Lập CTPT:Rượu, axit, este

Axit axetic – Dãy đồng đẳng axit axetic ankanoic +CTCT mạch hở , có nhóm – OH liên kết với nhóm = CO tạo thành nhóm – COOH làm cho phân tử có tính axit... *Điều chế axit fomic : CO + NaO

SỞ GD-ĐT QUẢNG TRỊ PHÒNG GD-ĐT THỊ XÃ QUẢNG TRỊ

CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

THỊ XÃ QUẢNG TRỊ THÁNG 11 NĂM 2010

PHẦN A : LÝ THUYẾT Rượu :

Công thức tổng quát : R(OH)x ( x ≥ 1 , Rgốc hiđrocacbon )

Hoặc : CnH2n+2 -2a-x(OH)x (a là số liên kết π kém bền )

Hoặc : CxHyOz ( y ≤ 2x + 2 , y chẳn )

Ancol etylic – Dãy đồng đẳng ankanol:

+ CTCT mạch hở , chỉ có liên kết đơn

+CTPT có dạng : CnH2n+1OH ( n ≥1)

+Chất đại diện : Ancol etylic : C2H5OH

I, Tính chất hóa học :

1, Phản ứng cháy :

CnH2n+1OH + 3n/2 O2 →t0 nCO2 + (n+1) H2O

2, Tác dụng với kim loại Na , K :

CnH2n+1OH + Na → CnH2n+1ONa + 1/2 H2

3,Phản ứng đêhiđrat hóa :

CnH2n+1OH 2 4

170

H SO dac C

→f CnH2n + H2O

2CnH2n+1OH 2 4

140

H SO dac C

→p CnH2n+1O CnH2n+1 + H2O

*Phản ứng đềhiđro hóa và đêhiđrat hóa của ancol etylic :

2C2H5OH 2 3

0

400

Al O C

→ CH2= CH-CH=CH2 + H2 +2H2O

4, Phản oxi hóa rượu :

+ Oxi hóa rượu bậc 1:

R-CH2OH +O2

0

,

Cu t

→ R- CHO + H2O Nếu tiếp tục oxi hóa tạo ra axit

R-CHO + O2 Mn2+→ R-COOH

+ Oxi hóa rượu bậc 2:

R- CHOH –R1 + O2 Cu t, 0→ R-CO-R1 + H2O

5, Phản ứng este hóa :

ROH + HCl → RCl + H2O

2 4 ,

H SO dac t

→ ROCOR1 + H2O

II, Điều chế :

1, Anken cộng nước :

CnH2n + H2O →H SO loang2 4 CnH2n+1OH

2, Thủy phân dẩn xuất halogen trong môi trường kiềm :

2 ,

H O t

→ R-OH + NaX 3,Hiđro hoá anđehit hoặc xeton

R-CHO + H2 Ni t, 0→ R-CH2OH

R-CO-R1 + H2 Ni t, 0→ R-CHOH-R1

* Ancol etylic :

Điều chế đi từ tinh bột hoặc xenlulozơ

(-C6H10O5-)n + nH2O →H+ nC6H12O6

C6H12O6 menruou→ 2C2H5OH + CO2

*Điều chế rượu metylic :

CO + 2H2 ,5000

200

ZnO C atm

→ CH3OH

*Lưu ý : Nếu rượu không no ( có liên kết π kém bền ) ngoài tính chất hóa học của rượu còn có tính

chất hóa học của hiđrocacbon không no

Axit :

Công thức tổng quát : R(COOH)x (R : gốc hiđrocacbon , x≥1)

Axit axetic – Dãy đồng đẳng axit axetic (ankanoic)

+CTCT mạch hở , có nhóm – OH liên kết với nhóm = CO tạo thành nhóm – COOH làm cho phân

tử có tính axit

+CTPT CnH2n+1 COOH (n≥0)

+Chất đại diện axit axetic : CH3COOH

I,Tính chất hóa học :

1,Tính axit :

+Tác dụng với chất chỉ thị màu

DD CnH2n+1COOH + quỳ tím → hóa đỏ

+Tác dụng với oxit bazơ :

2CnH2n+1COOH + CuO → (CnH2n+1COO)2Cu + H2O

+Tác dụng với bazơ :

CnH2n+1COOH + NaOH →CnH2n+1COONa + H2O

+Tác dụng với kim loại :

CnH2n+1COOH + Na → CnH2n+1COONa + 1/2H2

+Tác dụng với muối cacbonat :

2CnH2n+1COOH + CaCO3 → (CnH2n+1COO)2Ca + CO2 +H2O

2,Phản ứng este hóa :

R-COOH + R1OH H SO dac t2 4 ,0→ R-COO-R1 + H2O

II, Điều chế :

1,Oxi hóa rượu bậc 1 →Anđêhit → Axit

R-CH2OH + O2 Cu t, 0→ R-CHO + H2O

2

muoiMn+

→ R-COOH + H2O 2,Thủy phân este :

R-COO-R1 + H2O →H+ R-COOH + R1OH

3, Oxi hóa cắt mạch anken mạch dài (n.>4)

R-CH2-CH2 –R1 + O2 →xuctac t P, , 0 R-COOH + R1COOH + H2O

1,Oxi hóa ancol etylic ( lên men giấm)

C2H5OH + O2 mengiam→ CH3COOH + H2O

2, Đi từ axetilen :

C2H2 + H2O HgSO4 ,800C→ CH3CHO

2CH3CHO + O2

2 ,70 0

muoiMn+ C

→ 2CH3COOH 3,Oxi hóa etilen :

2C2H4 + O2 2 2

0

/

100 ,30

CuCl PbCl

C atm

→ 2CH3CHO

2CH3CHO + O2 →muoiMn2+,70 0C 2CH3COOH

4,Đi từ butan :

CH3-CH2- CH2-CH3 + O2 →xuctac t P, , 0 2CH3COOH + H2O

*Điều chế axit fomic :

CO + NaOH →t Pcao0 , H-COONa

*Lưu ý : Axit không no ( có liên kết πkém bền ) ngoài tính chất hóa học của axit còn có tính chất

hóa học của hiđrocacbon không no

Este :

Este là sản phẩm tách nước giữa rượu và axit tương ứng ( phản ứng este hóa )

CTPT tổng quát của este tạo bởi axit đơn chức và rượu đơn chức : R-COO-R 1

CTPT tổng quát của este tạo bởi axit đa chức và rượu đơn chức : R(COO-R 1)n

CTPT tổng quát của este tạo bởi axit đơn chức và rượu đa chức : (R-COO) mR1

I,Tính chất hóa học của este :

Phản ứng thủy phân trong môi trường axit hoặc kiềm :

RCOOR1 + H2O →H t+, 0 RCOOH + R1OH

RCOOR1 + NaOH →kiem t, 0 RCOONa + R1OH

2,Điều chế este :

+Phản ứng este hóa :

2 4 ,

H SO dac t

→ RCOOR1 + H2O +Phản ứng giữa muối natri cacboxylat và dẩn xuất halogen :

RCOONa + R1X cocheS N2→ RCOOR1 + NaX

PHẦN B : BÀI TẬP

Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ :

I,Khi biết % nguyên tố hoặc khối lượng sản phẩm đốt cháy và khối lượng mol của hợp chất

BT1: Đốt cháy hoàn toàn 7,3 gam một hợp chất hữu cơ A thu được 13,2 gam CO2 và 4,5 gam

H2O Mặt khác hóa hơi hoàn toàn 29,2 gam chất hữu cơ trên thu được thể tích hơi bằng với thể tích của 6,4gam O2 ( trong cùng điều kiện )

Tìm CTPT chất hữu cơ trên

Giải Đốt cháy chất hữu cơ A thu được CO2 và H2O ⇒ A chứa C, H và có thể có O

mC = 13,2 × 12 : 44 = 3,6gam ; mH = 4,5 × 2 : 18 = 0,5gam ; mO = 7,3 – ( 3,6 + 0,5 ) = 3,2g

MA = 29,2 × 32 : 6,4 = 146 gam

Gọi CTĐG của A là CxHyOz

Tỉ lệ : 12 x: y:16 z = 3,6 : 0.5 : 3,2 ⇒ x : y : z = 3 : 5 : 2

Vậy CTĐG : C3H5O2

CTPT ( C3H5O2)n = 146 ⇒ n = 2

Vậy CTPT C6H10O4

BT2 :Đốt cháy hoàn toàn 0,75gam rượu X ,cho sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng lượng dư

dd Ba(OH)2 thấy khối lượng bình đựng dung dịch tăng 2,55gam và có 7,3875 gam kết tủa Tỉ khối của X so với không khí nằm trong khoảng 2,0 → 2,1

Tìm CTPT và CTCT của X

Đáp số : C3H8O

BT3 : Đốt cháy hoàn toàn 0,1mol chất A cần 6,72 lit O2 (đktc) sản phẩm cháy gồm 4,48lít CO2 và 5,4g H2O

a, Tìm CTPT của A

b, B là đồng phân của A và dễ bay hơi hơn A Viết CTCT của A và B và viết PTHH theo sơ đồ biến hóa sau :

A→ →A A →A → →A B

Đáp số : A là C2H5OH ; B là CH3OCH3

II, Lập CTPT dựa vào khối lượng mol trung bình ::

BT4 : Hổn hợp Z chứa 3 axit cacboxylic : A là CnH2n+1COOH ; B là CmH2m+1COOH và D là CaH

2a-1COOH (Với n ,m ,a là các số nguyên dương , m = n +1) Cho 74 gam Z tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH rồi cô cạn dung dịch sau phản ứng , thu được 101,5 gam hổn hợp muối khan Mặt khác đốt cháy hoàn toàn 14,8 gam Z thu được 11,2 lít CO2 ( đktc)

Xác định CTCT của A , B , D

Giải :

Đặt CT trung bình của 3 axit là RCOOH

Cho Z tác dụng với dung dịch NaOH

RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O (1)

Theo (1) nRCOOH = nRCOONa

+ + ⇒ MR = 14,2 ⇒ MRCOOH = 14,2 + 45 = 59,2

⇒ Phải có một axit có M nhỏ hơn 59,2 ; axit đó chỉ có thể là HCOOH ( axit A )

⇒ n = 0 ; m = n +1 Vậy m =1 ; khi đó axit B là CH3COOH

Gọi x,y,z lần lượt là số mol của HCOOH , CH3COOH , CaH2a-1COOH có trong 14,8 gam hổn hợp Z Đốt cháy 14,8 gam hổn hợp Z ta có :

HCOOH +1/2 O2 →t0 CO2 + H2O

xmol xmol

CH3COOH + 2 O2

0

t

→ 2CO2 + 2 H2O ymol 2ymol

CaH2a-1COOH + (2a - 1)/2 O2 →t0 (a +1)CO2 +a H2O

z mol (a+1)z mol

Ta có hệ PT x +y +z = 14,8 : 59,2

46x + 60y + (14a +44 ) z = 14,8

x + 2y + ( a+1) z = 11,2 : 22,4

x + y + z = 0,25

⇔ 2x + 2y + 44 ( x+y +z) + 14( az + y) = 14,8

x + y +z + y + az = 0,5

x + y +z = 0,25 x + y = 0,15

⇔ x + y = 0,15 ⇔ z = 0,1

y + az = 0,25 y + az = 0,15

⇔ y = 0,25 – 0,1a

ta có : 0 < y < 0,15

Suy ra : 0 < 0,25 – 0,1a < 0,15 ⇒ 1 < a < 2,5 vậy a = 2

Vậy CTHH của D là C2H3 COOH ( CH2 = CH – COOH )

BT 5 : A là este đơn chức của một axit no RCOOH và rượu R1OH khi thủy phân hoàn toàn 7,4 gam A người ta dùng 45,5 ml dd NaOH 10% ( d = 1,1 g/ml ) lượng xút đã dùng dư 25% Xác định CTPT , viết CTCT của A

Đáp số : C3H6O2

III, Lập CTPT dựa vào công thức tổng quát để biện luận :

BT6 : Một hợp chất có công thức CxHyOz có M = 60gam

Viết các CTCT của các hợp chất đó và cho biết chúng có phải là đồng phân của nhau không ?

Giải : Ta có : CxHyOz

12x + y + 16z = 60

Trường hợp 1 : z =1 ta có : 12x + y = 44 ⇒ y = 44 – 12x mà y ≤ 2x +2

Suy ra : 44 – 12x < 2x +2 ⇒14x > 42 ⇒ x > 3

Mặt khác 12x < 44 ⇒ x < 3,66

Vậy x = 3 ⇒12 × 3 + y = 44 ; vậy y = 8

Vậy CTPT là C3H8O

Có 3 đồng phân :

CH3-CH2- CH2 – OH ; CH3 – CH – OH ; CH3 – O – CH2 – CH3

CH3

Trường hợp 2 : z =2

Ta có : 12x + y = 28 ⇒ y = 28 – 12x mà y ≤ 2x +2

Suy ra 28 – 12x ≤ 2x + 2 ⇒ x > 1,88

Mặt khác 28 > 12x ⇒ x < 2,33

Suy ra x = 2 , y = 4

Vậy CTPT là C2H4O2

Các đồng phân là : CH3COOH ; HCOOCH3 ; HO - CH2 - CHO

BT7: Công thức nguyên của một loại rượu mạch hở là ( CH3O)n Hãy biện luận để xác định CTPT của rượu nói trên

Giải :Từ công thức nguyên (CH3O)n ta viết lại được CnH2n(OH)n

Công thức tổng quát của rượu mạch hở là CmH2m+2 -2k-a (OH)a

Trong đó k là liên kết π kém bền trong gốc hiđrocacbon

Ta có n = m

2n = 2m + 2 - 2k – a ⇒ n = 2 – 2k ( k : nguyên dương )

n = a

Ta có bảng biện luận :

k 0 1 2

n 2 0 -2

Kết

quả Chọn loại loại

Vậy CTPT của rượu là C2H4(OH)2

BT 8: Có 3 hợp chất hữu cơ A, B , D chứa C, H , O đều có khối lượng phân tử là 46 chỉ có A,B tác

dụng với Na giải phóng khí X , B tác dụng với NaHCO3 giải phóng khí Y Xác định CTCT của A,B, D và viết PTHH của các phản ứng xảy ra

Đáp số : A là C2H5OH ; B là HCOOH ; D là CH3OCH3

IV , Lập CTPT dựa vào % khối lượng của một nguyên tố

BT9 : Một hợp chất hữư cơ A có công thức C6HyOz Phần trăm khối lượng oxi là 44,44% Tìm CTPT của A

Giải :

Theo bài ra ta có 72 16y z16z = 44, 44100 =49

+ +

⇒ 144z = 288 + 4y + 64z

⇒ 4y = 80z – 288

⇒ y = 20z – 72

Nhưng trong hợp chất hữu cơ CxHyOz ta luôn có : y ≤ 2x + 2

Do đó : 20z – 72≤ 2 × 6 +2

Suy ra : 20z ≤ 86 ⇒ z ≤ 4,3

Từ biểu thức y = 20z – 72 ta có bảng sau :

z 1 2 3 4

y -52 -32 -12 8

Kết

quả

Loại loại loại chọn

Vậy CTPT của A là C6H8O4

BT10 :X , Y là 2 hợp chất hữu cơ chứa C , H , O Phân tử mỗi chất đều chứa 53,33% oxi về khối

lượng Khối lượng mol của Y gấp 1,5 lần khối lượng mol của X

Đốt cháy hết 0,02 mol hổn hợp X ,Y cần 0,05 mol oxi Tìm CTPT của X và Y

Đáp số : X là C2H4O2 ; Y là C3H6O3

V , Lập CTPT bằng phương pháp khí nhiên kế :.

BT11: Đốt cháy 200mlhơi một chất hữu cơ A chứa C , H , O trong 900 ml O2 (dư) Thể tích sau phản ứng là 1300ml Sau khi cho nước ngưng tụ còn 700ml và sau hổn hợp khí còn lại lội qua dung dịch KOH dư thấy chỉ còn 100ml Xác định CTPT của A ( các khí đo ở cùng điều kiện )

Giải :

Sơ đồ bài toán : 200ml A CO2 CO2

→dot H2O →−H O2 −CO2→ O2 dư

900ml O2 (dư ) O2 dư O2 dư

1300ml 700ml 100ml

Theo sơ dồ trên ta có :

VH2O = 1300 – 700 = 600ml

VCO2 = 700 – 100 = 600ml

VO2 phản ứng = 900 – 100 = 800ml

Ta có PTHH :

CxHyOz + ( )

4 2

x+ − O2 →t0 xCO2 + y/2 H2O

4 2

x+ − mol : xmol : y/2 mol

200 : 800 : 600 : 700

Giải ra ta được x =3 ; y = 6 ; z = 1

Vậy CTPT của A là C3H6O

BT 12: Cho hợp chất hữư cơ Y chứa C , H , O Đốt cháy hết 0,2mol Y bằng lượng oxi vừa đủ là

8,96lít (đktc) Cho sản phẩm đốt cháy đi chậm qua bình 1 đựng 100g dung dịch H2SO4 96,48% dư , bình 2 đựng lượng dư dung dịch KOH và toàn bộ sản phẩm cháy đó hấp thụ hết Sau khi thí nghiệm thấy nồng độ dung dịch H2SO4 ở bình 1là 90% , bình 2 có 55,2g muối tạo thành

Xác định CTPT và CTCT của Y , Biết rằng Y tác dụng với KHCO3 giải phóng CO2

Đáp số : CTPT là C2H4O2 ; CTCT là CH3COOH

VI, Một số dạng bài tổng hợp :

BT13:Đốt cháy hoàn toàn 0,74g một hợp chất hữu cơ X mạch hở chứa các nguyên tố C ,H , O Cho

sản phẩm lần lượt đi qua ống 1 đựng P2O5 dư và ống 2 đựng KOH dư Sau thí nghiệm thấy ống 1 tăng 0,54g , ống 2 tăng 1,32g

a, Tìm CTPT của X biết tỉ khối của X so với He là 18,5

b, Viết CTCT của tất cả các chất mạch hở có CTPT như X và chỉ rỏ chất nào tác dụng được với

Na , NaOh , NaHCO3

c, Xác định CTCT chính xác của X , biết rằng khi đun nóng 0,74g X với 100g dung dịch NaOH 4 % sau đó đem cô cạn thu được 4,42 g chất rắn khan

Giải :

a, MX = 18,5 × 4 = 74g

nX = 0,74 : 74 = 0,01mol

Khối lượng bình 1 tăng 0,54g ⇒P2O5 hấp thụ H2O ⇒ m1 tăng = m H O2 =0,54g

⇒

2

0,54

0,03 18

H O

Khối lượng bình 2 tăng 1,32g ⇒KOH hấp thụ CO2 ⇒ m2 tăng = m CO2 =1,32g

2

1,32

0,03 44

CO

4 2

x+ − O2 →t0 xCO2 + y/2H2O 0,01mol : 0,03mol : 0,03mol

⇒ x = 3 ; y =6

Ta có : 12×3 + 6+ 16z = 74 ⇒ z = 2

Vậy CTPT của X là C3H6O2

b, CTCT có thể có của X là :

+CH2OH – COH = CH2 ; CH2OH – CH = CHOH tác dụng được với Na không bền

Chuyển thành : CH2OH -CH2- CHO , CH3-CHOH – CHO

+CH3 – CH2 – COOH tác dụng được với Na , NaOH , NaHCO3

+CH3 – COO – CH3 ; H – COO – C2H5 tác dụng được với NaOH

Chuyển thành : CH3 – O – CH2 – CHO ; CH2 – CO – CH3

74

X

40 100

NaOH

×

0,01mol : 0,01mol : 0,01mol

nNaOH dư = 0,1 – 0,01 = 0,09 mol ⇒ mNaOH dư = 0,09 ×40 = 3,6g

mRCOONa = 4,42 – 3,6 = 0,82g

MRCOONa = 0,82 : 0,01 = 82 g ⇒ R = 82 – 67 = 15 ⇒ R có gốc CH3

BT14: Chia hổn hợp A gồm rượu etylic và rượu X (CxHy(OH)3 )thành 2 phần bằng nhau Cho phần

1 tác dụng hết với Na thu dược 15,68lit H2 (đktc) Đốt cháy hoàn toàn phần 2 thu dược 35,54 lít khí

CO2 (đktc) và 39,6gam H2O

Tìm CTPT , Viết CTCT của rượu X biết rằng mỗi nguyên tử cacbon chỉ liên kết với 1 nhóm – OH Đáp Số :CTPT của X là C3H5(OH)3 ; CTCT là CH2OH – CHOH – CH2OH

BT15:Hổn hợp 3 ancol đơn chức A , B , C có tổng số mol là 0,08 mol và khối lượng là 3,38g Xác

định công thức cấu tạo của ancol B và C Biết rằng B và C có cùng số nguyên tử C trong phân tử

và số mol ancol A bằng 5/3 tổng số mol ancol B và C , MB > MC

Đáp số : A là CH3OH

B và C có 2 cặp nghiệm : C3H5OH và C3H7OH ; C3H3OH và C3H7OH