. Glyxin B Lysin C Axit glutamic D Alanin
6. DẠNG 6: BÀI TẬP TỔNG HỢP THỦY PHÂN VÀ ĐỐT CHÁY 1 Phương pháp đồng đẳng hĩa (quy đổi peptit)
6. 1. Phương pháp đồng đẳng hĩa (quy đổi peptit)
6.1.1. Cơ sở phương pháp
Cĩ nhiều phương pháp giải, ở dạng này ta tập trung vào phương pháp Qui đổi:
Nếu bài tốn về peptit khai thác vào 3 chất chủ yếu là Glyxin, Alanin và Valin thì điểm chung của 3 chất trên là: thuộc cùng 1 dãy đồng đẳng của Glyxin (α-aminoaxit no, mạch hở, cĩ 1 nhĩm –NH2, 1 nhĩm –COOH) thì:
Ala= Gly + 1CH2; Val = Gly + 3CH2
Peptit +(k -1)H2O k H2N-[CH2]n-COOH (k là số mắt xích) Cĩ nhiều cách qui đổi, ở đây ta xét 3 cách quy đổi:
Qui đổi peptit thành:
CONH (a mol); CH2(b mol) và H2O (c mol)
Qui đổi peptit thành: C2H3ON (a mol); CH2 (b mol) và H2O (c mol)
Qui đổi peptit thành:
COOH (a mol); NH2 (amol); CH2 (b mol) và H2O (c mol) (c< 0)
+ Khi đốt cháy peptit thì:
n CO2
n H2O = 0,5a + b + c n O2 = 1,5a + 3b n N2 = 0,5a ; ; ;
+ Thủy phân trong mơi trường kiềm NaOH, KOH (MOH) thì: CONH, CH 2 + MOH COOM, NH 2 , CH 2 => n CONH = n MOH pu = n muối n peptit = n H2O
+ Bảo tồn khối lượng:
m muối = m CONH + m CH2 + m MOH pu
+ Nếu MOH dư thì:
m cran = m CONH + m CH2 + m MOH bđau + Số mxich = n CONH / n peptit => = nMOH phản ứng = nmuối ; npeptit = nnước
+Bảo tồn khối lượng: mmuối = + + mMOH phản ứng
+Nếu dùng dư lượng MOH ban đầu:
mrắn = + + mMOH ban đầu
= nMOH phản ứng = ;
npeptit =
6.1.2. Bài tập mẫu* Mức độ vận dụng cao * Mức độ vận dụng cao
Ví dụ 1 (Đề minh họa của Bộ GD & ĐT năm 2017): Cho m gam hỗn hợp M gồm đipeptit X, tripeptit Y, tetrapeptit Z và pentapeptit T (đều mạch hở) tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu được hỗn hợp Q gồm muối của Gly, Ala và Val. Đốt cháy hồn tồn Q bằng một lượng oxi vừa
đủ, thu lấy tồn bộ khí và hơi đem hấp thụ vào bình đựng nước vơi trong dư, thấy khối lượng bình tăng 13,23 gam và cĩ 0,84 lít khí (đktc) thốt ra. Mặt khác, đốt cháy hồn tồn m gam M, thu được 4,095 gam H2O. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?
A.6 gam B. 6,5 gam C. 7, 0 gam D. 7,5 gam
Giải: = 0,0375 mol
Cách 1: Quy đổi hỗn hợp M thành: CONH (0,075 mol); CH2 (a mol) và H2O (b mol) nNaOH = 0,075 mol = 0,0375 mol.
BTC: nCO2 = a + 0,0375 BTH: nH2O = a + 0,075 mCO2 + mH2O = 13,23 = 44*( a + 0,0375) + 18*( a + 0,075) a = 0,165 * Đốt M: nH2O = 0,2275 mol BTH: 0,0375 + 0,165 + b = 0,2275 b = 0,025 m = 5,985 gam
Cách 2: Quy đổi hỗn hợp M thành: C2H3ON (0,075 mol); CH2 (a mol) và H2O (b mol) nNaOH = 0,075 mol = 0,0375 mol.
+ Bảo tồn nguyên tố C: - Khi đốt cháy M:
+ Bảo tồn nguyên tố H: (1)
- Thủy phân M bằng dung dịch NaOH: + Bảo tồn nguyên tố H:
- Khi đốt cháy Q: (mol)
Khi đĩ: 44.(a+0,1125) + 18. (0,265-b) = 13,23 (2) Từ (1) và (2) => a= 0,09; b= 0,025 => m = 5,985 gam
Cách 3: Quy đổi hỗn hợp M thành: COOH; NH2; CH2 và H2O
M
=> m = 0,075. (45 + 16) + 14. 0,165 - 0,05.18 = 5,985 gam
Ví dụ 2: Cho hỗn hợp A chứa peptit X và Y đều được tạo bởi Glyxin và Alanin. Biết rằng tổng số nguyên tử O trong A là 13. Trong X và Y đều cĩ số liên kết peptit khơng nhỏ hơn 4. Đun nĩng 0,7 mol A trong KOH thì thấy 3,9 mol KOH phản ứng và thu được m gam muối. Mặt khác đốt cháy hồn tồn 66,075 gam A rồi cho sản phẩm hấp thụ vào bình chứa Ca(OH)2 dư thấy khối lượng bình tăng 147,825 gam. Giá trị của m là:
A. 560,1 B. 470,1 C. 520,2 D. 490,6
Giải:
Cách 1: Quy đổi 0,7 mol hỗn hợp A thành CONH (3,9 mol); CH2 (a mol) và H2O (0,7 mol) * A + KOH Muối: COOK (3,9 mol), NH2 (3,9mol), CH2(a mol)
* Đốt 66,075 gam A: CONH (3,9k mol); CH2 (ak mol) và H2O (0,7k mol) BTC: nCO2 = 3,9k + ak
BTH: nH2O = 2,65k + ak
Ta cĩ hpt: mA = 43* 3,9k + 14ak + 18*0,7k = 66,075 mbtăng = 44(3,9k + ak) + 18(2,65k + ak) = 147,825 Giải hệ: k = 0,25 và a = 6
Vậy mmuối = 83*3,9 + 16*3,9 + 14*6 = 470,1 gam
Cách 2: Quy đổi 0,7 mol hỗn hợp A thành C2H3ON ( 3,9 mol); CH2 (a mol) và H2O (0,7 mol) - Khi đốt cháy 30,13 gam A: C2H3ON ( 3,9k mol); CH2 (ak mol) và H2O (0,7k mol)
+ Bảo tồn nguyên tố C: (mol)
+ Bảo tồn nguyên tố H: (mol)
=> mE : = 66,075 : 147,825 => a = 2,4; k = 0,25 - Cho 0,7 mol A + KOH: mA = 264,3 gam
- Bảo tồn khối lượng: mmuối = mA + mKOH - mnước = 470,1 gam Cách 3: Quy đổi hỗn hợp A thành: COOH; NH2; CH2 và H2O + 0,7 mol A: COOH (3,9mol); NH2 (3,9 mol); CH2 và H2O (-3,2 mol)
+ 66,075 gam A: COOH (3,9k mol); NH2 (3,9k mol); CH2 (a mol) và H2O (-3,2k mol)
=> mmuối = mCOOK + + = 3,9.83 + 1,5.14: 0,25 + 3,9.16 = 470,1 (g)
Ví dụ 3 (Đề minh họa của Bộ GD & ĐT năm 2015): Đun nĩng 0,16 mol hỗn hợp E gồm hai peptit X (CxHyOzN6) và Y (CnHmO6Nt) cần dùng 600 ml dung dịch NaOH 1,5M chỉ thu được dung dịch chứa a mol muối của glyxin và b mol muối của alanin. Mặt khác đốt cháy 30,73 gam E trong O2 vừa đủ thu được hỗn hợp CO2, H2O và N2, trong đĩ tổng khối lượng của CO2 và nước là 69,31 gam. Giá trị a : b gần nhất với
A. 0,730 B. 0,810 C. 0,756 D. 0,962
Giải: nNaOH = 0,9 mol
Cách 1: Quy đổi 0,16 mol hỗn hợp E thành CONH (0,9 mol); CH2 (x mol) và H2O (0,16 mol) - Khi đốt cháy 30,73 gam E: CONH (0,9k mol); CH2 (xk mol) và H2O (0,16k mol):
+ Bảo tồn nguyên tố C: nCO2 = 0,9k + kx (mol) + Bảo tồn nguyên tố H: nH2O = 0,61k + kx
(mol) => mE : = 30,73 : 69,31 => x = 1,42 - Cho 0,16 mol E + NaOH:
E + NaOH Gly-Na (a mol); Ala-Na(b mol) + H2O + Bảo tồn N: a + b = 0,9
+ Bảo tồn C: 2a + 3b = 2,32
=> a = 0,38; b = 0,52 => a: b = 0,73
Cách 2: Quy đổi 0,16 mol hỗn hợp E thành C2H3ON (0,9 mol); CH2 (x mol) và H2O (0,16 mol) - Khi đốt cháy 30,73 gam E: C2H3ON (0,9k mol); CH2 (xk mol) và H2O (0,16k mol):
+ Bảo tồn nguyên tố C: (mol)
+ Bảo tồn nguyên tố H: (mol)
=> mE : = 30,73 : 69,31 => x = 0,51 - Cho 0,16 mol E + NaOH:
E + NaOH Gly-Na (a mol); Ala-Na(b mol) + H2O + Bảo tồn N: a + b = 0,9
+ Bảo tồn C: 2a + 3b = 2,32
=> a = 0,38; b = 0,52 => a: b = 0,73
+Ta cĩ: Bảo tồn N: a+ b = 0,9 (1)
(2) Từ (1)và (2) => a= 0,38; b= 0,52 => a: b 0,73
Ví dụ 4 (Đề thi thử THPT Quốc Gia lần 1- THPT Nguyễn Đình Chiểu, năm 2017): Hỗn hợp E chứa ba peptit đều mạch hở gồm peptit X (C4H8O3N2), peptit Y (C7HxOyNz) và peptit Z (C11HnOmNt). Đun nĩng 14,21 gam E với dung dịch KOH vừa đủ, thu được hỗn hợp
T gồm 3 muối của glyxin, alanin và valin. Đốt cháy tồn bộ T cần dùng 18,48 gam O2, thu đượcCO2, H2O, N2 và 0,11 mol K2CO3. Phần trăm khối lượng của X trong hỗn hợp E cĩ giá trị gần nhất