Bài tập về phản ứng đốt cháy Tùy theo cấu tạo của axit mạch C, số nhóm chức, .... CÁC DẠNG BÀI VỀ AXIT CACBOXYLIC TÀI LIỆU BÀI GIẢNG Giáo viên: VŨ KHẮC NGỌC Đây là tài liệu tóm lược
Trang 1
I Xác định CTPT từ CT thực nghiệm
Cách làm: gồm 3 bước
Bước 1: Từ CT thực nghiệm, viết lại CTPT theo n
Bước 2: Tính k theo n
Bước 3: so sánh giá trị k tìm được với đặc điểm Hóa học của chất hữu cơ đã cho hoặc tính chất của k
Ví dụ : Axit cacboxylic no, mạch hở X có công thức thực nghiệm (C3H4O3)n, vậy công thức phân tử của X là:
A C6H8O6 B C3H4O3 C C12H16O12 D C9H 12O9
(Trích đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối B – 2008)
Đối với bài tập này có thể làm theo 3 cách:
Cách 1: Dựa vào công thức tính độ bất bão hòa k
Axit cacboxylic no, mạch hở k =
2
4 2 3 2 2
3n n n = 2
CTPT của X là C6H8O6
Để làm cách này thì các em phải nắm rất vững công thức tính độ bất bão hòa k
Cách 2: Dựa vào việc xây dựng CTPT tổng quát
Axit cacboxylic no, mạch hở có CTPT tổng quát dạng: CxH2x+2-k(COOH)k
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta có:
n
k
n
x
n
k
x
3
2
4
2
2
3
3 2 3
k n x
Cách làm này tuy dài hơn nhưng lại quen thuộc hơn với đa số các em
Cách 3: Dựa vào công thức thực nghiệm và đặc điểm hóa học
2 3 2
3 4 2 3
3n n H n n COOH n
no, mạch hở
2
3 2 2
3 2 2
5n n n n2 Cách làm này cũng khá phổ biến, về cơ bản là tương tự như cách 2, nhưng không phải giải hệ pt
II Bài tập về phản ứng đốt cháy
Tùy theo cấu tạo của axit (mạch C, số nhóm chức, .) mà ta có các dãy đồng đẳng khác nhau Trong chương trình phổ thông, ta chủ yếu xét dãy đồng đẳng este no, đơn chức, mạch hở, có các đặc điểm sau:
- Công thức dãy đồng đẳng: CnH2nO2
- Khi đốt cháy:
n = n
CÁC DẠNG BÀI VỀ AXIT CACBOXYLIC
(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG)
Giáo viên: VŨ KHẮC NGỌC
Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm với bài giảng “Các dạng bài về axit cacbo xylic” thuộc Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN-C: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) tại website Hocmai.vn Để có thể nắm vững kiến thức phần “Các dạng bài về axit cacbo xylic”, Bạn cần kết hợp xem tài liệu cùng với bài giảng này
Trang 2Ngoài ra, cũng cần chú ý đến các dãy có công thức dạng CnH2n-2Ox (no, mạch hở, 2 chức hoặc không no, một nối đôi, mạch hở, đơn chức) khi đốt cháy:
n < n và
n = n - n
Ví Dụ : Cho m gam hỗn hợp gồm hai chất X và Y đều thuộc dãy đồng đẳng của axit metacrylic tác dụng với 300 ml dung dịch Na2CO3 0,5M Thêm tiếp vào đó dung dịch HCl 1M cho đến khi khí CO2 ngừng thoát ra thì thấy tiêu tốn hết 100 ml Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp A rồi dẫn sản phẩm cháy qua bình I chứa dung dịch H2SO4 đặc, sau đó qua bình II chứa dung dịch NaOH đặc thì thấy độ tăng khối lượng của bình II nhiều hơn bình I là 20,5 gam Giá trị của m là:
A 12,15 gam B 15,1 gam C 15,5 gam D 12,05 gam
Gọi CTPT trung bình của X và Y là C Hn 2n-2O 2
Từ phản ứng: CO + 2H 2-3 + CO + H O 2 2 n = 0,3 0,5 2 - 0 = 0,2 molhh ,1
C H O nCO + (n - 1)H O 0,2(44n - 18n + 18) = 20,5
n = 3,25 m = 0,2(14 3,25 + 30) = 15,1 gam
III Bài tập về hằng số axit
- Axit cacboxylic là các axit yếu nhưng có đầy đủ tính chất của một axit (5 tính chất: làm đỏ quỳ tím, tác dụng với kim loại giải phóng hiđro, tác dụng với bazơ/oxit bazơ, muối)
- Độ mạnh của axit (đặc trưng bởi Ka, Ka càng lớn, tính axit càng mạnh) phụ thuộc vào gốc hiđrocacbon (R) liên kết với nhóm chức cacboxyl –COOH
Ví Dụ : Biết hằng số axit của CH3COOH:
3
-5
a (CH COOH)
K = 1,5 10 pH của dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M là:
A 4,824 B 3,378 C 1,987 D 2,465
Vì axit CH3COOH là một axit yếu, không phân ly hoàn toàn, ta gọi x là độ điện ly của CH3COOH trong dung dịch này
Từ giả thiết, ta có sơ đồ điện ly:
CH3COOH CH3COO- + H+
Trước phân ly: 0,1 0,1 0
Phân ly: 0,1x 0,1x 0,1x
Sau phân ly: 0,1(1 – x) 0,1(1 + x) 0,1x
Thay các giá trị nồng độ tại thời điểm cân bằng sau phân ly vào biểu thức tính Ka, ta có:
a
3
pH = -lg H = -lg(0,1 1, 5.10 ) = 4,824
IV Bài tập về phản ứng thế Hiđro linh động
Hiđro trong nhóm chức của axit … có khả năng thế bởi ion kim loại và được gọi là “Hiđro linh động” Phản ứng thế Hiđro linh động bằng ion kim loại có thể xảy ra với kim loại, oxit kim loại, bazơ, hoặc muối,
… khi tác dụng với axit
Do các phản ứng này làm thay đổi thành phần nguyên tố của các chất ban đầu nên phương pháp chủ yếu giải các bài tập loại này là phương pháp Tăng giảm khối lượng và Bảo toàn khối lượng
Ngoài ra, do tính chất định lượng nhóm chức của các phản ứng này mà ta có thể dùng khả năng phản ứng
và tỷ lệ phản ứng để biện luận và xác định loại nhóm chức và số lượng nhóm chức chứa Hiđro linh động của các hợp chất, tiến tới việc biện luận CTCT các hợp chất hữu cơ
Trang 3VD 1 : Trung hòa 5,48 gam hỗn hợp gồm axit axetic, phenol và axit benzoic, cần dùng 600 ml dung dịch NaOH 0,1M Cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được hỗn hợp chất rắn khan có khối lượng là:
A 6,84 gam B 4,90 gam C 6,80 gam D 8,64 gam
(Trích đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối A – 2008)
Áp dụng phương pháp tăng – giảm khối lượng: m = 5,48 + 22 0,06 = 6,8 gam
VD 2 : Cho 3,6 gam axit cacboxylic no, đơn chức X tác dụng hoàn toàn với 500 ml dung dịch gồm KOH 0,12M và NaOH 0,12M Cô cạn dung dịch thu được 8,28 gam hỗn hợp chất rắn khan Công thức phân tử của X là
A C2H5COOH B CH3COOH C HCOOH D C3H 7COOH
(Trích đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối B – 2008)
Cách giải chi tiết bài tập này bằng phương pháp Bảo toàn khối lượng và Tăng giảm khối lượng có thể tham khảo ở các bài học trước
Tuy nhiên, trong trường hợp bất đắc dĩ, ta vẫn có thể tìm được kết quả đúng là B khi thử lại các đáp án với
đề bài theo kinh nghiệm “số mol thường là một số tròn”
Ở đây, chỉ có CH3COOH (M = 60) có số mol tương ứng là 3,6 = 0,6 mol
60 là thỏa mãn kinh nghiệm trên
và đáp án B nhiều khả năng là đáp án đúng nhất
VD 3 : Cho 5,76 gam axit hữu cơ X đơn chức, mạch hở tác dụng hết với CaCO3 thu được 7,28 gam muối của axit hữu cơ Công thức cấu tạo thu gọn của X là:
C CH3-CH2-COOH D CH3COOH
(Trích đề thi tuyển sinh Cao đẳng – 2007)
VD 4 : Đốt cháy hoàn toàn a mol axit hữu cơ Y được 2a mol CO2 Mặt khác, để trung hòa a mol Y cần vừa
đủ 2a mol NaOH Công thức cấu tạo thu gọn của Y là:
(Trích đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối A – 2007)
Dữ kiện 1 Y có 2 nguyên tử C loại B, D
Dữ kiện 2 Y có 2 chức axit loại C
V Bài tập về phản ứng đốt cháy muối cacboxylat
Đốt cháy hợp chất hữu cơ có chứa kim loại tạo muối cacbonat
Thì
2
C (chÊt h÷u c¬) C (CO ) C (muèi cacbonat)
ChÊt h÷u c¬ X (C, H, O, Na) Na CO + CO + H O
VD 1 : Trung hòa một lượng axit hữu cơ đơn chức A bằng NaOH vừa đủ Cô cạn dung dịch sau phản ứng rồi đốt cháy hết lượng muối khan thu được 7,92 gam CO2; 6,36 gam Na2CO3 và hơi nước Công thức của
X là:
A HCOOH B C2H3COOH C CH3COOH D C2H 5COOH
Gọi công thức của A là CxHyCOOH
Từ sơ đồ các phản ứng:
2 + O , t + NaOH
C H COOH C H COONa Na CO + CO + H O
Trang 46,36 106
2 3
n = 2n = 2 = 0,12 mol
Áp dụng bảo toàn nguyên tố đối với C trong phản ứng cháy, ta có:
6,36 7,92
4
106 44
n = n + n = + = 0,2 mol
Số nguyên tử C trong A là: CO 2
A A
n 0,24
C = = = 2
VD 2 : Đốt cháy hoàn toàn 1,608g chất hữu cơ A chỉ thu được 1,272g Na2CO3 và 0,528g CO2 Cho A tác dụng với dung dịch HCl thì thu được một axit hữu cơ 2 lần axit B Công thức cấu tạo củaA là:
A NaOOC-CH2-COONa B NaOOC-COOH
C NaOOC-COONa D NaOOC-CH=CH-COONa
Không cần mất công giải chi tiết bài toán, chỉ cần một nhận xét: “đốt cháy hoàn toàn A không thu được
H2O trong CTPT của A không còn chứa nguyên tử H” là ta đã có thể tìm được đáp án đúng là C
VI Bài tập về phản ứng tạo dẫn xuất của axit cacboxylic
VD: Cho 0,04 mol một hỗn hợp X gồm CH2=CH-COOH, CH3COOH và CH2=CH-CHO phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 6,4 gam brom Mặt khác, để trung hoà 0,04 mol X cần dùng vừa đủ 40 ml dung dịch NaOH 0,75M Khối lượng của CH2=CH-COOH trong X là:
A 1,44 gam B 2,88 gam C 0,72 gam D 0,56 gam
(Trích đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối B – 2009)
Giáo viên: Vũ Khắc Ngọc Nguồn: Hocmai.vn