I. Phản ứng thể hiện tính axit của axit cacboxylic Phương pháp giải
Một số điều cần lưu ý khi giải bài tập liên quan đến tính axit của axit cacboxylic : 1. Phản ứng với dung dịch kiềm :
Bản chất phản ứng là phản ứng trung hòa :
–COOH + OH− → −COO− + H2O
● Nhận xét : Số mol –COOH phản ứng = Số mol OH−phản ứng = Số mol H2O 2. Phản ứng với kim loại :
Axit cacboxylic có thể phản ứng với các kim loại hoạt động mạnh (Na, K, Ba, Ca, Mg, Al…) Bản chất phản ứng là sự oxi hóa kim loại bằng tác nhân H+ :
–COOH + Na → –COONa + 1 2H2 3. Phản ứng với muối :
Axit cacboxylic có thể phản ứng được với một số muối của axit yếu hơn như muối cacbonat, hiđrocacbonat :
2
3 2 2
3 2 2
2( COOH) CO 2( COO ) CO H O
COOH HCO COO CO H O
− −
− −
− + → − + +
− + → − + +
● Khi làm các bài tập dạng này, cần chú ý đến việc áp dụng các phương pháp : Nhận xét đánh giá, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, tăng giảm khối lượng, đường chéo để tìm nhanh kết quả.
Ngoài ra nếu đề bài cho các đại lượng như số mol, nồng độ, khối lượng ở dạng tham số thì ta sử dụng phương pháp tự chọn lượng chất, còn đối với bài tập liên quan đến hỗn hợp các axit thì nên sử dụng phương pháp trung bình.
► Các ví dụ minh họa ◄
Ví dụ 1: Để trung hòa 40 ml giấm ăn cần 25 ml dung dịch NaOH 1M. Biết khối lượng riêng của giấm là 1 g/ml. Vậy mẫu giấm ăn này có nồng độ là :
A. 3,5%. B. 3,75%. C. 4%. D. 5%.
Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng :
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O (1) mol: 0,025 ← 0,025
Theo (1) và giả thiết ta có :
3 3
CH COOH NaOH dd CH COOH
n =n =0,025.1 0,025 mol; m= =40.1 40 gam.= Nồng độ % của CH3COOH là :
CH COOH3
0,025.60
C% .100 3,75%.
= 40 =
Đáp án B.
Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng !
278
Ví dụ 2: Cho 2,46 gam hỗn hợp X gồm HCOOH, CH3COOH, C6H5OH, H2NCH2COOH tác dụng vừa đủ với 40 ml dung dịch NaOH 1M. Tổng khối lượng muối khan thu được sau khi phản ứng là :
A. 3,52 gam. B. 6,45 gam. C. 8,42 gam. D. 3,34 gam.
Hướng dẫn giải
Bản chất của phản ứng giữa hỗn hợp X và NaOH là phản ứng của nguyên tử H linh động trong nhóm –OH của phenol hoặc nhóm –COOH của axit với ion OH− của NaOH. Sau phản ứng nguyên tử H linh động được thay bằng nguyên tử Na.
● Cách 1 : Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng : Sơ đồ phản ứng :
X + NaOH → Muối + H2O (1) mol: 0,04 → 0,04 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :
muoái X NaOH H O2
m =m +m −m =2,46 0,04.40 0,04.18 3,34 gam.+ − =
● Cách 2 : Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng :
Cứ 1 mol NaOH phản ứng thì có 1 mol H được thay bằng 1 mol Na nên khối lượng tăng là 23 – 1 = 22 gam. Suy ra có 0,04 mol NaOH phản ứng thì khối lượng tăng là 22.0,04=0,88 gam.
Vậy khối lượng muối = khối lượng X + khối lượng tăng thêm = 2,46 + 0,88 = 3,34 gam.
Đáp án D.
Ví dụ 3: Cho dung dịch axit axetic có nồng độ x% tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH 10% thì thu được dung dịch muối có nồng độ 10,25%. Vậy x có giá trị nào sau đây?
A. 20%. B. 16%. C. 15%. D.13%.
Hướng dẫn giải Chọn số mol CH3COOH tham gia phản ứng là 1 mol.
Phương trình phản ứng :
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O mol: 1 → 1 → 1
gam: 60 → 40 → 82
dd CH COOH3
60 600.100
m gam.
x% x
= =
ddNaOH
40 40.100
m 400 gam.
10% 10
= = =
60.100
m ( 400) gam.
= x +
dd muèi
Nồng độ % của dung dịch muối là :
CH COONa3
C% 82 .100 10,25
60.100 x 400
= =
+
⇒ x = 15%.
Đáp án C.
Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng ! 279 Ví dụ 4: Cho Na dư tác dụng với a gam dung dịch CH3COOH. Kết thúc phản ứng, thấy khối lượng H2 sinh ra là 11a
240 gam. Vậy nồng độ C% dung dịch axit là :
A. 10%. B. 25%. C. 4,58%. D. 36%.
Hướng dẫn giải Chọn a = 240 gam.
2 3 2
H CH COOH H O
11 240.C% 240 2,4.C
n 5,5 mol; n 0,04C mol; n mol.
2 60 18
⇒ = = = = = −
Phương trình phản ứng :
2CH3COOH + 2NaOH → 2CH3COONa + H2 (1) 2H2O + 2Na → 2NaOH + H2 (2) Từ (1), (2) suy ra :
3 2 2
CH COOH H O H
240 2,4C
n n 2.n 0,04C 2.5,5 C 25
18
+ = ⇒ + − = ⇒ = .
Đáp án B.
Bài tập này còn một cách khác hay và ngắn gọn hơn. Các em thử tìm xem.
Ví dụ 5: Trung hòa 2,7 gam axit cacboxylic A cần vừa đủ 60 ml dung dịch NaOH 1M. A có công thức phân tử là :
A. C2H4O2. B. C3H4O2. C. C4H6O4. D. C2H2O4. Hướng dẫn giải
Phương trình phản ứng :
R(COOH)n + nNaOH → R(COONa)n + nH2O (1) mol: 0,06
n ← 0,06
Theo (1) và giả thiết ta có số mol của R(COOH)n là 0,06 n mol.
● Nếu n = 1 ⇒R + 45 = 2,7
0,06 =45⇒R = 0 (loại).
● Nếu n = 2 ⇒R + 90 = 2,7
0,03=90⇒R = 0 (thỏa mãn).
Vậy công thức của axit là HOOC – COOH (axit oxalic).
Đáp án D.
Ví dụ 6: Cho 3,0 gam một axit no, đơn chức A tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 4,1 gam muối khan. CTPT của A là :
A. HCOOH. B. C3H7COOH. C. CH3COOH. D. C2H5COOH.
Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng :
RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O (1) mol : x → x
Theo (1) và giả thiết, kết hợp với phương pháp tăng giảm khối lượng ta có : (R + 67)x – (R + 45)x = 4,1 – 3,0 ⇒ x =0,05 ; R = 15 (CH3–)
Đáp án C.
Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng !
280
Ví dụ 7: Cho 5,76 gam axit hữu cơ X đơn chức, mạch hở tác dụng hết với CaCO3 thu được 7,28 gam muối của axit hữu cơ. Công thức cấu tạo thu gọn của X là :
A. CH2=CH−COOH. B. CH3COOH.
C. HC≡C−COOH. D. CH3−CH2−COOH.
Hướng dẫn giải Đặt CTTQ của axit hữu cơ X đơn chức là RCOOH.
2RCOOH + CaCO3 → (RCOO)2Ca + CO2↑ + H2O (1) mol : x → 0,5x
Theo (1) và giả thiết, kết hợp với phương pháp tăng giảm khối lượng ta có : (2R + 44.2 + 40).0,5x – (R + 45)x = 7,28 − 5,76
⇒ x = 0,08 5,76
R 45 72
⇒ + = 0,08= ⇒ R = 27 (C2H3–).
Vậy CTPT của A là C2H3COOH hay CH2=CH−COOH.
Đáp án A.
Ví dụ 8: Cho 3,6 gam axit cacboxylic no, đơn chức X tác dụng hoàn toàn với 500 ml dung dịch gồm KOH 0,12M và NaOH 0,12M. Cô cạn dung dịch thu được 8,28 gam hỗn hợp chất rắn khan.
Công thức phân tử của X là :
A. C2H5COOH. B. CH3COOH. C. HCOOH. D. C3H7COOH.
Hướng dẫn giải Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :
mX + m(KOH, NaOH) = mchất rắn + mnước⇒ mnước = 1,08 gam ⇒ nnước = 0,06 mol.
Vì X là axit đơn chức nên nX = nnước = 0,06 mol.
⇒ MX = 60 ⇒ X là CH3COOH.
Đáp án B.
Ví dụ 9: A và B là 2 axit cacboxylic đơn chức. Trộn 1,2 gam A với 5,18 gam B được hỗn hợp X.
Để trung hòa hết X cần 90 ml dung dịch NaOH 1M. A, B lần lượt là :
A. Axit acrylic, axit axetic. B. Axit axetic, axit propionic.
C. Axit acrylic, axit propionic. D. Axit axetic, axit acrylic.
Hướng dẫn giải Đặt công thức phân tử trung bình của hai axit là RCOOH. Phương trình phản ứng :
RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O (1) mol: 0,09 ← 0,09
Theo (1) và giả thiết ta có :
RCOOH NaOH
1,2 5,18
n n 0,09.1 0,09 mol R 45 70,88 R 25,88
0,09
= = = ⇒ + = + ≈ ⇒ = .
Vậy phải có một axit là CH3COOH (M = 60).
● Nếu A là CH3COOH thì :
CH COOH3 B B
1,2 5,18
n 0,02 mol n 0,09 0,02 0,07 M 74
60 0,07
= = ⇒ = − = ⇒ = = ⇒B là C2H5COOH.
Trên bước đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếng ! 281
● Nếu B là CH3COOH làm tương tự như trên ta không tìm được A thỏa mãn.
Đáp án B.
Ví dụ 10: Cho 13,4 gam hỗn hợp X gồm hai axit no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong cùng dãy đồng đẳng tác dụng với Na dư, thu được 17,8 gam muối. Khối lượng của axit có số nguyên tử cacbon ít hơn có trong X là :
A. 3,0 gam. B. 4,6 gam. C. 7,4 gam. D. 6,0 gam.
Hướng dẫn giải
Đặt công thức phân tử trung bình của hai axit là C Hn 2n 1+COOH.
Phương trình phản ứng :
2C Hn 2n 1+COOH + 2Na → 2C Hn 2n 1+COONa + H2 (1) mol: x → x
Theo (1) và giả thiết ta có :
(14n 67)x (14n 45)x 17,8 13,4+ − + = − ⇒x 0,2= ⇒0,2(14n 46) 13,4+ = ⇒n 1,5.= Vậy công thức của hai axit là : CH3COOH và C2H5COOH.
Do 1,5 là trung bình cộng của 1 và 2 nên suy ra hai axit có số mol bằng nhau và bằng 0,1.
Vậy khối lượng của CH3COOH là 60.0,1 = 6 gam.
Đáp án D.
Ví dụ 11: Có 100 gam dung dịch 23% của một axit đơn chức (dung dịch A). Thêm 30 gam một axit đồng đẳng liên tiếp vào dung dịch ta được dung dịch B. Trung hòa 1/10 dung dịch B bằng 500 ml dung dịch NaOH 0,2M (vừa đủ) ta được dung dịch C.
1. CTPT của các axit là :
A. HCOOH và CH3COOH. B. CH3COOH và C2H5COOH.
C. C2H5COOH và C3H7COOH. D. C3H7COOH và C4H9COOH.
2. Cô cạn dung dịch C thì thu được lượng muối khan là :
A. 5,7 gam. B. 7,5 gam. C. 5,75 gam. D. 7,55 gam.
Hướng dẫn giải 1. Xác định CTPT của các axit
Đặt công thức phân tử của hai axit là RCOOH và RCH2COOH Phương trình phản ứng:
2
2 2 2
RCOOH NaOH RCOONa H O (1)
RCH COOH NaOH RCH COONa H O (2)
+ → +
+ → +
RCOOH
1 23%.100
m 2,3
10 = 10 = gam, 1 RCH COOH2 30
m 3
10 =10 = gam, nNaOH =0,1 mol Ta có :
(RCOOH, RCH COOH)2 NaOH
n =n =0,1 mol
(RCOOH, RCH COOH)2
2,3 3
M 53 g / mol
0,1
⇒ = + = .