối Công thức X : A CH3COOC(CH3)=CH2 B HCOOC(CH3)=CHCH3 C HCOOCH2CH=CHCH3 D HCOOCH=CHCH2CH3 Hướng dẫn giải Đặt công thức este RCOOR’ Phương trình phản ứng : RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH (1) mol : 0,05 → 0,05 Theo (1) giả thiết ta có : 0,05.(R + 44 + R’) – 0,05.(R + 67) = – 3,4 ⇒ 0,05.(R’ – 23) = 1,6 ⇔ R’ = 55 (C4H7–) Vậy công thức phân tử este HCOOC 4H7 Căn điều kiện sản phẩm thuỷ phân xeton (không làm màu Br2) nên công thức cấu tạo este HCOOC(CH3)=CHCH3 HCOO–C(CH3) = CH–CH3 + NaOH → HCOONa + CH3–CO–CH2–CH3 Đáp án B Ví dụ 9: Cho 5,1 gam Y (C, H, O) tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu 4,80 gam muối ancol Công thức cấu tạo Y : A C3H7COOC2H5 B CH3COOCH3 C HCOOCH3.D C2H5COOC2H5 Hướng dẫn giải Đặt cơng thức este RCOOR’ Phương trình phản ứng : RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH (1) mol : x → x Theo (1) giả thiết ta có : (R + 44 + R’)x – (R + 67)x = 5,1 – 4,8 ⇔ (R’ – 23)x = 0,3 (*) Căn vào (*) suy R’ > 23 Căn vào đáp án ⇒ R’ = 29 (C2H5–) ⇒ x = 0,05 ⇒ MY = 5,1 = 102 ⇒ Y C2H5COOC2H5 0, 05 Đáp án D Ví dụ 10: Cho 0,15 mol este X mạch hở vào 150 gam dung dịch NaOH 8%, đun nóng để phản ứng thuỷ phân este xảy hoàn toàn thu 165 gam dung dịch Y Cô cạn Y thu 22,2 gam chất rắn khan Có công thức cấu tạo X thoả mãn ? A B C D Hướng dẫn giải Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có : mX + mNaOH = mdd Y ⇒ mX = 165 – 150 =15 gam ⇒ MX = 100 gam/mol Vì MX = 100 gam/mol nên X phải este đơn chức, đặt công thức este X RCOOR’ Phương trình phản ứng : RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH mol : 0,15 → 0,15 → 0,15  NaOH : 0,15 mol Như hỗn hợp chất rắn khan gồm   RCOONa : 0,15 mol ⇒ 40.0,15 + (R + 67).0,15 = 22,2 ⇒ R = 41 (C3H5–) ⇒ R’ = 15 (CH3–) Vậy công thức phân tử este C3H5COOCH3 CH = CH − CH − COO − CH  Công thức cấu tạo X : CH − CH = CH − COO − CH CH = C(CH ) − COO − CH 3  Đáp án A Dạng : Xác định công thức este hỗn hợp Ví dụ 1: Để xà phịng hố hoàn toàn 2,22 gam hỗn hợp hai este đồng phân X Y, cần dùng 30 ml dung dịch NaOH 1M Khi đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai este thu khí CO nước với tỉ lệ thể tích VH2O :VCO2 = 1:1 Tên gọi hai este : A metyl axetat; etyl fomat C etyl axetat; metyl propionat B propyl fomat; isopropyl fomat D metyl acrylat; vinyl axetat Hướng dẫn giải Do VH2O :VCO2 = 1:1 ⇒ n H2O : n CO2 = 1:1 ⇒ este no, đơn chức, mạch hở Cơng thức phân tử este có dạng CnH2nO2 Trừ este phenol, este đơn chức tác dụng với NaOH theo tỉ lệ mol : n este = nNaOH = 2, 22 0,03.1= 0,03 mol ⇒ Meste = = 74 gam/mol ⇒ 14n + 32 = 74 ⇒ n = 0, 03 Công thức phân tử C3H6O2 tồn este đồng phân HCOOC2H5 (etyl fomat) CH3COOCH3 (metyl axetat) Đáp án A Ví dụ 2: Xà phịng hố 22,2 gam hỗn hợp gồm este đồng phân, cần dùng 12 gam NaOH, thu 20,492 gam muối khan (hao hụt 6%) Trong X chắn có este với cơng thức số mol tương ứng : A HCOOC2H5 0,2 mol C HCOOC2H5 0,15 mol B CH3COOCH3 0,2 mol D CH3COOC2H3 0,15 mol Hướng dẫn giải Theo giả thiết ta có : nEste = nNaOH = 0,3 mol; mmuối theo lí thuyết = 20, 492 100 = 21,8 gam 94 22, = 74 gam/mol ⇒ công thức phân tử este có dạng C3H6O2 Vậy cơng 0,3 thức cấu tạo hai este HCOOC2H5 CH3COOCH3 Gọi x mol HCOOC2H5 y số mol CH3COOCH3 Ta có hệ phương trình :  x + y = 0,3  x = 0, ⇒  68x + 82y = 21,8  y = 0,1 ⇒ Meste = Đáp án A Ví dụ 3: Để xà phịng hố hồn tồn 52,8 gam hỗn hợp hai este no, đơn chức, mạch hở đồng phân cần vừa đủ 600 ml dung dịch KOH 1M Biết hai este không tham gia phản ứng tráng bạc Công thức hai este : A CH3COOC2H5 HCOOC3H7 B C2H5COOC2H5 C3H7COOCH3 C HCOOC4H9 CH3COOC3H7 D C2H5COOCH3 CH3COOC2H5 Hướng dẫn giải Theo giả thiết hai este đồng phân nên khối lượng phân tử chúng 52,8 nhỗn hợp este = nKOH = 0,6.1= 0,6 mol ⇒ M este = = 88 gam/ mol 0,6 Vì hai este không tham gia phản ứng tráng bạc có khối lượng phân tử 88 nên suy công thức hai este C2H5COOCH3 CH3COOC2H5 Đáp án D Ví dụ 4: Cho hỗn hợp X gồm este có CTPT C 4H8O2 C3H6O2 tác dụng với NaOH dư thu 6,14 gam hỗn hợp muối 3,68 gam ancol B có tỉ khối so với oxi 1,4375 Số gam C4H8O2 C3H6O2 A : A 3,6 gam 2,74 gam B 3,74 gam 2,6 gam C 6,24 gam 3,7 gam D 4,4 gam 2,22 gam Hướng dẫn giải MB = 1,4375.32 = 46 gam/mol ⇒ ancol B C2H5OH Hai este có cơng thức phân tử C 4H8O2 C3H6O2 thủy phân tạo ancol etylic nên công thức cấu tạo chúng : CH3COOC2H5 HCOOC2H5 6,14 3,68 = 76,75gam/ mol ⇒ nB = nmuối = = 0,08 mol ⇒ M muèi = 0,08 46 Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có : n HCOONa 82 − 76, 75 = = n CH3COONa 76, 75 − 68  nCH3COONa = 0,05  nCH3COOC2H5 = 0,05 mC4H8O2 = 4,4gam ⇒ ⇒ ⇒  nHCOONa = 0,03  nHCOOC2H5 = 0,03 mC3H6O2 = 2,22gam Đáp án D Ví dụ 5: Thuỷ phân hồn toàn 11,44 gam hỗn hợp este đơn chức đồng phân dung dịch NaOH thu 11,08 gam hỗn hợp muối 5,56 gam hỗn hợp rượu Công thức cấu tạo este : A HCOOCH3 C2H5COOCH3 C HCOOC3H7 C2H5COOCH3 B C2H5COOCH3 CH3COOC2H5 D Cả B, C Hướng dẫn giải Đặt cơng thức trung bình tổng qt hai este đơn chức đồng phân RCOOR′ Phương trình phản ứng : RCOOR ′ + NaOH → RCOONa + R ′ OH gam : 11,44 11,08 5,56 Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có : mNaOH = 11,08 + 5,56 – 11,44 = 5,2 gam 11,44 5,2 = 88 ⇒ Đáp án B C = 0,13 mol ⇒ M RCOOR ′ = ⇒ n NaOH = 0,13 40 Mặt khác ta có : M RCOONa = 11,08 = 85,23 ⇒ R = 18,23 0,13 Suy phải có este chứa gốc axit HCOO– CH3COO– Vậy công thức cấu tạo este đồng phân : HCOOC3H7 C2H5COOCH3 C2H5COOCH3 CH3COOC2H5 Đáp án D Ví dụ 6: Đun nóng hỗn hợp hai chất đồng phân (X, Y) với dung dịch H2SO4 loãng, thu hai axit ankanoic dãy đồng đẳng hai ankanol Hoà tan gam hỗn hợp axit vào 50 ml NaOH 0,3M, để trung hoà NaOH dư phải dùng 10 ml HCl 0,5M Khi cho 3,9 gam hỗn hợp ancol tác dụng hết với Na thu 0,05 mol khí Biết gốc hiđrocacbon có độ phân nhánh cao CTCT X, Y : A (CH3)2CHCOOC2H5 (CH3)3CCOOCH3 B HCOOC(CH3)3 CH3COOCH(CH3)2 C CH3COOC(CH3)3 CH3CH2COOCH(CH3)2 D (CH3)2CHCOOC2H5 (CH3)2CHCH2COOCH3 Hướng dẫn giải Hỗn hợp X, Y → ankanoic + ankanol ⇒ X, Y este mạch hở, no, đơn chức Do X, Y đồng phân, mà hai axit tạo đồng đẳng kế tiếp, nên hai ancol phải đồng đẳng Đặt cơng thức trung bình hai ancol hai axit C m H 2m+1OH H2SO4 loãng C n H 2n +1COOH Phương trình phản ứng : C m H 2m+1OH + Na → C m H 2m+1ONa + mol: ¬ 0,1 ⇒ 14 m + 18 = H2 0,05 (1) 3,9 ⇒ m = 1,5 Vậy ancol CH3OH C2H5OH 0,1 Ta có nNaOH ban đầu = 0,05.0,3 = 0,015 mol; nNaOH phản ứng vớiHCl = 0,01 0,5 = 0,005 mol ⇒ nNaOH phản ứng vớiCnH2n+1COOH = nCnH2n+1COOH = 0,015 – 0,005 = 0,01 mol ⇒ M axit = = 100 gam / mol ⇒ 14 n + 46 = 100 ⇒ n = 3,86 0, 01 10 Vậy axit C3H7COOH C4H9COOH Do gốc hiđrocacbon có độ phân nhánh cao nên CTCT X, Y : (CH3)2CHCOOC2H5 (CH3)3CCOOCH3 Đáp án A Ví dụ 7: Để phản ứng hết với lượng hỗn hợp gồm hai chất hữu đơn chức X Y (M x < MY) cần vừa đủ 300 ml dung dịch NaOH 1M Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 24,6 gam muối axit hữu m gam ancol Đốt cháy hồn tồn lượng ancol thu 4,48 lít CO2 (đktc) 5,4 gam H2O Công thức Y : A CH3COOC2H5 B CH3COOCH3 C CH2=CHCOOCH3 D C2H5COOC2H5 Hướng dẫn giải Đặt công thức muối RCOONa Theo giả thiết ta có : 24,6 nRCOONa = nNaOH = 0,03 mol ⇒ M RCOONa = = 82 gam/ mol ⇒ R = 15 (CH3−) 0,03 Khi đốt cháy ancol thu nH O nCO ⇒ n H2O n CO2 = = 0,3 > ⇒ Ancol no, đơn chức CnH2n+1OH 0,2 n + 0,3 = ⇒ n = Vậy ancol C2H5OH n 0, (Có thể tìm số ngun tử C ancol sau : n = nCO nH 2O − nCO = 0,2 = 2) 0,3− 0,2 Công thức Y CH3COOC2H5 ; chất X CH3COOH Đáp án A Phương pháp giải tập thủy phân este đa chức Một số điều cần lưu ý : + Trong phản ứng thủy phân este đa chức tỉ lệ T = nNaOH (hoặ c KOH ) neste > Nếu T = ⇒ Este có chức, T = ⇒ Este có chức… ● Lưu ý : + Este đa chức tạo thành từ ancol đa chức axit đơn chức; ancol đơn chức axit đa chức; axit ancol đa chức; hợp chất tạp chức với axit ancol đơn chức + Khi làm tập dạng nên ý đến việc sử dụng phương pháp : Nhận xét đánh giá, bảo toàn khối lượng, tăng giảm khối lượng, trung bình ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: Khi thuỷ phân a gam este X thu 0,92 gam glixerol, 3,02 gam natri linoleat (C17H31COONa) m gam muối natri oleat (C17H33COONa) Giá trị a, m : A 8,82 gam ; 6,08 gam B 7,2 gam ; 6,08 gam C 8,82 gam ; 7,2 gam D 7,2 gam ; 8,82 gam Hướng dẫn giải 11 0,92 3, 02 = 0,01 mol; n C17 H31COONa = = 0,01 mol 92 302 Este X có dạng : (C17H33COO)yC3H5(OOCC17H31)x (với x + y = 3) nmuối = 3nglixerol = 0,03 mol ⇒ n C17 H33COONa = 0,03 – 0,01 = 0,02 mol n C3H5 (OH)3 = Tỉ lệ mol muối = tỉ lệ số gốc axit axit cấu tạo nên este Vậy công thức este : (C17H33COO)2C3H5OOCC17H31 Đáp án A a = 0,01.882 = 8,82 gam m = 0,02.304 = 6,08 gam Ví dụ 2: Este X tạo thành từ etylen glicol hai axit cacboxylic đơn chức Trong phân tử este, số nguyên tử cacbon nhiều số nguyên tử oxi Khi cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) lượng NaOH phản ứng 10 gam Giá trị m : A 14,5 B 17,5 C 15,5 D 16,5 Hướng dẫn giải Theo giả thiết ta cho biết X este hai chức etylen glicol axit hữu đơn chức; X có nguyên tử O có ngun tử C Vậy cơng thức X : HCOOC2H4OOCCH3 Phương trình phản ứng : HCOOC2H4OOCCH3 + 2NaOH → HCOONa + CH3COONa + C2H4(OH)2 (1) ¬ mol: 0,125 0,25 1 10 Theo giả thiết (1) ta có : nHCOOC H OOCCH   = nNaOH = = 0,125 mol 2 40 Vậy mX = 0,125.132 = 16,5 gam Đáp án D Ví dụ 3: Chất hữu X mạch hở tạo từ axit no A etylen glicol Biết a gam X thể chiếm thể tích thể tích 6,4 gam oxi điều kiện nhiệt độ áp suất ; a gam X phản ứng hết với xút tạo 32,8 gam muối Nếu cho 200 gam A phản ứng với 50 gam etylen glicol ta thu 87,6 gam este Tên X hiệu suất phản ứng tạo X : A Etylen glicol điaxetat ; 74,4% B Etylen glicol đifomat ; 74,4% C Etylen glicol điaxetat ; 36,3% D Etylen glicol đifomat ; 36,6% Hướng dẫn giải Đặt công thức este X C2H4(OOCR)2; nC2H4 (OOCR)2 = nO2 = Phương trình phản ứng : C2H4(OOCR)2 + 2NaOH → → mol: 0,2 Theo (1) giả thiết suy : M RCOONa = C2H4(OH)2 + 6,4 = 0,2 mol 32 2RCOONa (1) 0,4 32,8 = 82 ⇒ R + 67 = 82 ⇒ R = 15 ⇒ R laøCH3 − 0,4 Phương trình phản ứng tổng hợp este X : C2H4(OH)2 + 2CH3COOH → C2H4(OOCCH3)2 ¬ ¬ mol: 0,6 1,2 0,6 + 2H2O (2) 50 200 = 0,806 mol; nCH COOH ban đầu = = 3,33 mol 62 60 Căn vào tỉ lệ mol phương trình (2) suy axit dư, hiệu suất phản ứng tính theo ancol Theo (2) số mol ancol phản ứng 0,6 mol nên hiệu suất phản ứng nC H (OH)2 ban đầ u = 12 0,6.62 100 = 74,4% 50 Đáp án A H= Ví dụ 4: Xà phịng hố hồn tồn m gam lipit X 200 gam dung dịch NaOH 8% sau phản ứng thu 9,2 gam glixerol 94,6 gam chất rắn khan Công thức cấu tạo X : A (C17H35COO)3C3H5 B (C15H31COO)3C3H5 C (C17H33COO)3C3H5 D (C17H31COO)3C3H5 Hướng dẫn giải Đặt cơng thức trung bình lipit X C3H5(OOCR)3 Phản ứng hóa học : C3H5(OOCR)3 + 3NaOH → C3H5(OH)3 + 3RCOONa (1) → ¬ mol: 0,3 0,1 0,3 200.8% 9, = 0, mol; n C3H5 (OH)3 = = 0,1 mol Theo giả thiết ta có n NaOH = 40 92 Theo phương trình (1) suy n NaOH = 0,3 mol Do 94,6 gam chất rắn có 0,1 mol NaOH dư 0,3 mol RCOONa Vậy ta có phương trình : 0,1.40 + (R+67).0,3 = 94,6 ⇒ R = 235 ⇒ R C17H31– Đáp án D Ví dụ 5: Cho 0,1 mol este tạo axit lần axit (axit hai chức) ancol lần ancol (ancol đơn chức) tác dụng hoàn toàn với NaOH thu 6,4 gam ancol lượng muối có khối lượng nhiều lượng este 13,56% Cơng thức cấu tạo este : A C2H5OOC−COOCH3 B CH3OOC−COOCH3 C C2H5OOC−COOC2H5 D CH3OOC−CH2−COOCH3 Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng : R(COOR’)2 + 2NaOH → R(COONa)2 + 2R’OH mol : 0,1 → 0,2 → 0,1 → 0,2 M R ′OH = 6, = 32 gam / mol ⇒ Ancol CH3OH 0, Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có : meste + mNaOH = mmuối + mrượu ⇒ mmuối − meste = 0,2.40 − 64 = 1,6 gam mà mmuối − meste = ⇒ meste = 13,56 meste 100 1, 6.100 = 11,8 gam ⇒ Meste = 118 gam/mol 13,56 ⇒ R + (44 + 15).2 = 118 gam/mol ⇒ R = Vậy công thức cấu tạo este CH3OOC−COOCH3 Đáp án B Ví dụ 6: Thuỷ phân hồn tồn 444 gam lipit thu 46 gam glixerol (glixerin) hai loại axit béo Hai loại axit béo : A C15H31COOH C17H35COOH B C17H33COOH C15H31COOH C C17H31COOH C17H33COOH D C17H33COOH C17H35COOH 13 Hướng dẫn giải Đặt cơng thức trung bình lipit C3H5(OOC R )3 Phản ứng hóa học : C3H5(OOC R )3 + 3H2O → C3H5(OH)3 + R COONa ¬ mol: 0,5 0,5 444 = 888 ⇒ R = 238,33 ⇒ 41 + 3(44 + R ) = 0,5 Như lipit phải có gốc C17H35 (239) Nếu lipit có cơng thức RCOOC3H5(OOCC17H35)2 R = 237 (C17H33) Nếu lipit có cơng thức (RCOO)2C3H5OOCC17H35 R = 238 (loại) Đáp án D Ví dụ 7: Đun nóng 0,1 mol X với dung dịch NaOH (đủ), thu 13,4 gam muối axit đa chức 9,2 gam ancol đơn chức, tích 8,32 lít (ở 127oC, 600 mmHg) X có cơng thức : A CH(COOCH3)3 B C2H4(COOC2H5)2 C (COOC2H5)2 D (COOC3H5)2 Hướng dẫn giải pV 600.8,32 9, = = 0,2 mol ⇒ Mancol = = 46 gam/mol Suy ancol RT 760.0,082.(127+273) 0, C2H5OH n C2H5OH = nên este có chức ⇒ axit phải axit chức R(COOH)2 Vì n este n ancol = Phương trình phản ứng : R(COOC2H5)2 + 2NaOH → R(COONa)2 + 2C2H5OH mol : 0,1 → 0,2 → 0,1 → 0,2 Theo (1) ta thấy : neste = nmuối = 0,1 mol ⇒ R + 67.2 = Vậy X (COOC2H5)2 13, = 134 ⇒ R = 0,1 Đáp án C Ví dụ 8: Thủy phân 0,01 mol este ancol đa chức với axit đơn chức tiêu tốn hết 1,2 gam NaOH Mặt khác thủy phân 6,35 gam este tiêu tốn hết gam NaOH thu 7,05 gam muối CTCT este : A (CH3COO)3C3H5 B (C2H3COO)3C3H5 C C3H5(COOCH3)3 D C3H5(COOC2H3)3 Hướng dẫn giải Vì nNaOH = 3neste ⇒ este chức (Ancol chức + axit đơn chức: Căn vào đáp án) Đặt cơng thức este (RCOO)3R’ Phương trình phản ứng : (RCOO)3R’ + 3NaOH → 3RCOONa + R’(OH)3 (1) ¬ mol : 0,025 0,075 → 0,075 Theo giả thiết (1) ta có : 0,075.(R + 67) – 0,025.(3R + 44.3 + R’) = 7,05 – 6,35 ⇒ R’ = 41 ⇒ R’ C3H5– Meste = 6,35 0,025 = 254 gam/mol ⇒ R = 254 − 41 − 44.3 = 27 ⇒ R C2H3– 14 Vậy cơng thức este (CH2=CHCOO)3C3H5 Đáp án B Ví dụ 9: Xà phịng hố hồn tồn 0,1 mol este X (chỉ chứa loại nhóm chức) cần 0,3 mol NaOH, thu 9,2 gam ancol Y 20,4 gam muối Z (cho biết chất Y Z đơn chức) Công thức X : A CH3CH2OOC–COOCH2CH3 B C3H5(OOCH)3 C C3H5(COOCH3)3 D C3H5(COOCH3)3 Hướng dẫn giải Theo định luật bảo tồn khối lượng ta có : m X + m NaOH = mancol + m muoái { { ⇒ mX = 17,6 gam ⇒ MX = 176 gam/mol 123 { ? Ta lại có 0,3.40 9,2 20,4 n NaOH 0,3 = = ⇒ X este chức nX 0,1 ● Nếu Y đơn chức ⇒ nY = 3nX = 3.0,1 = 0,3 ⇒ MY = 9,2 : 0,3 = 30,67 (loại) ● Nếu Y ancol chức n Y = nX = 0,1 mol ⇒ MY = 9,2 : 0,1 = 92 ⇒ Ancol R’(OH)3 = 92 ⇒ R’ C3H5– (= 41) ⇒ Y C3H5(OH)3 ⇒ X C3H5(OOCR)3 Do MX = 176 ⇒ R = H ⇒ X C3H5(OOCH)3 hay (HCOO)3C3H5 III.2 Xây dựng phương pháp giải tập chất béo Dạng 1: Đặc điểm cấu tạo triglixerit * CTCT chung chất béo: R1COO − C H R 2COO − C H R 3CO O − CH { 14 43 / / g o$ caxitb eo / $ g ocglyxerol R1, R2, R3 gốc hiđrocacbon axit béo, giống khác * Loại tập: Tìm số chất béo (triglixerit) tạo thành từ glixerol axit béo - Khi cho glixerol + n(n ∈ N * ) axit béo số loại triglixerit xác định: Loại triglixerit Số công thức chất béo Chứa gốc axit giống =n Chứa gốc axit khác = Cn Chứa gốc axit khác = Cn Tổng số chất béo thu = n + Cn + Cn 3 (n ≥ 3) Bài 1: Trích đề thi ĐH – CĐ khối B – 2007: Cho glixerol phản ứng với hỗn hợp axit béo gồm C17H35COOH C15H31COOH Số loại trieste tạo A B C D Hướng dẫn giải - Cách thông thường: C17H35 C15H31 C17H35 C17H35 C15H31 C15H31 C17H35 C15H31 C17H35 C15H31 C17H35 C15H31 C17H35 C15H31 C15H31 C17H35 C15H31 C17H35 Vậy có loại trieste tạo Đáp án: A - Áp dụng phương pháp: 15 2! Số loại trieste tạo = n + 4.Cn2 = + C22 = + 2! − ! = ( ) Bài 2: Có tối đa chất béo tạo thành đun nóng glixerol với loại axit béo khác nhau? A 24 B 12 C 40 D 64 Hướng dẫn giải - Với loại câu ta không nên viết công thức đếm Vì số lượng cơng thức thu nhiều - Áp dụng: + Với loại axit béo khác nhau, ta có n = + Số loại trieste tạo = n + Cn2 + Cn3 4! 4! = + C4 + 3.C4 = + 2! − ! + 3! − ! = 40 ( ) ( ) Đáp án: C Dạng 2: Bài tập xà phịng hóa chất béo - Để làm tốt loại tập cần nắm vững nội dung sau: (1) Este chất béo triglixerit thuộc trieste (este ba chức) (2) Axit béo thuộc loại axit đơn chức (3) Công thức chất béo rắn: (CnH2n+1COO)3C3H5 = C3n+6H6n+8O6 Hay: CxH2x-4O6 Với x = 3n + CTPT tổng quát chất béo: CxH2x-4-2kO6 Với n: Chỉ số C; k số liên kết π (4) Với chất béo trung tính(chất béo khơng có số axit) xà phịng hóa: → 3RCOOM + C3 H (OH )3 Ta có: ( RCOO) C3 H + 3MOH  ĐLBTKL: mchất béo + mMOH = mmuối + mglixerol + ntriglixerit = nglixerol; nKOH =3 ntriglixerit = 3nglixerol (5) Với chất béo có số axit xà phịng hóa: - Coi chất béo hỗn hợp gồm axit đơn chức trieste: Ta có: RCOOH + MOH  → RCOOM + H2O x x x mol ( RCOO) C3 H + 3MOH  → 3RCOOM + C3 H (OH )3 y 3y y mol ĐLBTKL: mchất béo + mMOH = mmuối + mglixerol + m H2O * Muối thu thành phần xà phịng VD 1: Xà phịng hóa hồn toàn 17,24 gam chất béo cần dùng vừa đủ 0,06 mol NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu khối lượng xà phòng A 18,24 gam B 17,8 gam C 16,68 gam D 18,38 gam Hướng dẫn giải - Chất béo thuộc loại trung tính Vì khơng có số axit - nNaOH= 0,06 mol nglixerol = 0, 06 = 0, 02mol - ĐLBTKL: mchất béo + mNaOH = mmuối + mglixerol 17,24 + 0,06*40 =mmuối + 0,02*92mmuối = 17,8g Đáp án B VD2: Trích đề thi ĐH - CĐ khối B – 2011: Cho 200 gam loại chất béo có số axit tác dụng vừa đủ với lượng NaOH, thu 207,55 gam hỗn hợp muối khan Khối lượng NaOH tham gia phản ứng A 31,45 gam B 31 gam C 32,36 gam D 30 gam 16 Hướng dẫn giải - Chất béo có số axit Coi chất béo hỗn hợp gồm axit đơn chức trieste: Ta có: RCOOH + NaOH  → RCOONa + H2O.(1) x x x mol ( RCOO) C3 H + NaOH  → 3RCOONa + C3 H (OH )3 (2) y 3y y mol - Với số axit 7, từ công thức [1.1]  nKOH= 200*7 = 25m.mol = 0, 025mol 56 x = n NaOH = nKOH= 0,025mol - ĐLBTKL: mchất béo + mNaOH = mmuối + mglixerol + m H O 200 + 40*(0,025 + 3y) = 207,55 + 92*y + 18*0,025 y= 0,25 Vậy nNaOH= 0,025+3y = 0,025 + 3*0,25 = 0,775 mol mNaOH= 0,775*40 = 31g Đáp án: B VD3: Trích đề thi GVG Tỉnh Ninh Bình - 2015: Đốt cháy hoàn toàn m gam chất béo (triglixerit) cần 3,22 mol O 2, sinh 2,28 mol CO 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 giải - CTPT tổng quát chất béo: CxH2x – 4-2kO6 Gọi số mol chất béo a mol CxH2x – 4-2kO6 3x − k − to O2  → x CO2 + m O2 = mCO2 + mH 2O + + (x -2-k)H2O ĐLBTKL: mtriglixerit m + 3,22*32 = 2,28*44 + 2,12*18m = 35,44g Áp dụng ĐLBT cho oxi: nO(CHẤT BÉO) + nO( O ) = nO(CO2) + nO(H2O) 6a + 2*3,22 = 2*2,28 + 2,12 a = 0,04mol ( RCOO) C3 H + NaOH  → 3RCOONa + C3 H (OH )3 0,04 0,12 0,04 mol ĐLBTKL: mchất béo + mNaOH = mmuối + mglixerol 35,44 + 0,12*40 = mmuối + 0,04*92  mmuối = 36,56g Đáp án D VD4: Trích đề thi HSG Tỉnh Thanh Hóa - 2014: Để xà phịng hóa 10 kg chất béo có số axit 7, người ta đun chất béo với dung dịch có chứa 1,42 kg NaOH Sau phản ứng hồn tồn, muốn trung hịa lượng NaOH dư cần 500 ml dung dịch HCl 1M Tính khối glixerol khối lượng muối Natri axit béo thu Hướng dẫn giải *10 = 1, 25mol 56 1, 42.103 = 35,5mol nHCl= 0,5*1 = 0,5 mol; nNaOH= 40 RCOOH + NaOH  → RCOONa + H2O (1) - Chất béo có số axit 7: nRCOOH = nKOHpu ′ = Ta có: 1,25 1,25 1,25 mol ( RCOO) C3 H + NaOH  → 3RCOONa + C3 H (OH )3 (2) y NaOH 0,5 + 3y HCl  → NaCl 0,5 y + H2O mol (3) mol 17 Từ phản ứng(1), (2), (3): 1,25 + 3y + 0,5 = 35,5 y = 11,25 mol mglixerol= 11,25*92 = 1035g = 1,035 kg ĐLBTKL cho pứ (1), (2): mchất béo + mNaOH = mmuối + mglixerol + m H2O 10.103 + (1,25 + 3*11,25)*40 = mmuối + 1035 + 1,25*18 mmuối= 10342,5g = 10,3425kg Dạng 2: Bài tập tổng hợp liên quan đến chất béo - Để làm tốt loại tập cần nắm vững nội dung sau: (1) Este chất béo triglixerit thuộc trieste (este ba chức) (2) Axit béo thuộc loại axit đơn chức (3)Triglixerit, axit béo có tính chất hóa học đặc trưng tương ứng với cấu tạo chúng Bài 1: Trích đề thi ĐH - CĐ khối A – 2014: Đốt cháy hoàn toàn mol chất béo, thu lượng CO2 H2O mol Mặt khác a mol chất béo tác dụng tối đa với 600 ml dung dịch Br2 1M Giá trị a A 0,20 B 0,30 C 0,18 D 0,15 Hướng dẫn giải - CTTQ chung chất béo: CxH2x-4-2kO6 CxH2x – - 2kO6 3x − k − to O2  → x CO2 + + (x – – k)H2O mol x x – – k (mol) Theo ra: Lượng CO2 H2O mol Từ pứ ta có: nCO − nH O =  x – (x – – k) =6  k = Vậy, nchất béo=a mol  n lk π (trong chất béo) = 4a =n Br (pứ) 4a = 0,6  a = 0,15 Đáp án : D Bài 2: E chất béo tạo hai axit béo X, Y(có số C, phân tử chứa không ba liên kết π , MX