CHUYÊN ĐỀ: CÁC DẠNG BÀI TẬP XÀ PHÒNG HÓA ESTE
Gửi lên: 31/12/2019 20:14, Người gửi: hoahoc, Đã xem: 1600
CHUYÊN ĐỀ: CÁC DẠNG BÀI TẬP XÀ PHÒNG HÓA ESTE
Tác giả: Nguyễn Chí Công- Tổ Hóa Học
A. §¹t vÊn ®Ò
Trong häc tËp ho¸ häc, viÖc gi¶i bµi tËp cã mét ý nghÜa rÊt quan träng. Ngoµi viÖc rÌn luyÖn kü n¨ng vËn dông, ®µo s©u vµ më réng kiÕn thøc ®· häc mét c¸ch sinh ®éng; bµi tËp ho¸ häc cßn ®îc dïng ®Ó «n tËp, rÌn luyÖn mét sè kü n¨ng vÒ ho¸ häc. Th«ng qua gi¶i bµi tËp, gióp häc sinh rÌn luyÖn tÝnh tÝch cùc, trÝ th«ng minh, s¸ng t¹o, båi dìng høng thó trong häc tËp.
Nh vËy, trong qu¸ tr×nh d¹y häc ho¸ häc ta kh«ng thÓ kh«ng sö dông bµi tËp ho¸ häc. §Ó sö dông bµi tËp ho¸ häc cã hiÖu qu¶ th× bµi tËp ®îc sö dông cÇn ph¶i: phï hîp víi néi dung ch¬ng tr×nh, phï hîp víi tr×nh ®é häc sinh, ph¸t huy ®îc tÝnh tÝch cùc cña häc sinh, ®¶m b¶o ®îc tÝnh kÕ thõa vµ ph¸t triÓn. Vµ cÇn tr¸nh: d¹y bµi nµy nhng sö dông bµi tËp lo¹i kh¸c kh«ng kh¾c s©u ®îc bµi gi¶ng cßn dÔ g©y nhÇm lÉn kiÕn thøc. sö dông thuËt to¸n qu¸ phøc t¹p lµm lu mê b¶n chÊt ho¸ häc, sö dung bµi tËp qu¸ khã dÔ lµm cho häc sinh ch¸n n¶n, sö dông bµi tËp qu¸ dÔ lµm cho häc sinh chñ quan kh«ng ph¸t huy ®îc kh¶ n¨ng t duy s¸ng t¹o…
ViÖc lùa chän ph¬ng ph¸p thÝch hîp ®Ó gi¶i bµi tËp cã ý nghÜa quan träng. Mçi bµi tËp cã thÓ cã nhiÒu ph¬ng ph¸p gi¶i kh¸c nhau. NÕu biÕt lùa chän ph¬ng ph¸p hîp lý, sÏ gióp häc sinh n¾m v÷ng h¬n b¶n chÊt cña c¸c hiÖn tîng ho¸ häc.
Kiến thức về este là phần rất quan trọng trong chương trình hữu cơ hoá học phổ thông, liên quan chặt chẽ với ancol, phenol, axit cacboxylic, anđehit...vì vậy hàng năm đề thi Đại hoc, Cao đẳng , thi THPT quốc gia phần este chiếm tỉ lệ cao. Tính chất hoá học cơ bản của este là phản ứng thuỷ phân, trong đó chủ yếu là trong môi trường kiềm (phản ứng xà phòng hoá), vì vậy tôi mạnh dạn chọn đề tài “các dạng bài tập xà phòng hoá este”. Trong đề tài này tôi nêu ra một số dạng bài tập liên quan đến phản ứng xà phòng hoá este cơ bản, thường gặp trong đề thi Đai học, Cao đẳng.
B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Qua nghiên cứu lí thuyết về phản ứng xà phòng hoá este và các bài tập liên quan trong các tài liệu tham khảo, tôi chia bài tập về phản ứng xà phòng hoá este thành các dạng như sau.
I. XÀ PHÒNG HÓA ESTE ĐƠN CHỨC TẠO THÀNH ANCOL BỀN
1. Phương pháp giải:
Đây là dạng phản ứng xà phòng hóa đơn giản nhất, khi giải ta cần chú ý một số điểm sau:
Phản ứng tổng quát ở dạng
RCOOR’ + NaOH
RCOONa + R’OH
Từ phương trình phản ứng ta thấy:
- các chất phản ứng và sản phẩm cùng số mol
- cô cạn dung dịch sau phản ứng thì phần hơi thu được gồm ancol, nước và este (nếu dư), chất rắn khan thu được gồm muối và kiềm (nếu dư).
+ Nếu nung hỗn hợp với xúc tác CaO sẽ thu được hidrocacbon theo phản ứng:
RCOONa + NaOH
R-H + Na2CO3.
+ Còn nếu đốt cháy chất rắn khan sẽ thu được muối Na2CO3, CO2 và nước. Khi giải cần chú ý sử dụng bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng.
2. Thí dụ minh họa:
Bài 1: X là một este no đơn chức, có tỉ khối hơi đối với CH4 là 5,5. Nếu đem đun 2,2 gam este X với dung dịch NaOH (dư), thu được 2,05 gam muối. Công thức cấu tạo thu gọn của X là:
A. C2H5COOCH3. B. HCOOCH2CH2CH3.
C. CH3COOC2H5 D. HCOOCH(CH3)2.
Hướng dẫn:
- Từ phân tử khối tìm được công thức phân tử
- Từ số mol muối bằng số mol este tìm được công thức muối, suy ra công thức este (đáp án C phù hợp)
Nhận xét: Đây là bài tập dễ, giúp học sinh tìm công thức phân tử khi phân tử khối không lớn, cũng cố mối quan hệ số mol khi xà phòng hóa este đơn chức.
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai este đồng phân cần dùng 27,44 lít khí O2, thu được 23,52 lít khí CO2 và 18,9 gam H2O. Nếu cho m gam X tác dụng hết với 400 ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được 27,9 gam chất rắn khan, trong đó có a mol muối Y và b mol muối Z (My < Mz). Các thể tích khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Tỉ lệ a : b là
A. 2 : 3 B. 4 : 3 C. 3 : 2 D. 3 : 5
Hướng dẫn:
- Từ nCO2 = nH2O => Este no, đơn chức có công thức chung CnH2nO2
- Bảo toàn oxi tính được nX = 0,35 => n = 3 => Hai este là HCOOC2H5 a mol; CH3COOCH3 b mol.
Có a + b = 0,35 và 68a + 82b + 0,05.40 = 27,9
=> a = 0,2 mol ; b = 0,15 mol => a : b = 4 : 3
Nhận xét: Bài tập giúp HS cũng cố công thức chung của este, quan hệ số mol CO2 và H2O trong phản ứng đốt cháy este, sản phẩm của phản ứng xà phòng hóa sau cô cạn. Đề bài cho số mol O2 là dấu hiệu sử dụng bảo toàn nguyên tố oxi.
Bài 3: Đun nóng m gam hỗn hợp X gồm các chất có cùng một loại nhóm chức với 600 ml dung dịch NaOH 1,15M, thu được dung dịch Y chứa muối của một axit cacboxylic đơn chức và 15,4 gam hơi Z gồm các ancol. Cho toàn bộ Z tác dụng với Na dư, thu được 5,04 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch Y, nung nóng chất rắn thu được với CaO cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 7,2 gam một chất khí. Giá trị của m là
A. 40,60 B. 22,60 C. 34,30 D. 34,51
Hướng dẫn:
- Vì Y chứa muối của 1 axit hữu cơ đơn chức nên nmuối = nOH (ancol) = 2n H2 = 0,45 mol => n NaOH dư = 0,24 mol
- Ta có RCOONa + NaOH => Na2CO3 + RH
0,45 0,24 0,24
M khí = 7,2 : 0,24 = 30 => C2H6
- Theo bảo toàn khối lượng: m = 0,45.96 + 15,4 – 0,45.40 = 40,6 gam, chọn A.
Nhận xét: Đây là bài tập tương đối khó, HS phải nhận thấy quan mol giữa muối, ancol và hidro (đơn giản có thể coi este và ancol là đơn chức). Bài tập giúp cũng cố phản ứng điều chế hidrocacbon từ muối mà HS không dễ nhớ.
Bài 4: Xà phòng hoá hoàn toàn m gam một este no, đơn chức, mạch hở E bằng 26 gam dung dịch MOH 28% (M là kim loại kiềm). Cô cạn hỗn hợp sau phản ứng thu được 24,72 gam chất lỏng X và 10,08 gam chất rắn khan Y. Đốt cháy hoàn toàn Y, thu được sản phẩm gồm CO2, H2O và 8,97 gam muối cacbonat khan. Mặt khác, cho X tác dụng với Na dư, thu được 12,768 lít khí H2 (đktc). Phần trăm khối lượng muối trong Y có giá trị gần nhất với
A. 67,5. B. 85,0. C. 80,0. D. 97,5.
Hướng dẫn:
- Chất lỏng (X):
- Rắn khan (Y):
Kali 
→ Muối: HCOOK: 0,1 (mol) → mHCOOK = 0,1.84 = 8,4g ; %HCOOK =
. Chọn B.
Nhận xét: Bài tập này cần nhấn mạnh cho HS khi cô cạn phần hơi còn có nước (của dung dịch NaOH), HS dễ mắc sai lầm. Sản phảm đốt cháy muối (có cả kiềm dư) cũng là điểm mới cần luu ý.
Bài 5: Hỗn hợp M gồm 3 este đơn chức X, Y ,Z (MX < MY < MZ và số mol của Y bé hơn số mol X) tạo thành từ cùng một axit cacboxylic (phân tử chỉ có nhóm –COOH) và ba ancol no (số nguyên tử C trong phân tử mỗi ancol nhỏ hơn 4). Thủy phân hoàn toàn 34,8g M bằng 490 ml dung dịch NaOH 1M (dư 40% so với lượng phản ứng). Cô cạn hỗn hợp sau phản ứng thu được 38,5g chất rắn khan. Mặt khác, nếu đốt cháy hoàn toàn 34,8g M trên thì thu được CO2 và 23,4g H2O. Thành phần phần trăm theo khối lượng Y trong M là:
A. 24,12% B. 34,01% C. 32,18% D. 43,10%
Hướng dẫn:
- Từ nNaOH ban đầu => nNaOH pứ = nCOO = nRCOONa = nM = 0,35 mol; nNaOH dư = 0,14 mol => mrắn = mRCOONa + mNaOH dư => MRCOONa = 94g => R = 27 (C2H3)
- Mà mM = mC + mH + mO => nC = nCO2 = 1,75 mol => C trung bình = 1,75/0,35 = 5 => có este có 4 C : C2H3COOCH3.
- Vì nCO2 – nH2O = 0,45 > neste ( mà ancol đều no) => trong hỗn hợp ancol có 1 ancol no ,vòng 3 cạnh (Vì số C trong ancol < 4)nên este chỉ có thể là C2H3COOC3H5; este còn lại có thể là C2H3COOC2H5 hoặc C2H3COOC3H7
- Do MX < My < MZ, ta xét 2 trường hợp sau:
+ TH1 : X, Y, Z tương ứng là C2H3COOCH3 ; C2H3COOC2H5 và C2H3COOC3H5với số mol lần lượt là x ; y ; z => x = 0,1; y = 0,15 (Loại vì đề bài cho số mol của Y bé hơn số mol X)
+ TH2 : X, Y, Z tương ứng là C2H3COOCH3 ; C2H3COOC3H5 và C2H3COOC3H7 với số mol lần lượt là x; y; z
=> x= 0,175 ; y = 0,1 (Thõa mãn) => %mY(M) = 32,18%. Chọn C.
Nhận xét: Đây là bài tập khó, thích hợp cho bồi dưỡng học sinh giỏi. GV lưu ý HS: không bị nhầm lẫn khi tính số mol NaOH đã phản ứng; vì sao nên quy đổi hỗn hợp thành C, H, O (vì O và H đã biết); cách suy luận tìm ancol no vòng 3 cạnh.
3. Bài tập áp dụng
B. 
C.
D. 
C. CH3-COO-CH=CH-CH3. D. CH3-CH2-COO-CH=CH2.
C. CH3COOCH3 và CH3COOC2H5. D. HCOOCH3 và HCOOC2H5.
II. XÀ PHÒNG HÓA ESTE CỦA PHENOL
1. Phương pháp giải:
Khi xà phòng hóa, phenol sinh ra tiếp tục phản ứng với kiềm để tạo thành muối và nước
RCOOC6H4-R’ + NaOH RCOONa + R’-C6H4-OH
R’-C6H4-OH + NaOH
R’-C6H4-ONa + H2O
=> RCOOC6H4-R’ + 2NaOH RCOOH + R’-C6H4-ONa + H2O
Khi giải dạng này ta lưu ý một số điểm sau:
- este đơn chức nếu phản ứng với NaOH theo tỉ lệ mol 1:2 hoặc sản phẩm thu được chứa 2 muối thì đó là este của phenol.
- neste = nH2O = nmỗi muối
- Thường sử dụng định luật bảo toàn khối lượng: meste + mNaOH pư = mmuối + mH2O
- Nếu cho hỗn hợp các este đơn chức phản ứng với NaOH có tỉ lệ mol phản ứng 1 < nNaOH/neste < 2 thì có một este là của phenol.
2. Thí dụ minh họa
Bài 1: Cho 13,6 gam phenyl axetat tác dụng với 200ml dung dịch NaOH 1,5M đun nóng. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch X. Cô cạn X thu được a gam chất rắn khan. Giá trị của a là
A. 12,2 gam B. 16,2 gam C. 19,8 gam D. 23,8 gam
Hướng dẫn:
- Từ phương trình phản ứng tính được số mol mỗi muối và lượng NaOH dư, suy ra khối lượng chất rắn khan
(chọn đáp án D). Hoặc tính theo bảo toàn khối lượng với lưu ý nH2O = neste.
Nhận xét: Đây là bài tập dễ, chỉ lưu ý từ tên gọi viết đúng công thức cấu tạo và phương trình phản ứng.
Bài 2: Khi cho 0,15 mol este đơn chức X tác dụng với dung dịch NaOH (dư), sau khi phản ứng kết thúc thì lượng NaOH phản ứng là 12 gam và tổng khối lượng sản phẩm hữu cơ thu được là 29,7 gam. Số đồng phân cấu tạo của X thỏa mãn các tính chất trên là:
A. 4 B. 5 C. 6 D. 2
Hướng dẫn:
- Vì nNaOH:nEste = 2:1 ® X là este đơn chức của phenol
RCOOR’ + 2NaOH ® RCOONa + R’ONa + H2O
0,15 0,3 0,15
Theo ĐLBTKL: mEste = 29,7 + 0,15.18 – 12 = 20,4 gam ® MX = 136 ® CTPT C8H8O2
® Đồng phân của X: CH3-COO-C6H5; HCOO–C6H4–CH3 (có 3 đp). Chọn đáp án A.
Nhận xét: Trong bài này cần phát hiện nhanh quan hệ số mol để biết dạng este. Đề cho tổng khối lượng sản phẩm hữu cơ là dấu hiệu sử dụng bảo toàn khối lượng.
Bài 3: Cho 3,62 gam hỗn hợp Q gồm hai este đơn chức X và Y tác dụng vừa đủ 100 ml dung dịch NaOH 0,6M, thu được hỗn hợp Z gồm các chất hữu cơ. Mặt khác khi hóa hơi 3,62 gam Q thu được thể tích hơi bằng thể tích của 1,6 gam khí oxi ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Làm bay hơi hỗn hợp Z thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là
A. 4,56. B. 5,64. C. 2,34. D. 3,48.
Hướng dẫn:
- Số mol NaOH = 0,06 mol. Số mol Q = số mol O2 = 1,6 : 32 = 0,05 mol.
=>
= 72, 4 Þ trong Q có este X là H-COOCH3 (x mol), M = 60.
- Ta có: 1 <
< 2 Þ Y là este của phenol dạng R-COO-C6H4-R' (y mol).
H-COO-CH3 + NaOH ® H-COONa + CH3OH
(mol) x x x
R-COO-C6H4-R' + 2NaOH ® R-COONa + R'-C6H4-ONa + H2O
(mol) y 2y y
Ta có: x + y = 0,05
x + 2y = 0,06 Þ y = 0,01 mol , x = 0,04 mol.
- Áp dụng đlbtkl tìm khối lượng muối (chất rắn):
mQ + mNaOH = m + mancol metylic + mnước
Þ m = 4,56 gam. Chọn A.
Nhận xét: Tương tự bài tập 2, từ quan hệ số mol este và kiềm suy ra dạng 2 este và tính được số mol từng dạng este đó. Khối lượng và số mol hỗn hợp biết là dấu hiệu sử dụng phương pháp khối lượng mol trung bình.
Bài 4: Cho 2,76 gam chất hữu cơ A gồm C, H, O tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ sau đó chưng khô thì phần bay hơi chỉ có nước và còn lại 2 muối của Na có khối lượng 4,44 gam. Nung nóng 2 muối này trong oxi dư, phản ứng hoàn toàn thu được 2,464 lít CO2 (đktc); 3,18 gam Na2CO3 và 0,9 gam H2O. Biết công thức phân tử của A trùng với công thức đơn giản nhất. Công thức cấu tạo của A là
A. HO – C6H4 – COOH. B. HCOO – C6H4 – OH.
C. HO – C6H4 – COOCH3. D. CH3COO – C6H4 – OH.
Hướng dẫn:
- Ta có:
Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
mmuối = 2,76 + 2,4 – 4,44 = 0,72g
CTPT là công thức đơn giản ÞCTPT C7H6O3
nA : nNaOH = 1 : 3, mà A chỉ có 3 nguyên tử oxi và sau phản ứng ta được 2 muối
Chọn đáp án B.
Nhận xét: Khi giả thiết cho công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất thi ta phải tính số mol C, H, O… theo bảo toàn nguyên tố. Từ đó lập tỉ lệ để tìm công thức đơn giản nhất suy ra công thức phân tử. Khi tìm CTCT của hợp chất chứa C,H,O phản ứng với kiềm theo tỉ lệ cao ta nghĩ ngay đến este của phenol.
Bài 5: Hợp chất hữu cơ X (chứa C, H, O) chỉ có một loại nhóm chức. Cho 0,15 mol X phản ứng vừa đủ với 180 gam dung dịch NaOH, thu được dung dịch Y. Làm bay hơi Y, chỉ thu được 164,7 gam hơi nước và 44,4 gam hỗn hợp chất rắn khan Z. Đốt cháy hoàn toàn Z, thu được 23,85 gam Na2CO3; 56,1 gam CO2 và 14,85 gam H2O. Mặt khác, Z phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng (dư), thu được hai axit cacboxylic đơn chức và hợp chất T (chứa C, H, O và MT < 126). Số nguyên tử H trong phân tử T bằng
A.6. B. 12. C.8. D.10.
Hướng dẫn:
- Theo BTKL: mX + mNaOHdd = mY + mZ => mX = 29,1 gam => MX = 194
- Xét phản ứng đốt Z, kết hợp bảo toàn nguyên tố:
+ nNa2CO3 = 0,225=> nNa = 0,45 mol = nNaOH = 0,45 mol => mH2O(NaOH) =162 g => mH2O (tạo ra từ X) = 2,7 gam => nH2O (tạo ra từ X) = 0,15mol ;
+ nH2O (Z) = 0,825 => nH (Z) = 1,65, bảo toàn H: nH(X) = (1,65 + 2.0,15) – 0,45 = 1,5 mol => H = 10
+ nCO2 = 1,275, bảo toàn C: nC = 1,5 => C=10
+ O = (194-10x12-10)/16 = 4 =>CTPT của X: C10H10O4 (π = 6)
- X chỉ có một loại nhóm chức, phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1:3 tạo 1 H2O => CTCT của X là:
CH3COO-C6H4-CH2-O-COH. Phản ứng:
CH3COO-C6H4-CH2-O-COH + 3NaOH ® CH3COONa + HCOONa + NaO-C6H4-CH2OH + H2O;
HO-CH2-C6H4-ONa + H2SO4 ®T (HO-CH2-C6H4-OH) + Na2SO4 . Chọn C.
Nhận xét: đây dạng bài đặc trưng để áp dụng bảo toàn nguyên tố (đốt cháy muối) từ đó lập được công thức phân tử. Sản phẩm phản ứng là muối ( cò thể có kiềm dư) là dấu diệu cho phép ta dự đoán este là của phenol, kết hợp CTPT, tỉ lệ phản ứng với kiềm để tìm ra CTCT.
3. Bài tập áp dụng
C. CH3COO–[CH2]2–OOCCH2CH3. D. CH3OOC–COOCH3.
C. C6H5COOC2H5 D. C2H5COOC6H5
(b) Tác dụng được với Na (dư) tạo ra số mol H2 bằng số mol chất phản ứng.
A. 3. B. 4. C. 1. D. 2
III. XÀ PHÒNG HÓA ESTE ĐA CHỨC
1. Phương pháp giải:
Este đa chức có thể được tạo thành tử axit cacboxilyc với ancol (axit và ancol có thể đơn hoặc đa chức) hoặc được tạo thành từ các hợp chất tạo chức (chứa đồng thời nhóm OH và COOH)
- Với trường hợp thứ nhất, ta thường gặp trường hợp một trong hai chất tạo este là đơn chức. Nếu cả axit và ancol đều đa chức thì este phức tạp hơn và được xét ở phần este vòng. Axit đơn chức hoặc ancol đơn chức có thể một chất hoặc hỗn hợp nhiều chất.
Nếu este được tạo thành từ axit đa chức và ancol đơn chức, phản ứng xà phòng hóa tổng quát:
R(COOR’)n + nNaOH R(COONa)n + nR’OH
=> + neste = nmuối ; nNaOH = nancol
+ số nhóm chức este: n= nNaOH/neste = nancol/neste
Nếu este được tạo thành từ axit đơn chức và ancol đa chức, phản ứng xà phòng hóa tổng quát:
(RCOO)nR’ + nNaOH nRCOONa + R’(OH)n
=> + neste = nancol ; nNaOH = nmuối
+ số nhóm chức este: n= nNaOH/neste = nmuối/neste
+ Chất béo là trường hợp riêng của dạng este này, được tạo thành từ các axit béo và glixerol có
dạng tổng quát (RCOO)3C3H5.
- Với trường hợp thứ 2, sản phẩm là muối tạp chức (có thêm nhóm OH), thí dụ:
HO-CH2-COO-CH2-COOCH3 + 2NaOH2HO- CH2-COONa + CH3OH
2. Thí dụ minh họa
Bài 1: Đun nóng 0,1 mol chất hữu cơ X với một lượng vừa đủ dung dịch NaOH thu được 13,4 gam muối của một axit hữu cơ Y và 9,2 gam một ancol. Cho ancol bay hơi 127°C và 600 mmHg thu được một thể tích 8,32 lít. CTCT của X là:
A. C2H5OOC - COOC2H5 B. CH3OOC-COOC2H5
C. CH3OOC-CH2-COOC2H5 D. C2H5OOC - CH2 - COOC2H5
Hướng dẫn:
nancol = 0,2 => Mrượu = 46 => C2H5OH
nancol = 2 nX nên este phải là este của axit hai chức và ancol đơn chức có dạng: R(COOC2H5)2
Mmuối = 134 => R = 0 => Chọn A
Nhận xét: đây là bài tập tương đối dễ, lưu ý HS cách tính số mol không ở đktc và đổi đơn vị áp suất từ mmHg sang Atm.
Bài 2: Một hợp chất hữu cơ mạch hở A (chứa C, H, O, chỉ chứa một loại nhóm chức). Phân tử khối của A bằng 146. Cho 14,6 gam A tác dụng với 100 ml dung dịch NaOH 2M vừa đủ thu được hỗn hợp gồm một muối và một ancol (đều có mạch C không phân nhánh). Số công thức cấu tạo có thể có của A là
A. 7. B. 4. C. 5. D. 6
Hướng dẫn:
nA= 0,1 mol; nNaOH= 0,2 mol; A tác dụng với dung dịch NaOH thu được một muối và một ancol, với tỉ lệ mol của A:NaOH = 1:2 => A là este 2 chức, có 2 trường hợp xẩy ra:
+) TH1: Tạo bởi axit 2 chức và ancol đơn chức, A có công thức dạng R(COOR’)2
=> R + 2R’=58
=> R’=15 và R=28 => CTCT của A là CH3OOC-CH2-CH2-COOCH3
hoặc R’=29 và R=0=> CTCT của A là C2H5OOC-COOC2H5
+) TH2: Tạo bởi axit đơn chức và ancol 2 chức, A có công thức dạng (RCOO)2R’
=> 2R + R’=58
=> R=1 và R’=56 => CTCT của A là HCOO-CH2-CH2-CH2-CH2-OOCH (có 4 đồng phân vị trí)
hoặc R=15 và R’=28=> CTCT của A là CH3COO-CH2-CH2-OOCCH3
Chọn A.
Nhận xét: đây là bài tập khá hay, khái quát được dạng bài tập xà phòng hóa este đa chức của axit cacboxylic và ancol (một trong hai chất đơn chức), GV nên lấy làm thí dụ minh họa. Để viết đúng số đồng phân cần chú ý đến sự tạo thành ancol kém bền khi có nhiều nhóm OH gắn vào cùng 1 nguyên tử C.
Bài 3: Làm bay hơi một chất hữu cơ A (chứa các nguyên tố C, H, O), được một chất hơi có tỉ khối hơi đối với metan bằng 13,5. Đốt cháy hoàn toàn 10,8 gam A, sau đó lấy toàn bộ sản phẩm cháy cho vào 160 gam dd NaOH 15%, được dung dịch B có chứa 41,1 gam hỗn hợp hai muối. Khi cho 10,8 gam A tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ tạo ra 1 ancol và 3 muối. Khối lượng của muối của axit cacboxylic có phân tử khối lớn nhât là
A. 4,7 gam . B. 4,9 gam. C. 8,2 gam. D. 4,1 gam.
Hướng dẫn:
MA =13,5.16 = 216; nA = 0,05 mol; nCO2 = 0,45 => C= 9
Theo đầu bài A + NaOH 1 ancol + 3 muối => A là este của 3 axit hữu cơ khác nhau và 1 ancol tối thiểu là 3 chức. Nếu A lớn hơn 3 nhóm chức => trong phân tử A có số nguyên tử O ít nhất là 8=> MA < 9.12 + 8.16 = 236 > 216 (loại). Vậy A có 3 nhóm chức, CTPT là : C9H12O6 (k =4).
Ancol tối thiểu là 3 C, 3 axit khác nhau tối thiểu là 6 C => ancol là CH2OH-CHOH-CH2OH (glixerol) 3 axit là H-COOH; CH3-COOH; CH2=CH-COOH. CTCT của A (có 3 đồng phân)
m(CH2=CH-COONa) = 94.0,05 = 4,7 gam. Chọn A.
Nhận xét: Sau khi tìm được CTPT, để xác định CTCT cần lưu ý sự đặc biệt của các chất tạo nên chất đó (ancol 3 chức tối thiểu 3 C, 3 axit khác nhau tối thiểu là 6 C...) .
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 17,6 gam hợp chất hữu cơ X mạch hở, cần dùng vừa đủ 16,8 lít khí O2 (đktc) được CO2 và H2O theo tỉ lệ số mol tương ứng là 7 : 6. Biết X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. 17,6 gam X phản ứng hết với lượng dư dung dịch NaOH chỉ sinh ra m gam một muối của axit no, mạch hở và một ancol có công thức phân tử C3H7OH. Giá trị của m là:
A. 9,8 B. 19,6. C. 11,2 D. 22,4
Hướng dẫn:
Bảo toàn khối lượng : mX + mO2 = mCO2 + mH2O
Lại có nCO2 : nH2O = 7 : 6 => nCO2 = 0,7 ; nH2O = 0,6 mol
Bảo toàn O : nO(X) + 2nO2 = 2nCO2 + nH2O => nO(X)= 0,5 mol
nC : nH : nO = 0,7 : 1,2 : 0,5 = 7 : 12 : 5 => X là C7H12O5 (k=2 )
X + NaOH chỉ tạo muối axit no, mạch hở và ancol C3H7OH
=> X là tạp chức este và ancol => X là HO-CH2-COO-CH2-COOC3H7.
m = 98.0,2 = 19,6 gam. Chon B.
Nhận xét: đây là kiểu bài tập tương đối khó, với 5 O trong phân tử xà phòng hóa sinh ra 1 muối và ancol đơn chức là dấu hiệu dự đoán este tạp chức.
Bài 4: Cho 44,8 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O và A tác dụng được với Na) tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, dung dịch thu được chỉ chứa hai chất hữu cơ B, D. Cô cạn dung dịch thu được 39,2 gam chất B và 26 gam chất D.
- Đốt cháy 39,2 gam B thu được 13,44 lít CO2; 10,8 gam H2O và 21,2 gam Na2CO3.
- Đốt cháy 26 gam D thu được 29,12 lít CO2; 12,6 gam H2O và 10,6 gam Na2CO3.
Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các khí đo ở đktc.
1. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo B, D. Biết công thức phân tử A, B, D đều trùng công thức đơn giản nhất.
2. Xác định công thức cấu tạo A.
Hướng dẫn:
Tìm B:
=>
Vì CTPT trùng CTĐGN
CTPT B là: C2H3O3Na CTCT B là: HOCH2COONa
Tìm D:
=>
=>
CTPT D là: C7H7ONa Có 3 CTCT D: CH3-C6H4-ONa (0-; m-; p-)
Tìm A:
Ta có: A + NaOH
B (C, H, O, Na) + D(C, H, O, Na) + H2O (*)
Theo bảo toàn khối lượng ta có:
=> CTPT A: C11H12O5.
nA = 0,2 mol; nB = 0,4 mol; nD = 0,2 mol => nA : nNaOH : nB : nD : nnước(*) = 1: 3 : 2 : 1: 1
=> A là este của phenol chứa: 2HOCH2COO- + 1CH3-C6H4O-
=> Có 3 CTCT A: HO-CH2-COO-CH2-COO-C6H4-CH3 (0-; m-; p-)
Nhận xét: đây là bài tập khó, thích hợp cho bồi dưỡng học sinh giỏi. Có thể chuyển sang dạng trắc nghiêm bằng cách hỏi số nguyên tử H hoặc O trong A...
3. Bài tập áp dụng
C. CH3OCO-CH2-CH2-COOC2H5. D. CH3OCO-COOC3H7.
C. CH3COO–(CH2)2–OOCC2H5. D. CH3OOC–CH2–COO–C3H7.
C. C2H5COOH và C3H7COOH. D. CH3COOH và C2H5COOH.
C. CH3COOH và CH2=CH–COOH. D. HCOOH và CH3–CH2–COOH.
C. CH3COOCH2CH2OOCCH3. D. HCOOCH2CH(CH3)OOCH.
IV. XÀ PHÒNG HÓA ESTE TẠO THÀNH ANCOL KÉM BỀN
1. Phương pháp giải:
Trong dạng này đề bài thường yêu cầu xác định sản phẩm thủy phân khi công thức cấu tạo của este đã biết. Hoặc đòi hỏi tư duy cao hơn là xác định công thức cấu tạo este dựa vào sản phẩm thủy phân. Khi giải dạng này ta cần lưu ý:
Ancol kém bền là ancol có nhóm OH gắn trực tiếp với C mang nối đôi hoặc có nhiều nhóm OH gắn vào cùng một nguyên tử C. Tùy vào cấu tạo mà sản phẩm do ancol chuyển hóa thành có thể là andehit, xeton hoặc axit. Este ban đầu chứa halogen khi xà phòng hóa cũng chuyển thành nhóm OH.
2. Thí dụ minh họa
Bài 1: Este X không no, mạch hở, có tỉ khối hơi so với oxi bằng 3,125 và khi tham gia phản ứng xà phòng hoá tạo ra một anđehit và một muối của axit hữu cơ. Có bao nhiêu công thức cấu tạo phù hợp với X?
A. 5. B. 3. C. 4. D. 2.
Hướng dẫn:
MX = 100 => CTPT của X là C5H8O2 (k=2, este không no có 1 liên kết C=C). Xà phòng hóa tạo andehit nên có cấu tạo dạng RCOOCH= và có 4 công thức cấu tạo thỏa mãn.
Nhận xét: quan trong nhất trong bài tập này là khi thủ phân este đơn chức không no tạo thành andehit thì phải suy ra được dạng este từ đó viết công thức cấu tạo. Nếu đề bài không hỏi có bao nhiêu công thức cấu tạo mà hỏi có bao nhiêu chất thì phải kể thêm đồng phân hình học.
Bài 2: Cho các phương trình hóa học sau (với hệ số tỉ lệ đã cho):
(1) X + 4NaOH
Y + Z + T + 2NaCl + X1.
(2) Y + 2AgNO3 +3 NH3 + H2O C2H4NO4Na + 2Ag↓ + 2NH4NO3.
(3) Z + HC1 C3H6O3 + NaCl
(4) T + Br2 + H2OC2H4O2 + 2X2.
Phân tử khối của X là
A. 227. B. 231. C. 220. D. 225.
Hướng dẫn:
(2) => C2H4NO4Na là NaOOC-COONH4 => Y là NaOOC-CH=O => X chứa Cl2CHCOO- hoặc –COOCHCl-COO-
(3) => C3H6O3 là HO-C2H4-COOH => Z là HO-C2H4-COONa => X chứa Cl-C2H4-COO hoặc -COO-C2H4-COO-
(4) => C2H4O2 là CH3COOH => T là CH3CH=O => X chứa COOCH=CH2
(1) => X là este 2 chức chứa 2 nguyên tử Cl, X có 2 công thức cấu tạo:
Cl2CHCOOC2H4COOC2H3 hoặc ClC2H4COOCHClCOOC2H3 đều có M = 227. Chọn A.
Nhận xét: đây là bài tập khá hay vì tổng hợp được nhiều kiến thức và rèn luyện được kỹ năng suy luận cho học sinh. Phản ứng (4) tác dụng với dung dịch brom sách giáo khoa cơ bản không giới thiệu thì có thể thay bằng phản ứng tráng bạc.
Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm andehit malonic, andehit acrylic và một este đơn chức mạch hở cần 2128 ml O2 (đktc) và thu được 2016ml CO2 và 1,08 gam H2O. Mặt khác, m gam X tác dụng vừa đủ với 150 ml dung dịch NaOH 0.1 M, thu được dung dịch Y (giả thiết chỉ xảy ra phản ứng xà phòng hóa). Cho Y tác dụng với AgNO3 trong NH3, khối lượng Ag tối đa thu được là
A.4,32 gam B. 8,10 gam C.7,56 gam D.10,80 gam
Hướng dẫn:
Đặt n(C3H4O2) = x mol; n(C3H4O) = y mol và este là CaHbO2 ta có n(este) = n(NaOH) = 0,015 mol
BTNT cho O ta có n(O trong X) = 2n(CO2) + n(H2O) -2n(O2 pứ) = 2.0,09+ 0,06 -2.0,095 = 0,05 mol =n(O trong anđêhit) + 2n(este) => n(O trong anđêhit) = 0,05 -2.0,015 = 0,02 mol= n(CHO) = 2x+y
BTNT cho C ta có n(CO2) = 3x+3y + 0,015a = 0,09 (1)
BTNT cho H ta có n(H2O) = 2x+2y +0,015.b/2 = 0,06 (2)
Lấy (1)- (2)x1,5 => 4a=3b => nghiệm phù hợp a=3, b=4. Vậy este phải là HCOOCH=CH2 0,015 mol
khi thủy phân HCOOCH=CH2 + NaOH → HCOONa + CH3CHO
0,015 0,015 0,015 0,015
Thay a vào (1) giải được x= 0,005; y = 0,01 => m(Ag max) = 10,8 gam =>chọn D.
Nhận xét: đây là khá hay nằm trong đề thi THPT quốc gia năm 2016, đề bài nên cho thêm tên thay thế hoặc công thức cấu tạo của andehit malonic vì tên gọi này không quen thuộc với học sinh.
Bài 4: A, B, D là các đồng phân có cùng công thức phân tử C6H9O4Cl, thỏa mãn các điều kiện sau:
Hướng dẫn:
A, B, D có cùng công thức phân tử: C6H9O4Cl (D=2)
* A + NaOH → C2H5OH + muối A1 + NaCl
0,2 mol 0,2mol 0,4 mol
Từ tỉ lệ số mol các chất cho thấy A là este 2 chức chứa 1 gốc ancol C2H5- và axit tạp chức. CTCT của A: CH3-CH2-OOC-CH2-OOC-CH2-Cl
CH3-CH2-OOC-CH2-OOC-CH2-Cl + 3NaOH → C2H5OH + 2HO-CH2COONa + NaCl
* B + NaOH → muối B1 + hai ancol + NaCl
Vì thuỷ phân B tạo ra 2 ancol khác nhau nhưng có ùng số nguyên tử C, nên mỗi ancol tối thiểu phải chứa 2C. CTCT duy nhất thỏa mãn: C2H5-OOC-COO-CH2-CH2-Cl
C2H5-OOC-COO-CH2-CH2-Cl + 3NaOH → NaOOC-COONa + C2H5OH + C2H4(OH)2 + NaCl
* D + NaOH → muối D1 + axeton + NaCl + H2O
Vì D làm đỏ quì tím nên phải có nhóm –COOH, thuỷ phân tạo axeton nên trong D phải có thêm chức este và ancol tạo thành sau thuỷ phân kém bền CH2=C(OH)CH3.
CTCT của D: HOOC-CH2-COO-C(Cl)-(CH3)2
HOOC-CH2-COO-C(Cl)-(CH3)2 +3NaOH → NaOOC-CH2-COONa + CH3-CO-CH3 + NaCl + 2H2O
Nhận xét: bài tập này hệ thống hóa được nhiều kiến thức, mỗi ý trong bài tập này có thể chuyển thành một bài tập dạng trắc nghiệm.
Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 4,3 gam một chất hữu cơ X (Mx < 230) thu được hỗn hợp khí CO2, H2O. HCl. Dẫn hỗn hợp này vào bình đựng dung dịch AgNO3 dư có mặt HNO3 ở 0oC thu được 5,74 gam kết tủa và khối lượng bình dung dịch AgNO3 tăng thêm 2,54 gam. Khí thoát ra khỏi bình dung dịch AgNO3 dẫn vào 5 lít dung dịch Ca(OH)2 0,02M thấy xuất hiện kết tủa, lọc tách kết tủa, dung dịch còn lại cho tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư lại thấy xuất hiện thêm kết tủa, tổng khối lượng kết tủa ở 2 thí nghiệm là 13,94 gam. Cho 0,1 mol X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ thu được dung dịch chỉ chứa m gam hỗn hợp 3 muối (trong đó có CH3COONa và NaCl). Giá trị của m là
A. 26,2. B. 37,9. C. 16,4. D. 8,2.
Hướng dẫn:
Tìm CTPT của X:
+ Đốt X tạo ra CO2, H2O, HCl Þ X có C, H, Cl, có thể có O.
+ Cho hỗn hợp CO2, H2O, HCl qua dung dịch AgNO3 thì HCl, H2O bị giữ lại.
nHCl = nAgCl =
mol Þ nH2O = 0,06 mol
+ Khí thoát ra khỏi bình là CO2 cho tác dụng với dung dịch Ca(OH)2:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (2)
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (3)
Dung dịch nước lọc tác dụng với Ba(OH)2
Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + CaCO3↓ + 2H2O (4)
Þ CO2: 0,12 mol Þ nO = (4,3 – 0,12.12 – 0,16 – 0,04.35,5)/16 = 0,08 mol.
Þ nC : nH : nO : nCl = 0,12: 0,16: 0,08: 0,04 = 3:4:1:2 Þ CTPT của X dạng:
(C3H4O2Cl)n ≤ 230 Þ n = 1 (loại); n = 2 có CTPT là C6H8O4Cl2 (k=2)
X + NaOH → Muối Y + CH3COONa + NaCl + H2O Þ X là: CH3-COO-CH2-COO-CCl2-CH3
CH3COO-CH2COO-CCl2-CH3+5NaOH→2CH3-COONa+ HOCH2COONa+2NaCl+ 2H2O
Þ m = 37,9 gam. Chọn B.
Nhận xét: đây là bài tập khó đòi hỏi khả năng tư duy cao mới tìm được công thức cấu tạo phù hợp, thích hợp cho bồi dưỡng học sinh giỏi.
3. Bài tập áp dụng
C. CH2=CH-COO-CH2-CH3. D. CH3-COO-CH2-CH=CH2.
Y 
Z C2H3O2Na.
Công thức cấu tạo của X thỏa mãn sơ đồ đã cho là
A. CH2=CHCOOCH3. B. CH3COOCH2CH3.
C. HCOOCH2CH2CH3. D. CH3COOCH=CH2.
A. (NH4)2CO3 và CH3COOH B. HCOONH4 và CH3COONH4
C. (NH4)2CO3 và CH3COONH4 D. HCOONH4 và CH3CHO
C. CH2=CH-COO-CH3. D. HCOO-CH=CH-CH3.
C. HCOOCH=CHCH2CH3. D. HCOOC(CH3)=CHCH3.
V. XÀ PHÒNG HÓA ESTE VÒNG
1. Phương pháp giải:
- este vòng đơn giản và hay gặp nhất ở dạng đơn (lacton)
Thí dụ:
Trong trường hợp này ta thấy: mmuối = meste + mNaOH, đây là dấu hiệu quan trong nhất cho thấy este
phải ở dạng vòng. Ở đây còn có liên hệ: neste = nNaOH = nmuối
- Ngoài ra ta còn gặp một số trường hợp este vòng phức tạp hơn như: este giữa các hidroxiaxit, giữa axit đa chức và ancol đa chức.
2. Thí dụ minh họa
Bài 1: A là một hợp chất hữu cơ đơn chức (chỉ chứa 3 nguyên tố C, H, O). Cho 13,6 gam A tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được m gam chất rắn X. Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần vừa đủ 26,112 gam oxi, thu được 7,208 gam Na2CO3 và 37,944 gam hỗn hợp Y (gồm CO2 và H2O). Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo (dạng mạch cacbon không phân nhánh) của A?
Hướng dẫn:
nNaOH = 2
= 0,136 mol => mNaOH = 0,136.40 = 5,44 gam.
Theo bảo toàn khối lượng ta có:
= 7,208 + 37,944 – 26,112 = 19,04 gam.
Ta thấy: mX = mA + mNaOH => A là este vòng dạng:
Vì este đơn chức => nA = nNaOH = 0,136 mol => MA = 100 => CTPT của A là C5H8O2
=> A có công thức cấu tạo là:
Nhận xét: đây là bài tập khá hay, theo tư duy bình thường học sinh sẽ tính khối lượng của ancol hoặc nước thu được thì thấy khối lượng của chúng bằng không hay mmuối = meste + mNaOH là dấu hiệu của este vòng.
Bài 2: Ba chất hữu cơ X,Y, Z đều chỉ chứa C, H, O. Phân tử khối của X nhỏ hơn Z, nhưng của Y gần gấp đôi Z. Đun hỗn hợp X và Y với dung dịch NaOH thu được chất D duy nhất. Z có mạch cacbon không phân nhánh, chỉ chứa nhóm chức có H linh động, phản ứng với Na dư thì số mol H2 thu được bằng số mol của Z. Z tác dụng với CuO, đun nóng thì thu được sản phẩm có phản ứng tráng bạc. Cho 1,18 gam Z tác dụng hết với NaHCO3 khí CO2 và 1,4 gam chất D. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z?
Hướng dẫn:
- Từ giả thiết suy ra Z có 1 nhóm OH (bậc I) và 1 nhóm COOH => nZ = (1,4-1,18)/22 = 0,01 mol (theo tăng giảm khối lượng) => MZ = 118 là HO-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
- Mà MX < MZ, MY ≈ 2MZ, tác dụng với dung dịch NaOH thu được cùng sản phẩm nên X là
Y là CH2-CH2-CH2-CH2-CO
O O
CO-CH2-CH2-CH2-CH2
Nhận xét: Đây là bài tập khó và tổng hợp nhiều kiến thức đòi hỏi tư duy cao của HS, thích hợp cho bồi dưỡng học sinh giỏi.
3. Bài tập áp dụng
- 1. Khi cho chất hữu cơ A (có công thức phân tử C6H10O5 và không có nhóm CH2) tác dụng với NaHCO3 hoặc với Na thì số mol khí sinh ra luôn bằng số mol A phản ứng. A và các sản phẩm B, D tham gia phản ứng theo phương trình hóa học sau:
A D B + H2O ; A + 2NaOH → 2D + H2O
B + 2NaOH → 2D; D + HCl → E + NaCl
Tên gọi của E là
A. axit acrylic. B. axit 2-hiđroxi propanoic.
C. axit 3-hiđroxi propanoic. D. axit propionic.
2. Đốt cháy 1,6 gam một este E đơn chức được 3,52 gam CO2 và 1,152 gam H2O. Nếu cho 10 gam E tác dụng với 150ml dd NaOH 1M , cô cạn dd sau pư thu được 16 gam chất rắn khan . Vậy công thức của axit tạo nên este trên có thể là
A. HOOC(CH2)3CH2OH B. HOOC-CH2-CH(OH)-CH3
C. CH2=C(CH3)-COOH D. CH2=CH-COOH
3. Đốt cháy 0,8 gam một este X đơn chức được 1,76 gam CO2 và 0,576 gam H2O. Cho 5 gam X tác dụng với lượng NaOH vừa đủ, cô cạn dung dịch sau phản ứng được 7 gam muối khan Y. Cho Y tác dụng với dung dịch axit loãng thu được Z không phân nhánh. Công thức cấu tạo của X là:
A.
B. 
C. 
D. CH2=CH-COOC2H5
Tác giả: Nguyễn Chí Công- Tổ Hóa Học
A. §¹t vÊn ®Ò
Trong häc tËp ho¸ häc, viÖc gi¶i bµi tËp cã mét ý nghÜa rÊt quan träng. Ngoµi viÖc rÌn luyÖn kü n¨ng vËn dông, ®µo s©u vµ më réng kiÕn thøc ®· häc mét c¸ch sinh ®éng; bµi tËp ho¸ häc cßn ®îc dïng ®Ó «n tËp, rÌn luyÖn mét sè kü n¨ng vÒ ho¸ häc. Th«ng qua gi¶i bµi tËp, gióp häc sinh rÌn luyÖn tÝnh tÝch cùc, trÝ th«ng minh, s¸ng t¹o, båi dìng høng thó trong häc tËp.
Nh vËy, trong qu¸ tr×nh d¹y häc ho¸ häc ta kh«ng thÓ kh«ng sö dông bµi tËp ho¸ häc. §Ó sö dông bµi tËp ho¸ häc cã hiÖu qu¶ th× bµi tËp ®îc sö dông cÇn ph¶i: phï hîp víi néi dung ch¬ng tr×nh, phï hîp víi tr×nh ®é häc sinh, ph¸t huy ®îc tÝnh tÝch cùc cña häc sinh, ®¶m b¶o ®îc tÝnh kÕ thõa vµ ph¸t triÓn. Vµ cÇn tr¸nh: d¹y bµi nµy nhng sö dông bµi tËp lo¹i kh¸c kh«ng kh¾c s©u ®îc bµi gi¶ng cßn dÔ g©y nhÇm lÉn kiÕn thøc. sö dông thuËt to¸n qu¸ phøc t¹p lµm lu mê b¶n chÊt ho¸ häc, sö dung bµi tËp qu¸ khã dÔ lµm cho häc sinh ch¸n n¶n, sö dông bµi tËp qu¸ dÔ lµm cho häc sinh chñ quan kh«ng ph¸t huy ®îc kh¶ n¨ng t duy s¸ng t¹o…
ViÖc lùa chän ph¬ng ph¸p thÝch hîp ®Ó gi¶i bµi tËp cã ý nghÜa quan träng. Mçi bµi tËp cã thÓ cã nhiÒu ph¬ng ph¸p gi¶i kh¸c nhau. NÕu biÕt lùa chän ph¬ng ph¸p hîp lý, sÏ gióp häc sinh n¾m v÷ng h¬n b¶n chÊt cña c¸c hiÖn tîng ho¸ häc.
Kiến thức về este là phần rất quan trọng trong chương trình hữu cơ hoá học phổ thông, liên quan chặt chẽ với ancol, phenol, axit cacboxylic, anđehit...vì vậy hàng năm đề thi Đại hoc, Cao đẳng , thi THPT quốc gia phần este chiếm tỉ lệ cao. Tính chất hoá học cơ bản của este là phản ứng thuỷ phân, trong đó chủ yếu là trong môi trường kiềm (phản ứng xà phòng hoá), vì vậy tôi mạnh dạn chọn đề tài “các dạng bài tập xà phòng hoá este”. Trong đề tài này tôi nêu ra một số dạng bài tập liên quan đến phản ứng xà phòng hoá este cơ bản, thường gặp trong đề thi Đai học, Cao đẳng.
B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Qua nghiên cứu lí thuyết về phản ứng xà phòng hoá este và các bài tập liên quan trong các tài liệu tham khảo, tôi chia bài tập về phản ứng xà phòng hoá este thành các dạng như sau.
I. XÀ PHÒNG HÓA ESTE ĐƠN CHỨC TẠO THÀNH ANCOL BỀN
1. Phương pháp giải:
Đây là dạng phản ứng xà phòng hóa đơn giản nhất, khi giải ta cần chú ý một số điểm sau:
Phản ứng tổng quát ở dạng
RCOOR’ + NaOH
RCOONa + R’OHTừ phương trình phản ứng ta thấy:
- các chất phản ứng và sản phẩm cùng số mol
- cô cạn dung dịch sau phản ứng thì phần hơi thu được gồm ancol, nước và este (nếu dư), chất rắn khan thu được gồm muối và kiềm (nếu dư).
+ Nếu nung hỗn hợp với xúc tác CaO sẽ thu được hidrocacbon theo phản ứng:
RCOONa + NaOH
R-H + Na2CO3.+ Còn nếu đốt cháy chất rắn khan sẽ thu được muối Na2CO3, CO2 và nước. Khi giải cần chú ý sử dụng bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng.
2. Thí dụ minh họa:
Bài 1: X là một este no đơn chức, có tỉ khối hơi đối với CH4 là 5,5. Nếu đem đun 2,2 gam este X với dung dịch NaOH (dư), thu được 2,05 gam muối. Công thức cấu tạo thu gọn của X là:
A. C2H5COOCH3. B. HCOOCH2CH2CH3.
C. CH3COOC2H5 D. HCOOCH(CH3)2.
Hướng dẫn:
- Từ phân tử khối tìm được công thức phân tử
- Từ số mol muối bằng số mol este tìm được công thức muối, suy ra công thức este (đáp án C phù hợp)
Nhận xét: Đây là bài tập dễ, giúp học sinh tìm công thức phân tử khi phân tử khối không lớn, cũng cố mối quan hệ số mol khi xà phòng hóa este đơn chức.
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai este đồng phân cần dùng 27,44 lít khí O2, thu được 23,52 lít khí CO2 và 18,9 gam H2O. Nếu cho m gam X tác dụng hết với 400 ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được 27,9 gam chất rắn khan, trong đó có a mol muối Y và b mol muối Z (My < Mz). Các thể tích khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Tỉ lệ a : b là
A. 2 : 3 B. 4 : 3 C. 3 : 2 D. 3 : 5
Hướng dẫn:
- Từ nCO2 = nH2O => Este no, đơn chức có công thức chung CnH2nO2
- Bảo toàn oxi tính được nX = 0,35 => n = 3 => Hai este là HCOOC2H5 a mol; CH3COOCH3 b mol.
Có a + b = 0,35 và 68a + 82b + 0,05.40 = 27,9
=> a = 0,2 mol ; b = 0,15 mol => a : b = 4 : 3
Nhận xét: Bài tập giúp HS cũng cố công thức chung của este, quan hệ số mol CO2 và H2O trong phản ứng đốt cháy este, sản phẩm của phản ứng xà phòng hóa sau cô cạn. Đề bài cho số mol O2 là dấu hiệu sử dụng bảo toàn nguyên tố oxi.
Bài 3: Đun nóng m gam hỗn hợp X gồm các chất có cùng một loại nhóm chức với 600 ml dung dịch NaOH 1,15M, thu được dung dịch Y chứa muối của một axit cacboxylic đơn chức và 15,4 gam hơi Z gồm các ancol. Cho toàn bộ Z tác dụng với Na dư, thu được 5,04 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch Y, nung nóng chất rắn thu được với CaO cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 7,2 gam một chất khí. Giá trị của m là
A. 40,60 B. 22,60 C. 34,30 D. 34,51
Hướng dẫn:
- Vì Y chứa muối của 1 axit hữu cơ đơn chức nên nmuối = nOH (ancol) = 2n H2 = 0,45 mol => n NaOH dư = 0,24 mol
- Ta có RCOONa + NaOH => Na2CO3 + RH
0,45 0,24 0,24
M khí = 7,2 : 0,24 = 30 => C2H6
- Theo bảo toàn khối lượng: m = 0,45.96 + 15,4 – 0,45.40 = 40,6 gam, chọn A.
Nhận xét: Đây là bài tập tương đối khó, HS phải nhận thấy quan mol giữa muối, ancol và hidro (đơn giản có thể coi este và ancol là đơn chức). Bài tập giúp cũng cố phản ứng điều chế hidrocacbon từ muối mà HS không dễ nhớ.
Bài 4: Xà phòng hoá hoàn toàn m gam một este no, đơn chức, mạch hở E bằng 26 gam dung dịch MOH 28% (M là kim loại kiềm). Cô cạn hỗn hợp sau phản ứng thu được 24,72 gam chất lỏng X và 10,08 gam chất rắn khan Y. Đốt cháy hoàn toàn Y, thu được sản phẩm gồm CO2, H2O và 8,97 gam muối cacbonat khan. Mặt khác, cho X tác dụng với Na dư, thu được 12,768 lít khí H2 (đktc). Phần trăm khối lượng muối trong Y có giá trị gần nhất với
A. 67,5. B. 85,0. C. 80,0. D. 97,5.
Hướng dẫn:
- Chất lỏng (X):
- Rắn khan (Y):
Kali → Muối: HCOOK: 0,1 (mol) → mHCOOK = 0,1.84 = 8,4g ; %HCOOK =
. Chọn B.Nhận xét: Bài tập này cần nhấn mạnh cho HS khi cô cạn phần hơi còn có nước (của dung dịch NaOH), HS dễ mắc sai lầm. Sản phảm đốt cháy muối (có cả kiềm dư) cũng là điểm mới cần luu ý.
Bài 5: Hỗn hợp M gồm 3 este đơn chức X, Y ,Z (MX < MY < MZ và số mol của Y bé hơn số mol X) tạo thành từ cùng một axit cacboxylic (phân tử chỉ có nhóm –COOH) và ba ancol no (số nguyên tử C trong phân tử mỗi ancol nhỏ hơn 4). Thủy phân hoàn toàn 34,8g M bằng 490 ml dung dịch NaOH 1M (dư 40% so với lượng phản ứng). Cô cạn hỗn hợp sau phản ứng thu được 38,5g chất rắn khan. Mặt khác, nếu đốt cháy hoàn toàn 34,8g M trên thì thu được CO2 và 23,4g H2O. Thành phần phần trăm theo khối lượng Y trong M là:
A. 24,12% B. 34,01% C. 32,18% D. 43,10%
Hướng dẫn:
- Từ nNaOH ban đầu => nNaOH pứ = nCOO = nRCOONa = nM = 0,35 mol; nNaOH dư = 0,14 mol => mrắn = mRCOONa + mNaOH dư => MRCOONa = 94g => R = 27 (C2H3)
- Mà mM = mC + mH + mO => nC = nCO2 = 1,75 mol => C trung bình = 1,75/0,35 = 5 => có este có 4 C : C2H3COOCH3.
- Vì nCO2 – nH2O = 0,45 > neste ( mà ancol đều no) => trong hỗn hợp ancol có 1 ancol no ,vòng 3 cạnh (Vì số C trong ancol < 4)nên este chỉ có thể là C2H3COOC3H5; este còn lại có thể là C2H3COOC2H5 hoặc C2H3COOC3H7
- Do MX < My < MZ, ta xét 2 trường hợp sau:
+ TH1 : X, Y, Z tương ứng là C2H3COOCH3 ; C2H3COOC2H5 và C2H3COOC3H5với số mol lần lượt là x ; y ; z => x = 0,1; y = 0,15 (Loại vì đề bài cho số mol của Y bé hơn số mol X)
+ TH2 : X, Y, Z tương ứng là C2H3COOCH3 ; C2H3COOC3H5 và C2H3COOC3H7 với số mol lần lượt là x; y; z
=> x= 0,175 ; y = 0,1 (Thõa mãn) => %mY(M) = 32,18%. Chọn C.
Nhận xét: Đây là bài tập khó, thích hợp cho bồi dưỡng học sinh giỏi. GV lưu ý HS: không bị nhầm lẫn khi tính số mol NaOH đã phản ứng; vì sao nên quy đổi hỗn hợp thành C, H, O (vì O và H đã biết); cách suy luận tìm ancol no vòng 3 cạnh.
3. Bài tập áp dụng
- Xà phòng hóa hoàn toàn 3,7 gam HCOOC2H5 bằng một lượng dung dịch NaOH vừa đủ. Cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được m gam muối khan. Giá trị của m là
- Cho 12,9 gam este X có công thức C4H6O2 tác dụng với 150 ml dung dịch NaOH 1,25M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng được 15,6 gam chất rắn khan. Tên gọi X là
- Este X có công thức phân tử
. Cho 2,2 gam X vào 20 gam dung dịch NaOH 8% đun nóng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được 3 gam chất rắn khan. Công thức cấu tạo của X là
B. C.
D. - Este đơn chức X có tỉ khối hơi so với CH4 là 6,25. Cho 20 gam X tác dụng với 300 ml dung dịch KOH 1M (đun nóng). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 28 gam chất rắn khan. Công thức cấu tạo của X là
C. CH3-COO-CH=CH-CH3. D. CH3-CH2-COO-CH=CH2.
- Chia m gam 1 este E thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 đốt cháy hoàn toàn thu được 4.48 lít khí CO2 (dktc) và 3.6 gam H2O. Phần 2 tác dụng vừa đủ với 100ml dd NaOH 0.5M. Giá trị của m là
- Khi đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam chất hữu cơ X đơn chức thu được sản phẩm cháy chỉ gồm 4,48 lít CO2 (ở đktc) và 3,6 gam nước. Nếu cho 4,4 gam hợp chất X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 4,8 gam muối của axit hữu cơ Y và chất hữu cơ Z. Tên của X là
- Xà phòng hoá hoàn toàn 1,99 gam hỗn hợp hai este bằng dung dịch NaOH thu được 2,05 gam muối của một axit cacboxylic và 0,94 gam hỗn hợp hai ancol là đồng đẳng kế tiếp nhau. Công thức của hai este đó là
C. CH3COOCH3 và CH3COOC2H5. D. HCOOCH3 và HCOOC2H5.
- Thủy phân 37 gam este cùng công thức phân tử C3H6O2 bằng dung dịch NaOH dư. Chưng cất dung dịch sau phản ứng thu được hỗn hợp ancol Y và chất rắn khan Z. Đun nóng Y với H2SO4 đặc ở 1400C, thu được 14,3 gam hỗn hợp các ete. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng muối trong Z là
- Đốt cháy hoàn toàn một este đơn chức, mạch hở X (phân tử có số liên kết π nhỏ hơn 3), thu được thể tích khí CO2 bằng 6/7 thể tích khí O2 đã phản ứng (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện). Cho m gam X tác dụng hoàn toàn với 200 ml dung dịch KOH 0,7M thu được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được 12,88 gam chất rắn khan. Giá trị của m là
- Thủy phân m gam hỗn hợp X gồm một số este đơn chức, mạch hở bằng dung dịch NaOH vừa đủ thu được a gam hỗn hợp muối và b gam hỗn hợp ancol. Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp muối trong O2 vừa đủ thu được hỗn hợp khí Y và 11,13 gam Na2CO3. Dẫn toàn bộ Y qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 34,5 gam kết tủa, đồng thời thấy khối lượng bình tăng 19,77 gam so với ban đầu. Đun b gam hỗn hợp ancol với H2SO4 đặc ở 1400C thu được 6,51 gam hỗn hợp các ete. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị m là
- X, Y, Z là 3 este đều đơn chức, mạch hở (trong đó Y và Z không no có một liên kết C=C và có tồn tại đồng phân hình học, MY < MZ). Đốt cháy 21,62 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z với oxi vừa đủ, sản phẩm cháy dẫn qua dung dịch Ca(OH)2 dư thấy khối lượng dung dịch giảm 34,5 gam so với trước phản ứng. Mặt khác, đun nóng 21,62 gam E với 200 ml dung dịch NaOH 1,5M (vừa đủ), thu được hỗn hợp F chỉ chứa 2 muối và hỗn hợp gồm 2 ancol kế tiếp thuộc cùng dãy đồng đẳng. Khối lượng m gam của muối có khối lượng phân tử lớn hơn trong hỗn hợp F là:
- Hỗn hợp X gồm 3 este đơn chức, tạo thành từ cùng một ancol Y với 3 axit cacboxylic (phân tử chỉ có nhóm -COOH); trong đó, có hai axit no là đồng đẳng kế tiếp nhau và một axit không no (có đồng phân hình học, chứa một liên kết đôi C=C trong phân tử). Thủy phân hoàn toàn 5,88 gam X bằng dung dịch NaOH, thu được hỗn hợp muối và m gam ancol Y. Cho m gam Y vào bình đựng Na dư, sau phản ứng thu được 896 ml khí (đktc) và khối lượng bình tăng 2,48 gam. Mặt khác, nếu đốt cháy hoàn toàn 5,88 gam X thì thu được CO2 và 3,96 gam H2O. Phần trăm khối lượng của este không no trong X là
II. XÀ PHÒNG HÓA ESTE CỦA PHENOL
1. Phương pháp giải:
Khi xà phòng hóa, phenol sinh ra tiếp tục phản ứng với kiềm để tạo thành muối và nước
RCOOC6H4-R’ + NaOH
RCOONa + R’-C6H4-OHR’-C6H4-OH + NaOH
R’-C6H4-ONa + H2O=> RCOOC6H4-R’ + 2NaOH
RCOOH + R’-C6H4-ONa + H2OKhi giải dạng này ta lưu ý một số điểm sau:
- este đơn chức nếu phản ứng với NaOH theo tỉ lệ mol 1:2 hoặc sản phẩm thu được chứa 2 muối thì đó là este của phenol.
- neste = nH2O = nmỗi muối
- Thường sử dụng định luật bảo toàn khối lượng: meste + mNaOH pư = mmuối + mH2O
- Nếu cho hỗn hợp các este đơn chức phản ứng với NaOH có tỉ lệ mol phản ứng 1 < nNaOH/neste < 2 thì có một este là của phenol.
2. Thí dụ minh họa
Bài 1: Cho 13,6 gam phenyl axetat tác dụng với 200ml dung dịch NaOH 1,5M đun nóng. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch X. Cô cạn X thu được a gam chất rắn khan. Giá trị của a là
A. 12,2 gam B. 16,2 gam C. 19,8 gam D. 23,8 gam
Hướng dẫn:
- Từ phương trình phản ứng tính được số mol mỗi muối và lượng NaOH dư, suy ra khối lượng chất rắn khan
(chọn đáp án D). Hoặc tính theo bảo toàn khối lượng với lưu ý nH2O = neste.
Nhận xét: Đây là bài tập dễ, chỉ lưu ý từ tên gọi viết đúng công thức cấu tạo và phương trình phản ứng.
Bài 2: Khi cho 0,15 mol este đơn chức X tác dụng với dung dịch NaOH (dư), sau khi phản ứng kết thúc thì lượng NaOH phản ứng là 12 gam và tổng khối lượng sản phẩm hữu cơ thu được là 29,7 gam. Số đồng phân cấu tạo của X thỏa mãn các tính chất trên là:
A. 4 B. 5 C. 6 D. 2
Hướng dẫn:
- Vì nNaOH:nEste = 2:1 ® X là este đơn chức của phenol
RCOOR’ + 2NaOH ® RCOONa + R’ONa + H2O
0,15 0,3 0,15
Theo ĐLBTKL: mEste = 29,7 + 0,15.18 – 12 = 20,4 gam ® MX = 136 ® CTPT C8H8O2
® Đồng phân của X: CH3-COO-C6H5; HCOO–C6H4–CH3 (có 3 đp). Chọn đáp án A.
Nhận xét: Trong bài này cần phát hiện nhanh quan hệ số mol để biết dạng este. Đề cho tổng khối lượng sản phẩm hữu cơ là dấu hiệu sử dụng bảo toàn khối lượng.
Bài 3: Cho 3,62 gam hỗn hợp Q gồm hai este đơn chức X và Y tác dụng vừa đủ 100 ml dung dịch NaOH 0,6M, thu được hỗn hợp Z gồm các chất hữu cơ. Mặt khác khi hóa hơi 3,62 gam Q thu được thể tích hơi bằng thể tích của 1,6 gam khí oxi ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Làm bay hơi hỗn hợp Z thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là
A. 4,56. B. 5,64. C. 2,34. D. 3,48.
Hướng dẫn:
- Số mol NaOH = 0,06 mol. Số mol Q = số mol O2 = 1,6 : 32 = 0,05 mol.
=>
= 72, 4 Þ trong Q có este X là H-COOCH3 (x mol), M = 60.- Ta có: 1 <
< 2 Þ Y là este của phenol dạng R-COO-C6H4-R' (y mol).H-COO-CH3 + NaOH ® H-COONa + CH3OH
(mol) x x x
R-COO-C6H4-R' + 2NaOH ® R-COONa + R'-C6H4-ONa + H2O
(mol) y 2y y
Ta có: x + y = 0,05
x + 2y = 0,06 Þ y = 0,01 mol , x = 0,04 mol.
- Áp dụng đlbtkl tìm khối lượng muối (chất rắn):
mQ + mNaOH = m + mancol metylic + mnước
Þ m = 4,56 gam. Chọn A.
Nhận xét: Tương tự bài tập 2, từ quan hệ số mol este và kiềm suy ra dạng 2 este và tính được số mol từng dạng este đó. Khối lượng và số mol hỗn hợp biết là dấu hiệu sử dụng phương pháp khối lượng mol trung bình.
Bài 4: Cho 2,76 gam chất hữu cơ A gồm C, H, O tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ sau đó chưng khô thì phần bay hơi chỉ có nước và còn lại 2 muối của Na có khối lượng 4,44 gam. Nung nóng 2 muối này trong oxi dư, phản ứng hoàn toàn thu được 2,464 lít CO2 (đktc); 3,18 gam Na2CO3 và 0,9 gam H2O. Biết công thức phân tử của A trùng với công thức đơn giản nhất. Công thức cấu tạo của A là
A. HO – C6H4 – COOH. B. HCOO – C6H4 – OH.
C. HO – C6H4 – COOCH3. D. CH3COO – C6H4 – OH.
Hướng dẫn:
- Ta có:
Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
mmuối = 2,76 + 2,4 – 4,44 = 0,72gCTPT là công thức đơn giản ÞCTPT C7H6O3
nA : nNaOH = 1 : 3, mà A chỉ có 3 nguyên tử oxi và sau phản ứng ta được 2 muối
 |
Chọn đáp án B.
Nhận xét: Khi giả thiết cho công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất thi ta phải tính số mol C, H, O… theo bảo toàn nguyên tố. Từ đó lập tỉ lệ để tìm công thức đơn giản nhất suy ra công thức phân tử. Khi tìm CTCT của hợp chất chứa C,H,O phản ứng với kiềm theo tỉ lệ cao ta nghĩ ngay đến este của phenol.
Bài 5: Hợp chất hữu cơ X (chứa C, H, O) chỉ có một loại nhóm chức. Cho 0,15 mol X phản ứng vừa đủ với 180 gam dung dịch NaOH, thu được dung dịch Y. Làm bay hơi Y, chỉ thu được 164,7 gam hơi nước và 44,4 gam hỗn hợp chất rắn khan Z. Đốt cháy hoàn toàn Z, thu được 23,85 gam Na2CO3; 56,1 gam CO2 và 14,85 gam H2O. Mặt khác, Z phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng (dư), thu được hai axit cacboxylic đơn chức và hợp chất T (chứa C, H, O và MT < 126). Số nguyên tử H trong phân tử T bằng
A.6. B. 12. C.8. D.10.
Hướng dẫn:
- Theo BTKL: mX + mNaOHdd = mY + mZ => mX = 29,1 gam => MX = 194
- Xét phản ứng đốt Z, kết hợp bảo toàn nguyên tố:
+ nNa2CO3 = 0,225=> nNa = 0,45 mol = nNaOH = 0,45 mol => mH2O(NaOH) =162 g => mH2O (tạo ra từ X) = 2,7 gam => nH2O (tạo ra từ X) = 0,15mol ;
+ nH2O (Z) = 0,825 => nH (Z) = 1,65, bảo toàn H: nH(X) = (1,65 + 2.0,15) – 0,45 = 1,5 mol => H = 10
+ nCO2 = 1,275, bảo toàn C: nC = 1,5 => C=10
+ O = (194-10x12-10)/16 = 4 =>CTPT của X: C10H10O4 (π = 6)
- X chỉ có một loại nhóm chức, phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1:3 tạo 1 H2O => CTCT của X là:
CH3COO-C6H4-CH2-O-COH. Phản ứng:
CH3COO-C6H4-CH2-O-COH + 3NaOH ® CH3COONa + HCOONa + NaO-C6H4-CH2OH + H2O;
HO-CH2-C6H4-ONa + H2SO4 ®T (HO-CH2-C6H4-OH) + Na2SO4 . Chọn C.
Nhận xét: đây dạng bài đặc trưng để áp dụng bảo toàn nguyên tố (đốt cháy muối) từ đó lập được công thức phân tử. Sản phẩm phản ứng là muối ( cò thể có kiềm dư) là dấu diệu cho phép ta dự đoán este là của phenol, kết hợp CTPT, tỉ lệ phản ứng với kiềm để tìm ra CTCT.
3. Bài tập áp dụng
- Este nào sau đây khi phản ứng với dung dịch NaOH dư, đun nóng không tạo ra hai muối?
C. CH3COO–[CH2]2–OOCCH2CH3. D. CH3OOC–COOCH3.
- Este X là hợp chất thơm có công thức phân tử là C9H10O2. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH, tạo ra hai muối đều có phân tử khối lớn hơn 80. Công thức cấu tạo thu gọn của X là
C. C6H5COOC2H5 D. C2H5COOC6H5
- Hợp chất A có công thức phân tử C8H8O2, khi cho A tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được dung dịch chứa 2 muối. Số công thức cấu tạo đúng của A là:
- Cho dãy các hợp chất thơm: p-HO-CH2-C6H4-OH, p-HO-C6H4-COOC2H5, p-HO-C6H4-COOH, p-HCOO-C6H4-OH, p-CH3O-C6H4-OH. Có bao nhiêu chất trong dãy thỏa mãn đồng thời 2 điều kiện sau?
(b) Tác dụng được với Na (dư) tạo ra số mol H2 bằng số mol chất phản ứng.
A. 3. B. 4. C. 1. D. 2
- Cho các chất sau: CH3COOCH2CH2Cl, ClH3N-CH2COOH, C6H5Cl (thơm), HCOOC6H5 (thơm), C6H5COOCH3 (thơm), HO-C6H4-CH2OH (thơm), CH3CCl3. CH3COOC(Cl2)-CH3. Có bao nhiêu chất khi tác dụng với NaOH đặc dư, ở nhiệt độ và áp suất cao cho sản phẩm có 2 muối?
- Cho 34 gam phenyl axetat tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH, sau khi phản ứng xẩy ra hoàn toàn thu được m gam muối. Giá trị của m là
- Cho axit salixylic (axit o-hiđroxibenzoic) phản ứng với anhiđrit axetic, thu được 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 của V là
- Cho 4,48 gam hổn hợp gồm CH3COOC2H5 và CH3COOC6H5 (có tỷ lệ mol là 1:1) tác dụng với 800 ml dung dịch NaOH 0,1M, làm khô dung dịch sau phản ứng thu được khối lượng chất rắn là
- Cho 27,6 gam hợp chất thơm X có công thức C7H6O3 tác dụng với 800 ml dung dịch NaOH 1M thu được dung dịch Y. Để trung hòa toàn bộ Y cần 100 ml dung dịch H2SO4 1M thu được dung dịch Z. Khối lượng chất rắn khan thu được khi cô cạn dung dịch Z là
- Hợp chất X có thành phần gồm C, H, O chứa vòng benzen. Cho 6,9 gam X vào 360 ml dung dịch NaOH 0,5 M (dư 20% so với lượng cần phản ứng) đến phản ứng hoàn toàn, thu được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được m gam chất rắn khan. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 6,9 gam X cần vừa đủ 7,84 lít O2 (đktc), thu được 15,4 gam CO2. Biết X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. Giá trị của m là
- Hai este X, Y có cùng công thức phân tử C8H8O2 và chứa vòng benzen trong phân tử. Cho 6,8 gam hỗn hợp gồm X và Y tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng, lượng NaOH phản ứng tối đa là 0,06 mol, thu được dung dịch Z chứa 4,7 gam ba muối. Khối lượng muối của axit cacboxylic có phân tử khối lớn hơn trong Z là:
- Cho 0,3 mol hỗn hợp X gồm 2 este đơn chức tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch NaOH 2M đun nóng, thu được hợp chất hữu cơ no mạch hở Y có phản ứng tráng bạc và 37,6 gam hỗn hợp muối hữu cơ. Đốt cháy hoàn toàn Y rồi cho sản phẩm hấp thụ hết vào bình chứa dung dịch nước vôi trong (Ca(OH)2) dư, thấy khối lượng bình tăng 24,8 gam. Khối lượng của X là
- Hợp chất X có chứa vòng benzen có công thức C7H6O3. X có khả năng tham gia phản ứng với AgNO3 trong NH3 . cho 13,8 gam X tác dụng với 360 ml NaOH 1M , sau phản ứng lượng NaOH còn dư 20% so với lượng cần phản ứng . Khi cho X tác dụng với Na dư, thể tích khí H2 (đktc) thu được là:
III. XÀ PHÒNG HÓA ESTE ĐA CHỨC
1. Phương pháp giải:
Este đa chức có thể được tạo thành tử axit cacboxilyc với ancol (axit và ancol có thể đơn hoặc đa chức) hoặc được tạo thành từ các hợp chất tạo chức (chứa đồng thời nhóm OH và COOH)
- Với trường hợp thứ nhất, ta thường gặp trường hợp một trong hai chất tạo este là đơn chức. Nếu cả axit và ancol đều đa chức thì este phức tạp hơn và được xét ở phần este vòng. Axit đơn chức hoặc ancol đơn chức có thể một chất hoặc hỗn hợp nhiều chất.
Nếu este được tạo thành từ axit đa chức và ancol đơn chức, phản ứng xà phòng hóa tổng quát:
R(COOR’)n + nNaOH
R(COONa)n + nR’OH=> + neste = nmuối ; nNaOH = nancol
+ số nhóm chức este: n= nNaOH/neste = nancol/neste
Nếu este được tạo thành từ axit đơn chức và ancol đa chức, phản ứng xà phòng hóa tổng quát:
(RCOO)nR’ + nNaOH
nRCOONa + R’(OH)n=> + neste = nancol ; nNaOH = nmuối
+ số nhóm chức este: n= nNaOH/neste = nmuối/neste
+ Chất béo là trường hợp riêng của dạng este này, được tạo thành từ các axit béo và glixerol có
dạng tổng quát (RCOO)3C3H5.
- Với trường hợp thứ 2, sản phẩm là muối tạp chức (có thêm nhóm OH), thí dụ:
HO-CH2-COO-CH2-COOCH3 + 2NaOH
2HO- CH2-COONa + CH3OH2. Thí dụ minh họa
Bài 1: Đun nóng 0,1 mol chất hữu cơ X với một lượng vừa đủ dung dịch NaOH thu được 13,4 gam muối của một axit hữu cơ Y và 9,2 gam một ancol. Cho ancol bay hơi 127°C và 600 mmHg thu được một thể tích 8,32 lít. CTCT của X là:
A. C2H5OOC - COOC2H5 B. CH3OOC-COOC2H5
C. CH3OOC-CH2-COOC2H5 D. C2H5OOC - CH2 - COOC2H5
Hướng dẫn:
nancol = 0,2 => Mrượu = 46 => C2H5OH
nancol = 2 nX nên este phải là este của axit hai chức và ancol đơn chức có dạng: R(COOC2H5)2
Mmuối = 134 => R = 0 => Chọn A
Nhận xét: đây là bài tập tương đối dễ, lưu ý HS cách tính số mol không ở đktc và đổi đơn vị áp suất từ mmHg sang Atm.
Bài 2: Một hợp chất hữu cơ mạch hở A (chứa C, H, O, chỉ chứa một loại nhóm chức). Phân tử khối của A bằng 146. Cho 14,6 gam A tác dụng với 100 ml dung dịch NaOH 2M vừa đủ thu được hỗn hợp gồm một muối và một ancol (đều có mạch C không phân nhánh). Số công thức cấu tạo có thể có của A là
A. 7. B. 4. C. 5. D. 6
Hướng dẫn:
nA= 0,1 mol; nNaOH= 0,2 mol; A tác dụng với dung dịch NaOH thu được một muối và một ancol, với tỉ lệ mol của A:NaOH = 1:2 => A là este 2 chức, có 2 trường hợp xẩy ra:
+) TH1: Tạo bởi axit 2 chức và ancol đơn chức, A có công thức dạng R(COOR’)2
=> R + 2R’=58
=> R’=15 và R=28 => CTCT của A là CH3OOC-CH2-CH2-COOCH3
hoặc R’=29 và R=0=> CTCT của A là C2H5OOC-COOC2H5
+) TH2: Tạo bởi axit đơn chức và ancol 2 chức, A có công thức dạng (RCOO)2R’
=> 2R + R’=58
=> R=1 và R’=56 => CTCT của A là HCOO-CH2-CH2-CH2-CH2-OOCH (có 4 đồng phân vị trí)
hoặc R=15 và R’=28=> CTCT của A là CH3COO-CH2-CH2-OOCCH3
Chọn A.
Nhận xét: đây là bài tập khá hay, khái quát được dạng bài tập xà phòng hóa este đa chức của axit cacboxylic và ancol (một trong hai chất đơn chức), GV nên lấy làm thí dụ minh họa. Để viết đúng số đồng phân cần chú ý đến sự tạo thành ancol kém bền khi có nhiều nhóm OH gắn vào cùng 1 nguyên tử C.
Bài 3: Làm bay hơi một chất hữu cơ A (chứa các nguyên tố C, H, O), được một chất hơi có tỉ khối hơi đối với metan bằng 13,5. Đốt cháy hoàn toàn 10,8 gam A, sau đó lấy toàn bộ sản phẩm cháy cho vào 160 gam dd NaOH 15%, được dung dịch B có chứa 41,1 gam hỗn hợp hai muối. Khi cho 10,8 gam A tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ tạo ra 1 ancol và 3 muối. Khối lượng của muối của axit cacboxylic có phân tử khối lớn nhât là
A. 4,7 gam . B. 4,9 gam. C. 8,2 gam. D. 4,1 gam.
Hướng dẫn:
MA =13,5.16 = 216; nA = 0,05 mol; nCO2 = 0,45 => C= 9
Theo đầu bài A + NaOH
1 ancol + 3 muối => A là este của 3 axit hữu cơ khác nhau và 1 ancol tối thiểu là 3 chức. Nếu A lớn hơn 3 nhóm chức => trong phân tử A có số nguyên tử O ít nhất là 8=> MA < 9.12 + 8.16 = 236 > 216 (loại). Vậy A có 3 nhóm chức, CTPT là : C9H12O6 (k =4).Ancol tối thiểu là 3 C, 3 axit khác nhau tối thiểu là 6 C => ancol là CH2OH-CHOH-CH2OH (glixerol) 3 axit là H-COOH; CH3-COOH; CH2=CH-COOH. CTCT của A (có 3 đồng phân)
m(CH2=CH-COONa) = 94.0,05 = 4,7 gam. Chọn A.
Nhận xét: Sau khi tìm được CTPT, để xác định CTCT cần lưu ý sự đặc biệt của các chất tạo nên chất đó (ancol 3 chức tối thiểu 3 C, 3 axit khác nhau tối thiểu là 6 C...) .
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 17,6 gam hợp chất hữu cơ X mạch hở, cần dùng vừa đủ 16,8 lít khí O2 (đktc) được CO2 và H2O theo tỉ lệ số mol tương ứng là 7 : 6. Biết X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. 17,6 gam X phản ứng hết với lượng dư dung dịch NaOH chỉ sinh ra m gam một muối của axit no, mạch hở và một ancol có công thức phân tử C3H7OH. Giá trị của m là:
A. 9,8 B. 19,6. C. 11,2 D. 22,4
Hướng dẫn:
Bảo toàn khối lượng : mX + mO2 = mCO2 + mH2O
Lại có nCO2 : nH2O = 7 : 6 => nCO2 = 0,7 ; nH2O = 0,6 mol
Bảo toàn O : nO(X) + 2nO2 = 2nCO2 + nH2O => nO(X)= 0,5 mol
nC : nH : nO = 0,7 : 1,2 : 0,5 = 7 : 12 : 5 => X là C7H12O5 (k=2 )
X + NaOH chỉ tạo muối axit no, mạch hở và ancol C3H7OH
=> X là tạp chức este và ancol => X là HO-CH2-COO-CH2-COOC3H7.
m = 98.0,2 = 19,6 gam. Chon B.
Nhận xét: đây là kiểu bài tập tương đối khó, với 5 O trong phân tử xà phòng hóa sinh ra 1 muối và ancol đơn chức là dấu hiệu dự đoán este tạp chức.
Bài 4: Cho 44,8 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O và A tác dụng được với Na) tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, dung dịch thu được chỉ chứa hai chất hữu cơ B, D. Cô cạn dung dịch thu được 39,2 gam chất B và 26 gam chất D.
- Đốt cháy 39,2 gam B thu được 13,44 lít CO2; 10,8 gam H2O và 21,2 gam Na2CO3.
- Đốt cháy 26 gam D thu được 29,12 lít CO2; 12,6 gam H2O và 10,6 gam Na2CO3.
Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các khí đo ở đktc.
1. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo B, D. Biết công thức phân tử A, B, D đều trùng công thức đơn giản nhất.
2. Xác định công thức cấu tạo A.
Hướng dẫn:
Tìm B:
=>
Vì CTPT trùng CTĐGN
CTPT B là: C2H3O3Na CTCT B là: HOCH2COONaTìm D:
=>=>
CTPT D là: C7H7ONa Có 3 CTCT D: CH3-C6H4-ONa (0-; m-; p-)Tìm A:
Ta có: A + NaOH
B (C, H, O, Na) + D(C, H, O, Na) + H2O (*)Theo bảo toàn khối lượng ta có:
=> CTPT A: C11H12O5.
nA = 0,2 mol; nB = 0,4 mol; nD = 0,2 mol => nA : nNaOH : nB : nD : nnước(*) = 1: 3 : 2 : 1: 1
=> A là este của phenol chứa: 2HOCH2COO- + 1CH3-C6H4O-
=> Có 3 CTCT A: HO-CH2-COO-CH2-COO-C6H4-CH3 (0-; m-; p-)
Nhận xét: đây là bài tập khó, thích hợp cho bồi dưỡng học sinh giỏi. Có thể chuyển sang dạng trắc nghiêm bằng cách hỏi số nguyên tử H hoặc O trong A...
3. Bài tập áp dụng
- Hợp chất hữu cơ mạch hở X có công thức phân tử C6H10O4. Thuỷ phân X tạo ra hai ancol đơn chức có số nguyên tử cacbon trong phân tử gấp đôi nhau. Công thức của X là
C. CH3OCO-CH2-CH2-COOC2H5. D. CH3OCO-COOC3H7.
- Khi đun nóng stiren với dung dịch KMnO4 rồi axit hóa thì thu được axit hữu cơ X. Sục khí etilen vào dung dịch KMnO4 thu được ancol đa chức Y. Thực hiện phản ứng este hóa giữa X và Y thu được este Z không có khả năng tác dụng với Na. Công thức phân tử của Z là
- Hợp chất hữu cơ no, đa chức X có công thức phân tử C7H12O4. Cho 0,1 mol X tác dụng vừa đủ với 100 gam dung dịch NaOH 8% thu được chất hữu cơ Y và 17,8 gam hỗn hợp muối. Công thức cấu tạo thu gọn của X là
C. CH3COO–(CH2)2–OOCC2H5. D. CH3OOC–CH2–COO–C3H7.
- Este X được tạo thành từ etylen glicol và hai axit cacboxylic đơn chức. Trong phân tử este, số nguyên tử cacbon nhiều hơn số nguyên tử oxi là 1. Khi cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thì lượng NaOH đã phản ứng là 10 gam. Giá trị của m là
- Thuỷ phân hoàn toàn 0,2 mol một este E cần dùng vừa đủ 100 gam dung dịch NaOH 24%, thu được một ancol và 43,6 gam hỗn hợp muối của hai axit cacboxylic đơn chức. Hai axit đó là
C. C2H5COOH và C3H7COOH. D. CH3COOH và C2H5COOH.
- Thủy phân hoàn toàn 0,1 mol một este E cần dùng vừa đủ 80 gam dung dịch NaOH 10%, thu được một ancol và 16 gam hỗn hợp muối của hai axit cacboxylic đơn chức. Hai axit đó là
C. CH3COOH và CH2=CH–COOH. D. HCOOH và CH3–CH2–COOH.
- Thủy phân hoàn toàn 0,1 mol este X bằng NaOH, thu được một muối của axit cacboxylic Y và 7,6 gam ancol Z. Chất Y có phản ứng tráng bạc, Z hòa tan được Cu(OH)2 cho dung dịch màu xanh lam. Công thức cấu tạo của X là:
C. CH3COOCH2CH2OOCCH3. D. HCOOCH2CH(CH3)OOCH.
- Đốt cháy hoàn toàn m gam một chất béo (triglixerit) cần 1,61 mol O2, sinh ra 1,14 mol CO2 và 1,06 mol H2O. Cũng m gam chất béo này tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH thì khối lượng muối tạo thành là :
IV. XÀ PHÒNG HÓA ESTE TẠO THÀNH ANCOL KÉM BỀN
1. Phương pháp giải:
Trong dạng này đề bài thường yêu cầu xác định sản phẩm thủy phân khi công thức cấu tạo của este đã biết. Hoặc đòi hỏi tư duy cao hơn là xác định công thức cấu tạo este dựa vào sản phẩm thủy phân. Khi giải dạng này ta cần lưu ý:
Ancol kém bền là ancol có nhóm OH gắn trực tiếp với C mang nối đôi hoặc có nhiều nhóm OH gắn vào cùng một nguyên tử C. Tùy vào cấu tạo mà sản phẩm do ancol chuyển hóa thành có thể là andehit, xeton hoặc axit. Este ban đầu chứa halogen khi xà phòng hóa cũng chuyển thành nhóm OH.
- Ancol có dạng =CH-OH chuyển thành –CH=O (andehit), cấu tạo của este là RCOOCH=.
- Ancol có dạng =C(R’)-OH chuyển thành –CO-R’ (xeton), cấu tạo của este là RCOOC(R’)=.
- Ancol có dạng –CH(OH)2 chuyển thành –CH=O (andehit) + H2O, cấu tạo của este là (RCOO)2CH- hoặc RCOOCHCl-
- Ancol có dạng –C(R’)(OH)2 chuyển thành –CO-R’(xeton) + H2O, cấu tạo của este là (RCOO)2C(R’)- hoặc RCOOC(R’)Cl-
- Ancol có dạng –C(OH)3 chuyển thành –COOH (axit cacboxylic) + H2O, trong môi trường kiềm chuyển thành –COONa, cấu tạo của este là (RCOO)3C- hoặc (RCOO)2CCl- hoặc RCOOCCl2-.
2. Thí dụ minh họa
Bài 1: Este X không no, mạch hở, có tỉ khối hơi so với oxi bằng 3,125 và khi tham gia phản ứng xà phòng hoá tạo ra một anđehit và một muối của axit hữu cơ. Có bao nhiêu công thức cấu tạo phù hợp với X?
A. 5. B. 3. C. 4. D. 2.
Hướng dẫn:
MX = 100 => CTPT của X là C5H8O2 (k=2, este không no có 1 liên kết C=C). Xà phòng hóa tạo andehit nên có cấu tạo dạng RCOOCH= và có 4 công thức cấu tạo thỏa mãn.
Nhận xét: quan trong nhất trong bài tập này là khi thủ phân este đơn chức không no tạo thành andehit thì phải suy ra được dạng este từ đó viết công thức cấu tạo. Nếu đề bài không hỏi có bao nhiêu công thức cấu tạo mà hỏi có bao nhiêu chất thì phải kể thêm đồng phân hình học.
Bài 2: Cho các phương trình hóa học sau (với hệ số tỉ lệ đã cho):
(1) X + 4NaOH
Y + Z + T + 2NaCl + X1.(2) Y + 2AgNO3 +3 NH3 + H2O
C2H4NO4Na + 2Ag↓ + 2NH4NO3.(3) Z + HC1
C3H6O3 + NaCl(4) T + Br2 + H2O
C2H4O2 + 2X2.Phân tử khối của X là
A. 227. B. 231. C. 220. D. 225.
Hướng dẫn:
(2) => C2H4NO4Na là NaOOC-COONH4 => Y là NaOOC-CH=O => X chứa Cl2CHCOO- hoặc –COOCHCl-COO-
(3) => C3H6O3 là HO-C2H4-COOH => Z là HO-C2H4-COONa => X chứa Cl-C2H4-COO hoặc -COO-C2H4-COO-
(4) => C2H4O2 là CH3COOH => T là CH3CH=O => X chứa COOCH=CH2
(1) => X là este 2 chức chứa 2 nguyên tử Cl, X có 2 công thức cấu tạo:
Cl2CHCOOC2H4COOC2H3 hoặc ClC2H4COOCHClCOOC2H3 đều có M = 227. Chọn A.
Nhận xét: đây là bài tập khá hay vì tổng hợp được nhiều kiến thức và rèn luyện được kỹ năng suy luận cho học sinh. Phản ứng (4) tác dụng với dung dịch brom sách giáo khoa cơ bản không giới thiệu thì có thể thay bằng phản ứng tráng bạc.
Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm andehit malonic, andehit acrylic và một este đơn chức mạch hở cần 2128 ml O2 (đktc) và thu được 2016ml CO2 và 1,08 gam H2O. Mặt khác, m gam X tác dụng vừa đủ với 150 ml dung dịch NaOH 0.1 M, thu được dung dịch Y (giả thiết chỉ xảy ra phản ứng xà phòng hóa). Cho Y tác dụng với AgNO3 trong NH3, khối lượng Ag tối đa thu được là
A.4,32 gam B. 8,10 gam C.7,56 gam D.10,80 gam
Hướng dẫn:
Đặt n(C3H4O2) = x mol; n(C3H4O) = y mol và este là CaHbO2 ta có n(este) = n(NaOH) = 0,015 mol
BTNT cho O ta có n(O trong X) = 2n(CO2) + n(H2O) -2n(O2 pứ) = 2.0,09+ 0,06 -2.0,095 = 0,05 mol =n(O trong anđêhit) + 2n(este) => n(O trong anđêhit) = 0,05 -2.0,015 = 0,02 mol= n(CHO) = 2x+y
BTNT cho C ta có n(CO2) = 3x+3y + 0,015a = 0,09 (1)
BTNT cho H ta có n(H2O) = 2x+2y +0,015.b/2 = 0,06 (2)
Lấy (1)- (2)x1,5 => 4a=3b => nghiệm phù hợp a=3, b=4. Vậy este phải là HCOOCH=CH2 0,015 mol
khi thủy phân HCOOCH=CH2 + NaOH → HCOONa + CH3CHO
0,015 0,015 0,015 0,015
Thay a vào (1) giải được x= 0,005; y = 0,01 => m(Ag max) = 10,8 gam =>chọn D.
Nhận xét: đây là khá hay nằm trong đề thi THPT quốc gia năm 2016, đề bài nên cho thêm tên thay thế hoặc công thức cấu tạo của andehit malonic vì tên gọi này không quen thuộc với học sinh.
Bài 4: A, B, D là các đồng phân có cùng công thức phân tử C6H9O4Cl, thỏa mãn các điều kiện sau:
- 36,1 gam A + NaOH dư ® 9,2 gam etanol + 0,4 mol muối A1 + NaCl.
- B + NaOH dư ® muối B1 + hai ancol (cùng số nguyên tử C) + NaCl
- D + NaOH dư ® muối D1 + axeton + NaCl + H2O.
Hướng dẫn:
A, B, D có cùng công thức phân tử: C6H9O4Cl (D=2)
* A + NaOH → C2H5OH + muối A1 + NaCl
0,2 mol 0,2mol 0,4 mol
Từ tỉ lệ số mol các chất cho thấy A là este 2 chức chứa 1 gốc ancol C2H5- và axit tạp chức. CTCT của A: CH3-CH2-OOC-CH2-OOC-CH2-Cl
CH3-CH2-OOC-CH2-OOC-CH2-Cl + 3NaOH → C2H5OH + 2HO-CH2COONa + NaCl
* B + NaOH → muối B1 + hai ancol + NaCl
Vì thuỷ phân B tạo ra 2 ancol khác nhau nhưng có ùng số nguyên tử C, nên mỗi ancol tối thiểu phải chứa 2C. CTCT duy nhất thỏa mãn: C2H5-OOC-COO-CH2-CH2-Cl
C2H5-OOC-COO-CH2-CH2-Cl + 3NaOH → NaOOC-COONa + C2H5OH + C2H4(OH)2 + NaCl
* D + NaOH → muối D1 + axeton + NaCl + H2O
Vì D làm đỏ quì tím nên phải có nhóm –COOH, thuỷ phân tạo axeton nên trong D phải có thêm chức este và ancol tạo thành sau thuỷ phân kém bền CH2=C(OH)CH3.
CTCT của D: HOOC-CH2-COO-C(Cl)-(CH3)2
HOOC-CH2-COO-C(Cl)-(CH3)2 +3NaOH → NaOOC-CH2-COONa + CH3-CO-CH3 + NaCl + 2H2O
Nhận xét: bài tập này hệ thống hóa được nhiều kiến thức, mỗi ý trong bài tập này có thể chuyển thành một bài tập dạng trắc nghiệm.
Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 4,3 gam một chất hữu cơ X (Mx < 230) thu được hỗn hợp khí CO2, H2O. HCl. Dẫn hỗn hợp này vào bình đựng dung dịch AgNO3 dư có mặt HNO3 ở 0oC thu được 5,74 gam kết tủa và khối lượng bình dung dịch AgNO3 tăng thêm 2,54 gam. Khí thoát ra khỏi bình dung dịch AgNO3 dẫn vào 5 lít dung dịch Ca(OH)2 0,02M thấy xuất hiện kết tủa, lọc tách kết tủa, dung dịch còn lại cho tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư lại thấy xuất hiện thêm kết tủa, tổng khối lượng kết tủa ở 2 thí nghiệm là 13,94 gam. Cho 0,1 mol X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ thu được dung dịch chỉ chứa m gam hỗn hợp 3 muối (trong đó có CH3COONa và NaCl). Giá trị của m là
A. 26,2. B. 37,9. C. 16,4. D. 8,2.
Hướng dẫn:
Tìm CTPT của X:
+ Đốt X tạo ra CO2, H2O, HCl Þ X có C, H, Cl, có thể có O.
+ Cho hỗn hợp CO2, H2O, HCl qua dung dịch AgNO3 thì HCl, H2O bị giữ lại.
nHCl = nAgCl =
mol Þ nH2O = 0,06 mol+ Khí thoát ra khỏi bình là CO2 cho tác dụng với dung dịch Ca(OH)2:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (2)
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (3)
Dung dịch nước lọc tác dụng với Ba(OH)2
Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + CaCO3↓ + 2H2O (4)
Þ CO2: 0,12 mol Þ nO = (4,3 – 0,12.12 – 0,16 – 0,04.35,5)/16 = 0,08 mol.
Þ nC : nH : nO : nCl = 0,12: 0,16: 0,08: 0,04 = 3:4:1:2 Þ CTPT của X dạng:
(C3H4O2Cl)n ≤ 230 Þ n = 1 (loại); n = 2 có CTPT là C6H8O4Cl2 (k=2)
X + NaOH → Muối Y + CH3COONa + NaCl + H2O Þ X là: CH3-COO-CH2-COO-CCl2-CH3
CH3COO-CH2COO-CCl2-CH3+5NaOH→2CH3-COONa+ HOCH2COONa+2NaCl+ 2H2O
Þ m = 37,9 gam. Chọn B.
Nhận xét: đây là bài tập khó đòi hỏi khả năng tư duy cao mới tìm được công thức cấu tạo phù hợp, thích hợp cho bồi dưỡng học sinh giỏi.
3. Bài tập áp dụng
- Chất nào sau đây khi đun nóng với dung dịch NaOH thu được sản phẩm có anđehit?
C. CH2=CH-COO-CH2-CH3. D. CH3-COO-CH2-CH=CH2.
- Cho sơ đồ phản ứng:
Y Z C2H3O2Na.Công thức cấu tạo của X thỏa mãn sơ đồ đã cho là
A. CH2=CHCOOCH3. B. CH3COOCH2CH3.
C. HCOOCH2CH2CH3. D. CH3COOCH=CH2.
- Cho sơ đồ chuyển hóa sau:
- C3H4O2 + NaOH à X + Y
- X + H2SO4 (loãng) à Z + T
- Z + dung dịch AgNO3/NH3 (dư) à E + Ag + NH4NO3
- Y + dung dịch AgNO3/NH3 (dư) à F + Ag +NH4NO3
A. (NH4)2CO3 và CH3COOH B. HCOONH4 và CH3COONH4
C. (NH4)2CO3 và CH3COONH4 D. HCOONH4 và CH3CHO
- Este X có công thức phân tử C4H6O2. Thủy phân hoàn toàn X bằng dung dịch NaOH, thu được dung dịch Y chứa hai chất đều có khả năng tham gia phản ứng tráng bạc. Chất X có công thức cấu tạo nào dưới đây?
C. CH2=CH-COO-CH3. D. HCOO-CH=CH-CH3.
- Cho chất X tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch NaOH, sau đó cô cạn dung dịch thu được chất rắn Y và chất hữu cơ Z. Cho Z tác dụng với AgNO3 trong dung dịch NH3 thu được chất hữu cơ T. Cho chất T tác dụng với dung dịch NaOH lại thu được chất Y. Chất X có thể là
- Thủy phân este Z trong môi trường axit thu được hai chất hữu cơ X và Y (MX < MY). Bằng một phản ứng có thể chuyển hoá X thành Y. Chất Z không thể là
- Thủy phân este X mạch hở có công thức phân tử C4H6O2, sản phẩm thu được có khả năng tráng bạc. Số este X thỏa mãn tính chất trên là
- Hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử C6H10O2, cho 9,12 gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ thu được dung dịch Y, cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch AgNO3 dư trong NH3 đun nóng thu được 34,56 gam Ag. Số đồng phân cấu tạo của X là:
- Chất hữu cơ X có công thức phân tử C5H8O2. Cho 5 gam X tác dụng vừa hết với dung dịch NaOH, thu được một hợp chất hữu cơ không làm mất màu nước brom và 3,4 gam một muối. Công thức của X là
C. HCOOCH=CHCH2CH3. D. HCOOC(CH3)=CHCH3.
- Hợp chất A có công thức phân tử C4H6Cl2O2. Cho 0,1 mol A tác dụng vừa đủ với dung dịch có chứa 0,3 mol NaOH, thu được dung dịch hỗn hợp trong đó có hai chất hữu cơ gồm ancol etylic và chất hữu cơ X, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam chất rắn khan. Khối lượng m là:
V. XÀ PHÒNG HÓA ESTE VÒNG
1. Phương pháp giải:
- este vòng đơn giản và hay gặp nhất ở dạng đơn (lacton)
Thí dụ:
Trong trường hợp này ta thấy: mmuối = meste + mNaOH, đây là dấu hiệu quan trong nhất cho thấy este
phải ở dạng vòng. Ở đây còn có liên hệ: neste = nNaOH = nmuối
- Ngoài ra ta còn gặp một số trường hợp este vòng phức tạp hơn như: este giữa các hidroxiaxit, giữa axit đa chức và ancol đa chức.
2. Thí dụ minh họa
Bài 1: A là một hợp chất hữu cơ đơn chức (chỉ chứa 3 nguyên tố C, H, O). Cho 13,6 gam A tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được m gam chất rắn X. Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần vừa đủ 26,112 gam oxi, thu được 7,208 gam Na2CO3 và 37,944 gam hỗn hợp Y (gồm CO2 và H2O). Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo (dạng mạch cacbon không phân nhánh) của A?
Hướng dẫn:
nNaOH = 2
= 0,136 mol => mNaOH = 0,136.40 = 5,44 gam.Theo bảo toàn khối lượng ta có:
= 7,208 + 37,944 – 26,112 = 19,04 gam.Ta thấy: mX = mA + mNaOH => A là este vòng dạng:
Vì este đơn chức => nA = nNaOH = 0,136 mol => MA = 100 => CTPT của A là C5H8O2
=> A có công thức cấu tạo là:
Nhận xét: đây là bài tập khá hay, theo tư duy bình thường học sinh sẽ tính khối lượng của ancol hoặc nước thu được thì thấy khối lượng của chúng bằng không hay mmuối = meste + mNaOH là dấu hiệu của este vòng.
Bài 2: Ba chất hữu cơ X,Y, Z đều chỉ chứa C, H, O. Phân tử khối của X nhỏ hơn Z, nhưng của Y gần gấp đôi Z. Đun hỗn hợp X và Y với dung dịch NaOH thu được chất D duy nhất. Z có mạch cacbon không phân nhánh, chỉ chứa nhóm chức có H linh động, phản ứng với Na dư thì số mol H2 thu được bằng số mol của Z. Z tác dụng với CuO, đun nóng thì thu được sản phẩm có phản ứng tráng bạc. Cho 1,18 gam Z tác dụng hết với NaHCO3 khí CO2 và 1,4 gam chất D. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z?
Hướng dẫn:
- Từ giả thiết suy ra Z có 1 nhóm OH (bậc I) và 1 nhóm COOH => nZ = (1,4-1,18)/22 = 0,01 mol (theo tăng giảm khối lượng) => MZ = 118 là HO-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
- Mà MX < MZ, MY ≈ 2MZ, tác dụng với dung dịch NaOH thu được cùng sản phẩm nên X là
Y là CH2-CH2-CH2-CH2-CO O OCO-CH2-CH2-CH2-CH2
Nhận xét: Đây là bài tập khó và tổng hợp nhiều kiến thức đòi hỏi tư duy cao của HS, thích hợp cho bồi dưỡng học sinh giỏi.
3. Bài tập áp dụng
- 1. Khi cho chất hữu cơ A (có công thức phân tử C6H10O5 và không có nhóm CH2) tác dụng với NaHCO3 hoặc với Na thì số mol khí sinh ra luôn bằng số mol A phản ứng. A và các sản phẩm B, D tham gia phản ứng theo phương trình hóa học sau:
A D B + H2O ; A + 2NaOH → 2D + H2O
B + 2NaOH → 2D; D + HCl → E + NaCl
Tên gọi của E là
A. axit acrylic. B. axit 2-hiđroxi propanoic.
C. axit 3-hiđroxi propanoic. D. axit propionic.
2. Đốt cháy 1,6 gam một este E đơn chức được 3,52 gam CO2 và 1,152 gam H2O. Nếu cho 10 gam E tác dụng với 150ml dd NaOH 1M , cô cạn dd sau pư thu được 16 gam chất rắn khan . Vậy công thức của axit tạo nên este trên có thể là
A. HOOC(CH2)3CH2OH B. HOOC-CH2-CH(OH)-CH3
C. CH2=C(CH3)-COOH D. CH2=CH-COOH
3. Đốt cháy 0,8 gam một este X đơn chức được 1,76 gam CO2 và 0,576 gam H2O. Cho 5 gam X tác dụng với lượng NaOH vừa đủ, cô cạn dung dịch sau phản ứng được 7 gam muối khan Y. Cho Y tác dụng với dung dịch axit loãng thu được Z không phân nhánh. Công thức cấu tạo của X là:
A.
B. C. D. CH2=CH-COOC2H5Tải về
Từ site Trường THPT Nghèn, huyện Can Lộc, tỉnh Hà Tĩnh:
( Dung lượng: 387.00 KB )
- Phiên bản: N/A
- Tác giả: Nguyễn Chí Công (huongthaophan1985@gmail.com)
- Website hỗ trợ: N/A
- Cập nhật: 31/12/2019 20:14
- Thông tin bản quyền: N/A
-
Đã tải về:
39
Đánh giá
VĂN BẢN MỚI
Danh mục
Video clip
Hướng dẫn cập nhật thông tin hồ sơ cán bộ, giáo viên, nhân viên
Thư viện hình ảnh
Thống kê
- Đang truy cập: 11
- Khách viếng thăm: 10
- Máy chủ tìm kiếm: 1
- Hôm nay: 999
- Tháng hiện tại: 22335
- Tổng lượt truy cập: 7642182