chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học lớp 9 cđ26

Đốt cháy hoàn toàn 3,08 gam hỗn hợp A gồm benzen và chất hữu cơ X có công thức CxHyOH x, y là số nguyên dương trong V lít đktc không khí dư.. Phần 2: Đốt cháy hoàn toàn, sau đó hấp thụ t

36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN

CHUYÊN ĐỀ 26: BÀI TẬP ANCOL, AXIT CACBOXYLIC

PHẦN 1: ANCOL

Bài 1 Đốt cháy hoàn toàn 3,08 gam hỗn hợp A gồm benzen và chất hữu cơ X có công thức CxHyOH (x, y là

số nguyên dương) trong V lít (đktc) không khí dư Sau phản ứng thu được 3,24 gam H2O và 65,744 lít (đktc)hỗn hợp khí Y Cho Y đi qua dung dịch NaOH dư, sau phản ứng thấy còn lại 62,16 lít (đktc) hỗn hợp khí Z.Cho rằng không khí chỉ gồm có O2 và N2

a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra và tìm công thức phân tử của X

b) Tính thành phần phần trăm về khối lượng của hỗn hợp A và tìm V

→

12CO2 + 6H2O

CxHyOH +

+ −4x y 14O2

0 t

→

xCO2+ (y+1)/2H2OCO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

Ta có H O2

n = 0,18 mol

,

2 CO

65,744 - 62,16

Ancol no, đơn chức mạch hở

Bảo toàn khối lượng;

Giải:

1

2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2 ↑ (1)

2H2O + 2Na → 2NaOH + H2 ↑ (2)

CuO + H2

0 t

→Cu + H2O (3)Theo phản ứng (3) ⇒ khối lượng chất rắn giảm bằng khối lượng oxi bị khử

H2 O

n =n (bị khử) = 20 17,056−16 =0,184 mol ⇒V = 0,184.22,4 = 4,1216 lít

Theo phản ứng (1,2) ⇒ n(r î u + n í c) =2nH2 =0,184.2 0,368= mol

Ta có: 0,144x46 + (1 0, 01x)− = 0,368 ⇒x= 92o

Có thể giải bài toán theo cách khác, ví dụ như cách sau:

Gọi a, b lần lượt là số ml của rượu nguyên chất và nước

- Tại sao gọi xăng etanol là xăng sinh học ? Viết các phươngtrình hóa học để chứng minh

- Tại sao xăng sinh học được coi là giải pháp thay thế xăng truyềnthống ? Biết khi đốt cháy 1 kg xăng truyền thống thì cần 3,22 kg O2

Giải:

- Xăng pha etanol được gọi là xăng sinh học vì lượng etanol trong xăng có nguồn gốc từ thực vật (nhờ phản ứng

lên men để sản xuất số lượng lớn) Loại thực vật thường được trồng để sản xuất etanol là: ngô, lúa mì, đậutương, củ cải đường,…

→

2CO2 + 3H2O

2

36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN2

Bài 4 Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp N gồm rượu metylic, rượu etylic và glixerol, thu được 0,7 mol

CO2 và 1 mol H2O Biết trong 80 gam N có chứa 0,6 mol glixerol Viết các phương trình phản ứng xảy ra vàtính số mol mỗi chất trong m gam hỗn hợp N

→

CO2 + 2H2O C2H5OH + 3O2

0 t

→

2CO2 + 3H2OC3H8O3 + 7/2O2

0 t

2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2 ↑ (1)

2H2O + 2Na → 2NaOH + H2 ↑ (2)

Fe2O3 + 3H2

0 t

V 0,016V

225 =1,84 V= 90 ml

Bài 6 Cần lấy 4,86 kg gạo (chứa 80% tinh bột) để điều chế 4,6 lít dung dịch rượu etylic có độ rượu là D0.Cho biết hiệu suất chung của quá trình là 50%, khối lượng riêng của C2H5OH nguyên chất là 0,8 gam/ml a) Tính giá trị của D

b) Rượu uống vào cơ thể sẽ ngấm vào máu và gan ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người Trung bình

cơ thể một người trưởng thành có khoảng 5 lít máu Giả sử một người trưởng thành uống 10,417 ml dungdịch rượu D0 ở trên, thì nồng độ cồn trong máu của người đó là a (mg)/ 100 ml máu Tính a? (giả sử lượngrượu uống vào ngấm luôn vào máu và gan chưa đào thải một lượng rượu nào ra khỏi máu)

2500 mg rượu có trong 5000 ml máu

a mg rượu có trong 100 ml máu

− O2 → t 0 nCO2 + nH2O

Theo phương trình hóa học ⇒ 14n 1644n+ =7, 483,18 ⇒ =n 3, 4

4

36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN

Vì rượu không no có ít nhất 3C nên ⇒ 3 ≤ CX < 3,4 < CY

(Giải thích: OH không gắn vào C nối đôi nên rượu không no có ít nhất 3C)

⇒ Chỉ có CX = 3 thỏa mãn

Vậy công thức phân tử của X: C3H6O

Giả sử có 1 mol hỗn hợp Gọi a là số mol C3H6O

3a + (1 – a).CY = 3,4 ⇒ YY

3, 4 Ca

⇒ Chỉ có CY = 5 là thỏa mãn Công thức phân tử của Y: C5H10O

Công thức cấu tạo của X: CH2=CH – CH2OH

Công thức cấu tạo của Y:

Bài 9 Oxi hóa 9,2 gam rượu etylic sau một thời gian thu được hỗn hợp chất lỏng X Cho kim loại Na dư vào

hỗn hợp X thì thấy thoát ra 3,92 lít H2 (đktc) Tính hiệu suất oxi hóa rượu etylic Biết rằng khi oxi hóa rượuetylic chỉ xảy ra phản ứng tạo axit axetic

Bài 10 Chia m gam hỗn hợp X gồm CH3OH và C3H5(OH)3 thành hai phần bằng nhau, sau đó:

Phần 1: Cho tác dụng với Na dư thu được V lít khí (đktc)

Phần 2: Đốt cháy hoàn toàn, sau đó hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào nước vôi trong thu được 40 gam kếttủa và dung dịch Y Cho dung dịch NaOH vào Y lại thấy xuất hiện kết tủa, để kết tủa lớn nhất thì cần tốithiểu 200 ml dung dịch NaOH 1M Tính giá trị của V

o o

Từ (3,4) → a + 3b = 0,8 (8)

Từ (1,2) ,

( )2

Bài 11 Hỗn hợp X gồm rượu etylic và rượu A có công thức dạng CnHm(OH)3 (với n, m>0).

Chia hỗn hợp X thành 2 phần bằng nhau:

Phần 1: Đem đốt cháy hoàn toàn thu được 17,92 lít khí CO2 (đktc) và 19,8 gam H2O

Phần 2: Cho tác dụng hết với Na thu được 7,84 lít khí H2 (đktc)

6

36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN

1 Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo và gọi tên rượu A?

2 Tính thể tích không khí tối thiểu cần dùng để đốt cháy hết

110

hỗn hợp X? Biết rằng oxi chiếm 20% thểtích không khí và các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn

Giải:

Theo bài ra ta có:

2 H

y y

3, 43(2)(15 ) 2(3)

y n

Công thức phân tử của rượu A: C3H8O3

Công thức cấu tạo CH2OH – CHOH – CH2OH (glixerin hay glixerol)

4.2.

Số mol của C2H5OH là 0,02 mol

Số mol của C3H8O3 là 0,04 mol

7

C2H5OH + 3O2

0 t

→

6CO2 + 8H2O

Thể tích không khí là: (0,06+0,14).22,4.5=22,4 lít

Bài 12 Cho 13,8 gam rượu A (chỉ chứa một loại nhóm chức) tác dụng với Natri dư thì thu được 5,04 lít khí

hidro (đktc) Xác định công thức phân tử của rượu A theo các trường hợp sau đây:

a) Trường hợp biết phân tử khối A có không quá 100 đvC

b) Trường hợp biết trong A có phần cacbon chiếm 39,13 % theo khối lượng

c) Trường hợp biết rượu A mạch hở

Công thức của ancol C H n 5n/3 (OH) n

Vì chỉ số C bằng chỉ số OH nên ⇒ rượu A no

Ta có: 5n3 + =n 2n 2+ ⇒ =n 3

Vậy công thức của rượu A là: C3H8O3 hay C3H5(OH)3

Lưu ý: Có thể giải đầy đủ ý c theo cách sau đây:

CxHy(OH)n + nNa → CxHy(ONa)n + n2 H2 ↑

8

36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN ⇒ Ta có:

13,8 0,5n 0,225

Bài 13 Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm 2 ancol đa chức A, B (mỗi chất đều no, mạch hở, phân tử

hơn nhau 1 nhóm OH và MA< MB), dẫn sản phẩm cháy qua dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được 19,7 gam kếttủa và khối lượng dung dịch giảm 12,78 gam so với dung dịch kiềm ban đầu Mặt khác, nếu cho m gam hỗnhợp X tác dụng với Na dư thì thoát ra 1,008 lít khí (đktc) Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạocủa 2 ancol Tính m?

Giải:

Đặt công thức trung bình của 2 ancol là CnH2nOm

– Phản ứng cháy: Tính số mol BaCO3 = 0,1 mol

CnH2n+2Om + (1,5n + 0,5 – 0,5m)O2 →t0 nCO2 + (n+1)H2O

CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 ↓ + H2O

Theo phản ứng cháy ⇒ nancol =nH O2 −nCO2 =0,14 0,1 0, 04 mol− =

Bảo toàn số mol C ⇒ nC(trong X)=nCO2 =0,1 mol

⇒ Chỉ số cacbon trung bình của X:

⇒ CA = 2 Vậy công thức của ancol A là: C2H6O2

⇒ Ancol B có 3 nhóm OH: CxH2x+2O3

– Phản ứng với Na: Tính số mol H2 = 0,045 mol

C2H4(OH)2 + 2Na → C2H4(ONa)2 + H2 ↑

Bảo toàn số mol C ⇒ 2.0,03 + 0,01x = 0,1 ⇒ x = 4

Công thức của ancol B là: C4H10O3

9

Cơng thức cấu tạo:

+ Ancol A: CH2(OH) – CH2OH

+ Ancol B:

CH2OH – CH(OH) – CH2 – CH3 CH2OH – CH2– CH(OH) – CH3

CH2OH – CH2– CH2– CH2OH CH3 – CH(OH) – CH(OH) – CH3

CH3 – COH(CH3) – CH3 CH3 – CH(CH3)–CH2OH

Bài 14 Ancol (rượu) etylic được điều chế từ tinh bột bằng phương pháp lên men với hiệu suất tồn bộ quá

trình là 90% Hấp thụ tồn bộ lượng khí CO2 sinh ra khi lên men m gam tinh bột vào nước vơi trong, thuđược 330 gam kết tủa và dung dịch A Cho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch A đến dư, thu thêm được 120gam kết tủa.Tính giá trị của m và thể tích (ml) rượu etylic 25o thu được Biết khối lượng riêng của rượuetylic nguyên chất là 0,8 g/ml

0 →

men rượu

30 35 C

2C2H5OH + 2CO2 (2)CO2 + Ca(OH)2 →

CaCO3 + H2O (3)2CO2 + Ca(OH)2→

Ca(HCO3)2 (4)Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→

Vì hiệu suất tồn bộ quá trình = 90%

⇒m( tinh bột cần dùng)= 2,25162n.100=405 g

Bài 15 Lên men giấm 230 ml rượu etylic 7,50 thu được 230 ml dung dịch X Cho tồn bộ dung dịch X tác

dụng với Na dư, thu được 137,4128 lít khí H2 (đo ở điều kiện tiêu chuẩn) và dung dịch Y

a) Tính hiệu suất phản ứng lên men giấm Biết khối lượng riêng của rượu etylic nguyên chất là 0,8 g/ml vàkhối lượng riêng của nước là 1 g/ml

b) Tính nồng độ phần trăm của các chất trong dung dịch X.

Cho thêm dung dịch H2SO4 đặc vào dung dịch X, rồi thực hiện phản ứng este hĩa, thu dược m gam etyl

axetat (giả sử hiệu suất của phản ứng este hĩa là 70%) Tính giá trị của m

H O 230 17, 25 212, 75ml mH O 212,75 gam nH O 11,819 mol

10

36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN2

a) Xác định công thức phân tử của rượu A

b) Tính thành phần phần trăm khối lượng của mỗi rượu trong X

c) Viết công thức cấu tạo của A

Giải:

Tính số mol H2 = 0,03 mol

Phương trình hóa học:

11

2C2H5OH + 2Na → 2C2H5OH + H2 ↑

a) Công thức phân tử của rượu etylic: C3H7OH (rượu propylic)

b) Thành phần % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp:

c) Công thức cấu tạo của A: CH3–CH2–CH2OH ; CH3–CH(OH)–CH3

 Lưu ý: Có thể giải bài toán theo phương pháp trung bình

3,04 152 M

Bài 17 X là một rượu có công thức phân tử Cn H2n +1CH2OH (n 0≥

), tính chất tương tự CH3CH2OH Oxi hóa9,6 gam X bằng O2 có xúc tác thích hợp, sau một thời gian thu được hỗn hợp Y gồm axit, rượu dư và nước Chotoàn bộ Y tác dụng với Na dư thu được 5,376 lít H2 (đktc) Mặt khác nếu đun lượng hỗn hợp Y như trên vớiH2SO4 đặc nóng để thực hiện phản ứng este hóa đến khi hiệu suất phản ứng đạt 80% thì thu được m gam este.Tìm m, biết phản ứng oxi hóa X bằng O2 có phương trình là

36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN

Vì phản ứng oxi hóa xảy ra không hoàn toàn

a) Hãy xác định công thức phân tử của mỗi rượu trong (B)

b) Tính thành phần % theo khối lượng của mỗi rượu trong (B)

c) Viết các công thức cấu tạo có thể có của mỗi rượu trong (B)

d) Tính thể tích khí O2 (đktc) cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 3,9 gam (B).

⇒ Công thức phân tử của CnH2n+2O là CH4O

Vì 2 chất lấy cùng khối lượng thì tỉ lệ số mol bằng nghịch đảo với tỉ lệ khối lượng mol

m 2m 2

MC H O 1,875.32 60 g/mol 14m +18 = 60 m = 3

+

Vậy công thức phân tử của CmH2m+2O là: C3H8O

b) Gọi a, b lần lượt là số mol của CH4O và C3H8O

c) Công thức cấu tạo của các ancol.

CH4O có 1 cấu tạo: CH3-OH

C3H8O có 2 cấu tạo ancol: CH3–CH2–CH2-OH ; CH3–CH(OH)–CH3

d) Phản ứng đốt cháy:

CH4O + 1,5O2

0 t

→

CO2 + 2H2O 0,075 → 0,1125 mol

C3H8O + 4,5O2

0 t

→

3CO2 + 4H2O 0,025 → 0,1125 mol

V O2

(phản ứng) = 0,1125.2.22,4 = 5,04 lít

Bài 19 Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol ancol no, mạch hở X rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào

dung dịch chứa 0,2 mol Ca(OH)2, sau hấp thụ dung dịch bị vẩn đục Cho Na vào 0,1 mol X thì sau một thờigian phản ứng thu được 1,68 lít H2 (đktc) Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo của X

→

nCO2 +

(n+l)H2O+ Theo bài ra: hấp thụ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 có kết tủa CO2 Ca(OH)2

.0,1 > 0,075 => m > 1,5 (2)

+ Từ (1) và (2) ta thấy các ancol thỏa mãn là:

C2H4(OH)2, C3H6(OH)2: 2 đồng phân, C3H5(OH)3

Bài 20 A là rượu đa chức có công thức R(OH)n (R là gốc hidrocacbon) Cho 12,8 gam dung dịch rượu A(trong nước) có nồng độ 71,875% tác dụng với Na dư thu được 5,6 lit H2 (ở đktc) Xác định công thức phân

tử của A, biết khối lượng phân tử của A là 92 đvC

Giải:

14

36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN

Số mol H2 sinh ra: H 2

Vậy CTPT của rượu A là: C3H5(OH)3 hay C3H8O3

Bài 21 Tính khối lượng glucozơ lên men rượu, biết rằng khi cho toàn bộ sản phẩm khí hấp thụ hoàn toàn

vào 1 lít dung dịch NaOH 2M (D = 1,05 g/ml) thì thu được dung dịch hỗn hợp hai muối có tổng nồng độphần trăm là 12,27% Biết hiệu suất của quá trình lên men là 70%

CO2 + 2 NaOH → Na2CO3 + H2O

Bài 22 Tiến hành các thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm 1: Cho 7,36 gam rượu X có dạng CnH2n+1OH tác dụng với m gam Na, sau phản ứng được

15

1,344 lít khí H2.

- Thí nghiệm 2: Cho 7,36 gam rượu X tác dụng với 1,5m gam Na, sau phản ứng được 1,792 lít khí H2.

- Thí nghiệm 3: Đun nóng 10,8 gam axit axetic với 9,2 gam rượu X (xúc tác H2SO4 đặc), sau một thời gian thu được 11,88 gam este

Biết thể tích các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn

a) Xác định công thức của rượu X.

b) Tính hiệu suất của phản ứng este hóa.

Bài 1 Xác định công thức của các axit A, B, C khi:

a) Đốt cháy hoàn toàn 8,8 gam axit no đơn chức (mạch hở) A cần 11,2 lít O2 (đktc)

b) Trung hòa 0,1 mol B (có khối lượng 10,4 gam) cần 8 gam NaOH

c) Trung hòa 2,25 gam điaxit C cần 20 ml dung dịch KOH 2,5M

Giải:

a) 2CnH2nO2 + (3n – 2)O2

0 t

Đặt công thức của B là R(COOH)m

R(COOH)m + mNaOH → R(COONa)m + mH2O

16

36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN

Đặt công thức của điaxit C là R(COOH)2

R(COOH)2 + 2KOH → R(COOK)2 + 2H2O

Công thức điaxit C là (COOH)2 hoặc COOH - COOH

Bài 2 Hòa tan 13,4 g hỗn hợp hai axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở vào nước được 50 g dung dịch A.

Chia A thành 2 phần bằng nhau Cho phần thứ nhất phản ứng hoàn toàn với lượng dư bạc nitrat trong dungdịch amoniac, thu được 10,8 g bạc Phần thứ 2 được trung hòa bằng dung dịch NaOH 1M thì hết 100ml Xácđịnh công thức của hai axit, tính % khối lượng của mỗi axit trong hỗn hợp

Giải:

+ Hỗn hợp hai axit có phản ứng tráng bạc, vậy trong hỗn hợp có axit fomic

HCOOH + 2AgNO3 + 4NH3 + H2O → (NH4)2CO3 + 2NH4NO3 + 2Ag

Trong một nửa A ( khối lượng 6,7 g ) có số mol HCOOH = ½ số mol Ag = 0,05 mol

Khối lượng HCOOH = 2,3 gam; RCOOH = 4,4 gam

Phần trăm khối lượng HCOOH = 34,33%;

RCOOH = 65,67%

+ Trung hòa phần 2

RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O

HCOOH + NaOH → HCOONa + H2O

Số mol hai axit = số mol NaOH = 0,1 (mol)

Số mol RCOOH = 0,1 – 0,05 = 0,05 (mol)

Vậy MRCOOH = 88 (g/mol) ⇒ R + 45 = 88 ⇒ R = 43

CTPT của RCOOH: C4H8O2 và CTCT: C3H7COOH

17

Bài 3 Một hỗn hợp gồm 2 axit cacboxylic no, đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng của axit axetic.

Lấy m gam hỗn hợp rồi thêm vào đó 75ml dung dịch NaOH 0,2M Sau đó phải dùng 25ml dung dịch HCl0,2M để trung hoà NaOH dư Sau khi đã trung hoà đem cô cạn dung dịch đến khô thu được 1,0425g hỗn hợpmuối khan

a) Viết CTCT của 2 axit Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

b) Tính giá trị của m.

Giải:

a Gọi công thức của 2 axit là: RCOOH

RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O

NaOH + HCl → NaCl + H2O

Số mol NaOH ban đầu: nNaOH bd = 0,075 0,2 = 0,015 mol

Số mol NaOH dư: nNaOH dư = 0,005 mol; ⇒ npư = 0,015 – 0,005 = 0,01 (mol)

Khối lượng muối thu được: mmuối = 58,5.0,005 + 0,01.(R + 67) = 1,0425

⇒ R = 8 ⇒ CTCT của 2 axit: HCOOH và CH3COOH

b Khối lượng của 2 axit là: m = (8 + 45).0,01 = 0,53 g

Bài 4 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 Xác định công thức và tính khối lượng của mỗi axit

Giải:

Đặt công thức phân tử trung bình của hai axit là CnH2n+1COOH

2CnH2n+1COOH + 2Na → 2CnH2n+1COONa+H2

Vậy 2 axit là CH3COOH và C2H5COOH

Do n = 1,5 là trung bình cộng của 1 và 2 nên 2 axit có số mol bằng nhau và là 0,1 mol

Bài 5 Hỗn hợp X gồm axit Y đơn chức và axit Z hai chức (Y, Z có cùng số nguyên tử cacbon) Chia X thành

hai phần bằng nhau Cho phần một tác dụng hết với Na, sinh ra 4,48 lít khí H2 (ở đktc) Đốt cháy hoàn toànphần hai, sinh ra 26,4 gam CO2 Xác định công thức cấu tạo và phần trăm về khối lượng của Z trong hỗn hợpX

Giải:

Đặt x, y lần lượt là số mol của axit Y và Z

Ta có: x + 2y = 0,4 ⇒ 2(x + y) > 0,4 ⇒ x + y > 0,2 (1)

18