Công thức phân tử tổng quát của axit và este đa chức no, mạch hở.
CnH2n + 2 – 2kO2k với k: nhóm chức – COOH hay – C – O – H và n, k thuộc N* = 1, 2, 3..
O Hỗn hợp: C.n H2 n + 2 - 2 k O2 k với n , k > 1.
k = 1: ---> este và axit đều đơn chức no có công thức phân tử là: CnH2nO2 với axit thì n 1 và este thì n 2.
Hỗn hợp: C.n H2 n O2 với axit thì n > 1 và este thì n > 2.
- Nếu một trong hai gốc rợu hoặc axit là đơn chức thì este mạch hở. Nếu rợu và axit đều đa chức thì este mạch vòng.
- Axit và este đều tác dụng với dung dịch kiềm gọi chung là phản ứng xà phòng hoá, đều tạo ra muối kiềm của axit hữu cơ.
RCOOH RCOOM + H2O R – C – O – R/ + MOH ----> RCOOM + R/OH
O
- Este có phản ứng thuỷ phân trong môi trờng axit H2SO4 tạo ra rợu và axit.
- Phản ứng cháy của axit và este đơn chức no đều tạo ra CO2 và H2O có số mol bằng nhau.
- Tổng quát, một chất có công thức phân tử là CnH2nOx và mạch hở thì CnH2nOx có một nối π trong công thức cấu tạo và khi cháy tạo ra CO2 và H2O có số mol bằng nhau.
Bài toán áp dụng:
Bài 1: Đốt cháy 3(g) một hợp chất hữu A cơ trong không khí thu đợc 4,4g CO2 và 1,8g H2O.
a. Xác định CTPT của hợp chất hữu cơ A. Biết rằng tỷ khối của A so với H2 là 30. Viết CTCT có thể có của A.
b. Nếu đem toàn bộ lợng khí CO2 ở trên tác dụng với 100 ml dd NaOH 1,5M thì thu đợc muối gì? Tính khối lợng của mỗi muối.
Hớng dẫn;
a.Vì đốt cháy hợp chất hữu cơ A thu đợc CO2 và H2O nên chắc chắn trong A phải chứa hai nguyên tố là C và H có thể có O. Số mol sản phẩm. nCO2=4,4 44 =0,1 mol => nC=nCO2=0,1 mol => mC=0,1 .12=1,2g nH2O=1,8 18 =0,1 mol =>nH=2nH2O=0,2 mol=>mH=0,2 .1=0,2g Ta có: mC+mH=2,4+0,2=2,6(g)<mA=6g
Do đó trong A phải chứa nguyên tố O
mO=mA−(mC+mH)=3−(1,2+0,2)=1,6(g) nO=1,6
16 =0,1(mol)
Tỉ lệ : nC:nH:nO=0,1 :0,2: 0,1=1 :2:1
Công thức đơn giản nhất của A là CH2O. Đặt công thức tổng quát của A là ( CH2O)n
có mA =30n
Theo công thức dA/ ❑H2 = 30.2 = 60 =>30n = 60 => n = 2. Vậy công thức phân tử của A là C2H4O2.
b. nNaOH=0,1 .1,5=0,15 mol .
Phơng trình phản ứng: CO2 + NaOH → NaHCO3
Trớc phản ứng: 0,1 0,15 Phản ứng: 0,1 0,1
Sau phản ứng : 0 0,05 0,1
Tiếp tục có phản ứng: NaHCO3 + NaOH ❑⃗ Na2CO3 + H2O Trớc phản ứng: 0,1 0,05
0,05 0,05
Sau phản ứng 0,05 0 0,05 Ta thu đợc 2 muối: NaHCO3 và Na2CO3 có khối lợng là: mNaHCO3=0,05 . 84=4,2g
mNa2CO3=0,05 .106=5,3g
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,4g hợp chất hữu cơ Y chứa C, H, O cần vừa đủ 5,6 lít khí Ôxi (ĐKTC), thu đợc khí CO2 và hơi nớc với thể tích bằng nhau.
a) Xác định công thức phân tử của Y, biết rằng khối lợng phân tử của Y là 88 đvc. b) Cho 4,4gam Y tác dụng hoàn toàn với một lợng vừa đủ dung dịch NaOH sau đó làm bay hơi hổn hợp thu đợc m1 gam hơi của một rợu đơn chức và m2 gam muối của một A xit hữu cơ đơn chức. Số nguyên tử các bon ở trong rợu và A xít thu đợc bằng nhau. Hãy xác định công thức cấu tạo và tên gọi của Y. Tính lợng m1 và m2
Hớng dẫn:
a/ Gọi công thức phân tử của chất Y là CxHyOz. Phản ứng đốt cháy Y: CxHyOz + (x+ y 4 - z 2 )O2 ⃗t0 xCO2+ y 2 H2O. (1) (0.05mol) 0.25mol 0.05x 0.05 y 2 Tính nY= 4 . 4 88 =0 .5 mol ; nO2= 5. 6 22. 4 =0 .25(mol) nCO2=0.05x ; nH2O=0.05 y 2 Vì thể tích CO2bằng thể tích hơi nớc, do đó ta có: 0.05x = 0.05 y 2 → y=2x (2) nO2=(x+ y 4 - z 2 )0.05=0.25 (3) Thay (2) vào (3) ta có: 3x -z=10 (4) Khối lợng phân tử của Y=12x+y+16z =88 (5)
Từ các phơng trình (2,3,4,5) ta có: x = 4 ; y = 8; z = 2 Vậy công thức phân tử của Y là: C4H8O2
b/ Phản ứng với NaOH
Vì Y(C4H8O2) + NaOH → Rợu (m1gam) + muối(m2gam) nên Y phải là một este vì số nguyên tử cacbon trong rợu =số nguyên tử các bon trong axit = 4
2 = 2 nguyên tử C
Do đó công thức của rợu là C2H5OH với m1= 0.05 46 = 23g
Công thức axít là CH3COOH Với m2= 0.05 82 =4.1g CH3COONa
Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam chất A, thu đợc 2,24 lít CO2 (ở đktc) và 1,8g nớc. Tỷ khối hơi của A so với Mêtan là 3,75. Tìm công thức cấu tạo của A biết A tác dụng đ ợc với NaOH. Hớng dẫn: Ta có. nCO2=2,24 22,4=0,1 mol mC = 1,2g nH2O=1,8 18 =0,1 mol⇒mH=0,2g
mO = 3 - (1,2 + 0,2) = 1,6g
Đặt công tác của A là: CxHyO2, theo bài ra ta có: MA = 3,75 . 16 = 60 (g) Ta có: 12y 1,2 = y 0,2= 162 1,6= 60 3 Giải ra ta đợc: x = 2, y = 4, z = 2 CTTQ của A là: C2H4O2 A Có các CTCT: CH3COOH và HCOOC2H5
Vì A phản ứng đợc với NaOH nên A có thể là CH3COOH và HCOOC2H5 (axit axetic)
* CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O * HCOOCH3 + NaOH HCOONa + CH3OH