2.5. Phân tích các phương pháp giải nhanh một bài tốn hóa học hữucơ
2.5.2. Phương pháp tăng giảm khối lượng
*Nội dung: Dựa vào sự tăng giảm khối lượng khi chuyển từ chất này sang
Cụ thể: Dựa vào PT PƯ tìm sự thay đổi về khối lượng của 1 molA→ 1mol B hoặc chuyển từ x mol A → x mol B ( với x, y là tỉ lệ cân bằng phản ứng ). Tìm sự thay đổi khối lượng ( A→ B) theo bài z mol chất tham gia phản ứng chuyển thành sản phẩm . Từ đó tính được số mol các chất tham gia phản ứng và ngược lại.
*Đối với rượu: Xét phản ứng của rượu với Na
R( OH) x+x Na →R (ONa)x +
2
x
H2 ; hoặc ROH + Na → RONa + 1
2 H2 Theo PT PƯ ta thấy cứ 1 mol rượu tác dụng với Na tạo ra 1 mol muối ancolat thì khối lượng tăng 23 -1 = 22 g.
Nếu đề bài cho khối lượng của rượu và khối lượng của ancolat thì ta có thể tính được số mol của rượu, H2 từ đó xác định cơng thức của rượu.
*Đối với anđehit: Xét phản ứng tráng gương của anđehit.
R-CHO + Ag2O NH3, 0t
R-COOH + 2 Ag
Theo PT PƯ ta thấy cứ 1mol anđehit đem tráng gương → 1 mol axit thì khối lượng tăng là 45 – 29 =16 g
Vậy nếu đề bài cho khối lượng của anđehit và khối lượng của axit thì ta có thể tính được số mol của anđeit, số mol Ag và xác định CTPT của anđehit.
*Đối với axit: Xét phản ứng với kiềm
R(COOH)x + x NaOH → R( COONa)x+ xH2O Hoặc RCOOH+ NaOH → RCOONa + H2O
1 mol 1 mol → khối lượng tăng là 22g
* Phạm vi áp dụng: Phương pháp này áp dụng để giải các bài tốn hóa hữu cơ
tránh được việc lập nhiều phương trình từ đó sẽ khơng phải những hệ phương trình phức tạp và ta có thể giải bài tốn một cách nhanh chóng.
Ví dụ 1: Cho 10g hỗn hợp 2 ancol no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng vừa đủ với Na kim loại tạo ra 14,4g chất rắn và V lít khí H2 (đktc). V có giá trị là
Gợi ý
Theo PT PƯ: 1 mol rượu + Na → 1 mol muối ancolat và 0,5 mol H2 bay ra thì khối lượng tăng ( 23 - 1 ) = 22 gam
Theobài:Ta có khối lượng tăng = (14,4 - 10 ) = 4,4 g nH2 = 4, 4.0, 5
22 = 0,1 mol
Thể tích H2 = 0,1 . 22,4 = 2,24 lít chọn B
Ví dụ 2: Trung hịa 5,48 gam hh gồm axit axetic, phenol và axit benzoic cần 600 ml dd NaOH 0,1M. Cô cạn dd sau phản ứng thu được hh chất rắn khan có khối lượng là
A-8,64g. B- 6,84g. C- 4,90 g. D- 6,80g.
Gợi ý
nNaOH = 0,6.0,1 = 0,06 mol ; ta có sơ đồ phản ứng : Hỗn hợp (CH3COOH , C6H5OH, C6H5COOH) NaOH
hỗn hợp (CH3COONa , C6H5ONa, C6H5COONa)
Dựa vào sơ đồ ta thấy,
Từ hỗn hợp đầu → hỗn hợp muối thì khối lượng tăng 23 -1 =22 g cần 1 mol NaOH.Vậy 0,06 mol NaOH phản ứng thì khối lượng tăng 0,06 . 22 = 1,32 g
m muối = m hỗn hợp đầu + m hh tăng = 5,48 +1,32 = 6,8 g chọn D.
Ví dụ 3: Cho 5,76g axit hữu cơ X đơn chức, mạch hở tác dụng hết với CaCO3
thu được 7,28g muối của axit hữu cơ. CTCT thu gọn của X là A. CH2= C- COOH. B. CH3COOH.
C. CH≡ C – COOH. D. CH3 - CH2 – COOH.
Gợi ý
2RCOOH + CaCO3 → (RCOO)2Ca + CO2 + H2O
Từ 2 mol axit → 1 mol muối khối lượng tăng: 40 -2 = 38 g Từ a mol axit →
2
a
mol muối khối lượng tăng 7,28 -5,76 =1,52 g
a = 2.1, 52
38 = 0,08 mol MRCOOH = 5, 76
0, 08 = 72 MR = 72 – 45 = 27
Ví dụ 4: Khi đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam chất hữu cơ X đơn chức thu được sản phẩm cháy 4,48 lít CO2 (đktc ) và 3,6 gam H2O. Nếu 4,4 gam hợp chất hữu cơ X tác dụng với dd NaOH vừa đủ cho đến phản ứng hoàn toàn, thu được 4,8 gam muối của axit hữu cơ Y và hợp chất hữu cơ Z. Tên của X là A. etyl propionat. B. metyl propionat.
C. isopropyl axetat. D. etyl axetat.
Gợi ý.
nCO2 = 4, 48
22, 4 = 0,2 mol = nH2O = 3, 6
18 = 0,2 mol ; từ các đáp án thì X đều là este
X là este no đơn chức , nên CTPT X là CnH2nO2 CnH2nO2 O2 n CO2 + n H2O (1 ) 0, 2 n mol ←0,2mol M của axit CnH2nO2 = 4,4 : 0, 2 n = 22 n 14n + 32 = 22n n= 4. Từ (1) Số mol của C4H8O2 = 0, 2 4 = 0,05.
Ta có phương trình RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH (2) Từ (2) 1 mol este → 1 mol muối khối lượng tăng 23 –MR’ g
0,05 mol este → 0,05 mol muối khối lượng tăng 4,8 - 4,4 = 0,4 g
0,05 ( 23- MR’) = 0,4 MR’ =15 R’ là CH3-
Vậy : este là C2H5COOCH3 : Metyl propionat Chọn B.
Ví dụ 5 : Khi oxi hóa hồn tồn 2,2 gam một anđehit đơn chức thu được 3
gam axit tương ứng. Công thức của anđehit là
A. HCHO. B. C2H3CHO. C. C2H5CHO. D. CH3CHO.
Gợi ý
RCHO [ ]O
RCOOH
Từ 1 mol anđehit → 1 mol axit khối lượng tăng 16 gam
16a = 0,8 a = 0,05 MRCHO = 2, 2
0, 5 = 44 R +29 = 44 R = 15 (CH3-). Vậy anđehit là CH3CHO Chọn D.