Trong chuyên đề này tôi bố trí trí thành 3 phần. Phần 1. Một số chú ý quan trọng Phần 2. Ví dụ minh họa Phần 3. Câu hỏi và bài tập vận dụng tự luyện. Thời lượng giành cho chuyên đề này là 4 tiết trên lớp. Ngoài thời gian trên lớp thầy cô nên giao bài tập tự luyện cho học sinh làm ở nhà trước, sau đó thầy cô giải đáp thắc mắc của các em. Đây là chuyên đề khó hs cần vận dụng không chỉ là este mà còn vận dụng tổng hợp kiến thức hóa hữu cơ đã học ở lớp 11 (cách viết đồng phân, mối liên hệ giữa cấu tạo và tính chất, tính chất đặc trưng ở nhóm chức).
Trang 1cơ bản và các kỹ thuật viết đồng phân, xác định công thức cấu tạo thì không thể giải quyết được những bài tập tập ở mức độ bộ 7, 8, 9 điểm.
Mặt khác: những câu hỏi dạng này xuất hiện ngày càng nhiều và có xu hướng khó dần Đặc biệt những năm gần đây việc xác định CTCT liên quan đến este, hợp chất chứa nitơ và tổng hợp các hợp chất, xuất hiện nhiều trong đề thi THPT Quốc Gia và rơi nhiều vào chương trình lớp 12 chính vì vậy tôi đã chọn chuyên đề về “xác định CTCT của este” nhằm giúp cho các em học sinh nắm được đầy đủ về phường pháp đó để xử lý hiệu quả các bài tập trong đề thi THPT Quốc Gia
Trong chuyên đề này tôi bố trí trí thành 3 phần
Phần 1 Một số chú ý quan trọng
Phần 2 Ví dụ minh họa
Phần 3 Câu hỏi và bài tập vận dụng tự luyện
Trang 2Thời lượng giành cho chuyên đề này là 4 tiết trên lớp Ngoài thời gian trên lớp thầy cô
nên giao bài tập tự luyện cho học sinh làm ở nhà trước, sau đó thầy cô giải đáp thắc mắc của các em Đây là chuyên đề khó hs cần vận dụng không chỉ là este mà còn vận dụng tổng hợp kiến thức hóa hữu cơ đã học ở lớp 11 (cách viết đồng phân, mối liên hệ giữa cấu tạo vàtính chất, tính chất đặc trưng ở nhóm chức)
PHẦN I: XÁC ĐỊNH CẤU TẠO CỦA ESTE THỎA MÃN ĐIỀU KIỆN X?
I PHƯƠNG PHÁP:
1 Nắm được cách viết đồng phân este:
RCOOR’; có đp mạch C; đp vị trí của lk bội; trên gốc (R, R’);
CxHyOz; CnH2n+2-2k-2zO2z
Độ bất bão hòa = (2C+2-H)/2= k+z = Số (lkpi +vòng) + Số nhóm
COO-2 Tính chất và cấu tạo:
Ghi nhớ 1:
+ Este thuần nhất là este được tạo nên từ 1 ancol và 1 axit
+ Nếu este mạch hở thì este đó phải tạo nên từ axit hoặc ancol đơn chức
:
110 RCOONa + R’OHR(COOH)n R’OH R(COOR’)n R(COOR)n’ + nNaOH t:n0
1 R(COONa)n + nR’OHRCOOH R’(OH)m (RCOO)mR’ (RCOO)mR’ + mNaOH 1t:m0 mRCOONa +
R’(OH)m
Este + NaOH 1 muối + 1 ancol đơn chức R(COOR’)n(n ≥ 1)
Este + NaOH 1 muối đơn chức + 1 ancol (RCOO)mR’(m ≥ 1)
Este + NaOH muối đơn chức + ancol đơn chức RCOOR’
Este + NaOH 1 muối đơn chức + ancol ba chức
+ Tìm n: Tìm n dựa vào tỉ lệ mol giữa NaOH và este
Nếu nNaOH = neste n = 1: este đơn chức
Nếu nNaOH = 2neste n = 2: este 2 chức(hoặc este đơn chức của phenol)
Nếu nNaOH = 3neste n = 3: este 3 chức(hoặc hai chức có một chức este của phenol)
Ghi nhớ 2:
Trang 3COOC H : etyl metyl oxalat
Nếu: este + NaOH đ
Este + NaOH 2 muối đơn chức + 1 ancol hai chức R1-COO-R’-OOC-R2 hay (R
R1COONa + R1COONa + R'(OH)2
Este + NaOH 2 muối + 1 ancol đơn chức R1-COO-R2-COO-R3
Phản ứng xà phòng hóa:
R1-COO-R2-COO-R3 + 2NaOH t0 R1COONa + HO-R2-COONa + R3OH
3 Những trường hợp đặc biệt
Ghi nhớ 3:
CH3COOC6H5 + 2NaOH t0 CH3COONa + C6H5ONa + H2O
HCOO-C6H4-CH3 + 2NaOH t0 HCOONa + CH3-C6H4-ONa + H2O
TQ: RCOOR’ + 2NaOH t0 RCOONa + R’-ONa + H2O
Phương pháp điều chế: (CH3CO)2O + C6H5OH → CH3COOC6H5 + CH3COOH
Ghi nhớ 1: Ancol có nhóm –OH liên kết trực tiếp với C không no: Nếu OH ở đầu mạch thì
chuyển thành anđehit; trong mạch thì chuyển thành xeton như sau.
Ghi nhớ:
+ Este của axit fomic có pư tráng gương
+ Các loại este thủy phân cho sản phẩm có pư tráng gương
Loại 1: Este của axit fomic
VD: HCOOCH3 + NaOH → HCOONa + CH3OH
2HCOONa + 4AgNO3 + 6NH3 + 2H2O → Na2CO3 + (NH4)2CO3 + 4Ag + 4NH4NO3 Loại 2: Este thủy phân tạo ra ancol không bền tự chuyển hóa thành anđehit
VD: CH3-COO-CH=CH-CH3 + NaOH t0 CH3COONa + CH3-CH2-CHO
4 Mối liên hệ giữa các hợp chất có nhóm chức.
Trang 4-1 Chuyển hiđrocacbon no thành không no và thơm
a) Phương pháp đehiđro hóa
2 Chuyển hiđrocacbon không no và thơm thành no
a) Phương pháp hiđro hóa không hoàn toàn
Ni t
CnH2n
aren xicloankan
3 Chuyển hiđrocacbon trực tiếp thành dẫn xuất chứa oxi
a) Oxi hóa hiđrocacbon ở điều kiện thích hợp:
- Oxi hóa ankan, anken, aren ở nhiệt độ cao với xúc tác thích hợp thu được dẫn xuất chứa oxi Thí dụ :
R-CH2-CH2-R’ O xt t2 , ,0
R-COOH +R’- COOH
- Oxi hóa anken bằng dd KMnO4 ancol đa chức
- Oxi hóa mạch nhánh của aren bằng dd KMnO4 axit benzoic
b) Hiđrat hóa anken thành ancol
R–CH = CH2 + H2O H t p, ,0 R -CH(OH) -CH3
c) Hiđrat hóa ankin thành anđehit hoặc xeton
R–CC–R’ H O t xt2 , ,0
[R–CH=C(OH)–R’] RCH2COR’
2 Chuyển hiđrocacbon thành dẫn xuất chứa oxi qua dẫn xuất halogen
a) Thế nguyên tử H bằng nguyên tử halogen rồi thủy phân
R-H X as t2 , ,( )0
R-X NaOH H O t, 2 ,0
R-OH Ar-H X Fe2 ,
NaOH H O t
R-CH(OH)-CH3
4 Chuyển ancol và dẫn xuất halogen thành hiđrocacbon
a) Tách nước từ ancol thành anken
6 Chuyển hóa giữa các dẫn xuất chứa oxi
a) Phương pháp oxi hóa
Trang 5Oxi hóa nhẹ ancol bậc I, bậc II thì được anđehit, xeton Oxi hóa mạnh các dẫn xuất chứa
oxi thì được axit cacboxylic :
RCH2OH CuO t,0 RCHO [ ]O RCOOH
Ni t
RCH2OH RCOR’ + H2
0 ,
+ Dễ thấy T là axit có pư tráng gương T là HCOOH
+ Z có pư tráng gương X phải là HCOO-CH=CH-CH3 X chỉ có 1 CTCT thỏa mãn
VD3: Có bao nhiêu este C5H8O2 pư với NaOH cho anđehit và muối?
- A tác dụng với NaOH cho 1 muối + 1 anđehit
- B tác dụng với NaOH cho 2 muối + nước
- Các muối đều có khối lượng phân tử lớn hơn CH3COONa
Tìm công thức cấu tạo của A, B và viết pư?
H + , t 0
Trang 6Câu 5 : X là chất hữu cơ cĩ cơng thức C7H6O3 Biết X tác dụng với NaOH theo tỉ lệ mol 1 : 3
Số cơng thức cấu tạo phù hợp với X là
ĐÁP ÁN CHI TIẾT
H
C O
O n + 2nH2O
o
2 4 đặc
H SO , t
HOOC(CH ) COOH 2C H OH C H OOC(CH ) COOC H 2H O
Câu 7: Cho các phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau:
o
o o
t CaO, t
Trang 7Câu 15: Aspirin là loại dược phẩm có tác dụng giảm đau, hạ sốt, chống viêm, Axit
axetylsalixylic là thành phần chính của aspirin, nó được tổng hợp từ phenol Phân tích nguyên
tố cho thấy trong axit axetylsalixylic có chứa 60% C; 4,44% H; 35,56% O Công thức cấu tạothu gọn phù hợp với công thức phân tử của axit axelylsalixylic là
A C6H4(COOH)(OCOC2H5) (thơm) B C6H4(COOH)(OCOCH3) (thơm)
C C6H4(OH)(COOH) (thơm) D C6H4(OH)(OCOCH3) (thơm)
Câu 8 : Cho sơ đồ phản ứng:
Công thức cấu tạo của X thỏa mãn sơ đồ đã cho là
A HCOOCH2CH2CH3 B CH3COOCH2CH3 C CH2=CHCOOCH3
Biết Y và Z đều có phản ứng tráng gương Hai chất Y, Z tương ứng là
A HCHO, HCOOH B HCHO, CH3CHO C HCOONa, CH3CHO D CH3CHO, HCOOH
ĐÁP ÁN CHI TIẾT
+ X phản ứng với H2SO4 loãng tạo ra Z có khả năng tham gia phản ứng tráng gương, suy ra X
là HCOONa và Z là HCOOH Y có phản ứng tráng gương và Y sinh ra từ phản ứng của
C3H4O2 với dung dịch NaOH nên Y là anđehit, có công thức là HCOOCH = CH2
+ Phương trình phản ứng:
Trang 8-o
o o
LỜI GIẢI CHI TIẾT
+ Theo sơ đồ, suy ra: Y2 là metyl metacrylat, Y1 là axit metacrylic, Y là muối của axitmetacrylic; X1 là etilen, X là ancol etylic Vậy M là CH2=C(CH3)COOC2H5
Câu 11 : Hợp chất A (chứa C, H, O) có tỉ khối hơi so với metan là 8,25, thuộc loại hợp chất đa
chức khi phản ứng với NaOH tạo ra muối và ancol Số lượng hợp chất thỏa mãn tính chất của
Câu 12: Cho sơ đồ chuyển hóa sau:
(a) C3H4O2 + NaOH X + Y
(b) X + H2SO4 (loãng) Z + T
Trang 9-(c) Z + dung dịch AgNO3/NH3 (dư) E + Ag + NH4NO3
(d) Y + dung dịch AgNO3/NH3 (dư) F + Ag +NH4NO3
Chất E và chất F theo thứ tự là
A (NH4)2CO3 và CH3COONH4 B (NH4)2CO3 và CH3COOH
C HCOONH4 và CH3COONH4 D HCOONH4 và CH3CHO
LỜI GIẢI CHI TIẾT
+ Từ (a) và (b), suy ra: X là muối của axit hữu cơ, Z là axit hữu cơ (1) Từ (c), suy ra : Z cóphản ứng tráng gương (2) Từ (1) và (2), suy ra : X là HCOOH
+ Từ đó suy ra: C3H4O2 là HCOOCH=CH2, Y là CH3CHO, E là (NH4)2CO3 và F là
B Tác dụng được với dung dịch AgNO3/NH3 (to)
C Bị oxi hóa bởi O2 (xúc tác) thành axit cacboxylic
D Tác dụng được với Na.
LỜI GIẢI CHI TIẾT
+ Ta thấy k X k Y 2, suy ra ngoài liên kết π trong chức -COO- thì X, Y còn có liên kết π ở gốchiđrocacbon
+ Đặt X là RCOOR', Y là R''COOR''' Theo giả thiết suy ra gốc RCOO có liên kết π (vì X1 làmmất màu dung dịch Br2) và gốc R''' có liên kết π (vì Y1 không làm mất màu nước Br2) Vì thế
số nguyên tử C trong gốc R và R'' phải từ 2 trở lên Mặt khác, X1, Y1 có cùng số nguyên tử C.Suy ra X, Y, X2, Y2 có công thức là:
X là CH2=CHCOOC2H5; X2 là C2H5OH
Y là C2H5COOCH=CH2; Y2 là CH3CHO
Trang 10+ Các tính chất còn lại không phải là tính chất chung của X2 và Y2 Vì chỉ có Y2 bị khử bởi H2
(to, Ni) và có phản ứng tráng gương, chỉ có X2 phản ứng được với Na
Câu 14 : Cho các chất hữu cơ X, Y, Z, T, E thỏa mãn các phương trình hóa học sau:
X + 3NaOH to C6H5ONa + Y + CH3CHO + H2O (1)
Y + 2NaOH CaO, to T + 2Na2CO3 (2)
LỜI GIẢI CHI TIẾT
+ Từ phản ứng (3), (4), (5) suy ra: Z là CH3COONH4, E là CH3COONa, T là CH4
+ Từ (2) suy ra Y là CH2(COONa)2
+ Từ (1) suy ra X là C6H5OOCCH2COOCH=CH2
+ Vậy công thức phân tử của X là C11H10O4
T E
Trang 11-Câu 15 : Chất X là một loại thuốc cảm có công thức phân tử C9H8O4 Cho 1 mol X phản ứnghết với dung dịch NaOH thu được 1 mol chất Y, 1 mol chất Z và 2 mol H2O Nung Y với hỗnhợp CaO/NaOH thu được parafin đơn giản nhất Chất Z phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng
dư thu được hợp chất hữu cơ tạp chức T không có khả năng tráng gương Có các phát biểu sau:(a) Chất X phản ứng với NaOH (t°) theo tỉ lệ mol 1 : 2
LỜI GIẢI CHI TIẾT
Từ giả thiết suy ra X là CH3COOC6H4COOH Vậy có 1 phát biểu đúng là (d)
Câu 16: Có bao nhiêu đồng phân là este, có chứa vòng benzen, có công thức phân tử là
C9H8O2?
LỜI GIẢI CHI TIẾT
1 1
Trang 12-LỜI GIẢI CHI TIẾT
Từ sơ đồ suy ra: C4H4O4 là (COOCH2)2 X là (CHO)2; Y là (CH2OH)2; Z là (COOH)2
Câu 18 : Hợp chất hữu cơ 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 lượng dư dung dịchAgNO3/NH3 thu được chất hữu cơ T Cho T tác dụng với dung dịch NaOH lại thu được chất Y
Câu 19: Hợp chất hữu cơ X (chứa C, H, O) trong đó oxi chiếm 50% về khối lượng Từ chất X
thực hiện chuyển hoá sau:
Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A Chất X và Y đều tan vô hạn trong nước.
B Chất Z tác dụng được với kim loại Na và dung dịch NaOH đun nóng.
C Chất Y và Z hòa tan được Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường
D Chất T tác dụng với NaOH (dư) trong dung dịch theo tỉ lệ mol 1 : 2.
LỜI GIẢI CHI TIẾT
Trang 13-Câu 20 : Este X no, mạch hở có 4 nguyên tử cacbon Thủy phân X trong môi trường axit thu
được ancol Y và axit Z (Y, Z chỉ chứa một loại nhóm chức duy nhất) Số công thức cấu tạo của
X là
LỜI GIẢI CHI TIẾT
+ Theo giả thiết: X là este no, mạch hở có 4 nguyên tử C, tạo bởi axit và ancol Suy ra X có thể
là este no đơn chức, hoặc este no, hai chức
Este no, đơn chức C4H8O2
3 2
HCOOCH(CH ) HCOO(CH ) CH2 2 3 CH COOC H3 2 5 C H COOCH2 5 3
Este no, hai chức C4H6O4
Câu 21: Khi cho chất hữu cơ A (có công thức phân tử C6H10O5 và không có nhóm CH2) tácdụng với NaHCO3 hoặc với Na thì số mol khí sinh ra luôn bằng số mol A phản ứng A và cácsản phẩm B, D tham gia phản ứng theo phương trình hóa học sau:
Tên gọi của E là
C axit 3-hiđroxipropanoic D axit propionic.
LỜI GIẢI CHI TIẾT
+ Theo giả thiết :
+ Phản ứng (1) là phản ứng của nhóm -OH và nhóm -COOH trong A tạo ra este mạch vòng
hai chức Nếu quá chú ý vào (1) thì rất khó để tìm ra được A Chìa khóa để tìm gia cấu tạo của
Trang 14Ở (3) : C H O là HOC H COOH Z là HOC H COONa
Ở (4): C H O là CH COOH T là CH CHO
Kết hợp với (1) suy ra : X là OHC COOC H COOCH CH (M 172)
Câu 23 : Este X cĩ các đặc điểm sau:
- Đốt cháy hồn tồn X tạo thành CO2 và H2O cĩ số mol bằng nhau;
- Thuỷ phân X trong mơi trường axit được chất Y (tham gia phản ứng tráng gương) và chất
Z (cĩ số nguyên tử cacbon bằng một nửa số nguyên tử cacbon trong X)
Phát biểu khơng đúng là:
A Chất Y tan vơ hạn trong nước.
B Đun Z với dung dịch H2SO4 đặc ở 170oC thu được anken
C Chất X thuộc loại este no, đơn chức.
D Đốt cháy hồn tồn 1 mol X sinh ra sản phẩm gồm 2 mol CO2 và 2 mol H2O
LỜI GIẢI CHI TIẾT
+ Đốt cháy hồn tồn X tạo thành CO2 và H2O cĩ số mol bằng nhau, chứng tỏ X là este no,đơn chức CnH2nO2
+ Thuỷ phân X trong mơi trường axit được chất Y (tham gia phản ứng tráng gương) và chất Z(cĩ số nguyên tử cacbon bằng một nửa số nguyên tử cacbon trong X) Suy ra Y là HCOOH, Z
Câu 24 : Hợp chất hữu cơ X cĩ cơng thức phân tử C8H14O4 Từ X thực hiện các phản ứng:(1) X + NaOH X1 + X2 + H2O; (2) X1 + H2SO4 X3 + Na2SO4;
(3) nX3 + nX4 nilon-6,6 + nH2O; (4) 2X2 + X3 X5 + 2H2O
Cơng thức cấu tạo phù hợp của X là
A CH3OOC[CH2]5COOH B CH3OOC[CH2]4COOCH3
C CH3CH2OOC[CH2]4COOH D HCOO[CH2]6OOCH
LỜI GIẢI CHI TIẾT
X là NaOOC(CH ) COONa
X là C H OOC(CH ) COOH Từ (1), (4)
Trang 15-Câu 25 : Ứng với công thức phân tử C8H8O2 có bao nhiêu hợp chất đơn chức, có vòng benzen,
có khả năng phản ứng với dung dịch NaOH ?
LỜI GIẢI CHI TIẾT
+ Theo giả thiết : C8H8O2 là các hợp chất đơn chức, có vòng benzen, có khả năng phản ứng vớidung dịch NaOH Suy ra chúng là là axit hoặc este
+ Có 6 đồng phân là este và 4 đồng phân là axit thỏa mãn tính chất trên :
LỜI GIẢI CHI TIẾT
1 1
Trang 16LỜI GIẢI CHI TIẾT
+ Xà phịng hố X, thu được glixerol và hỗn hợp gồm ba muối (khơng cĩ đồng phân hình học),suy ra X là trieste của glixerol với 3 axit khác nhau và các axit đều khơng cĩ đồng phân hìnhhọc
1 3
nên gốc axit cĩ 1 liên kết π
+ Cĩ 3 bộ gốc axit thỏa mãn, mỗi bộ này tạo thành 3 đồng phân este Suy ra X cĩ 9 đồng phân
tạo ra 3 đồng phân este tạo ra 3 đồng phân este tạo ra 3 đồng phân este
Trong sơ đồ trên, X và Z lần lượt là
A HCOOCH=CH2 và HCHO B CH3COOC2H5 và CH3CHO
C CH3COOCH=CH2 và HCHO D CH3COOCH=CH2 và CH3CHO
)
LỜI GIẢI CHI TIẾT
+ Từ dấu hiệu “1500oC” ở phản ứng (3), suy ra T là CH4, Q là C2H2 Căn cứ vào mối liên hệgiữa các chất trong các phản ứng, ta thấy : Z là CH3CHO Y là CH3COONa, X là
CH3COOCH=CH2
Trang 17Câu 1: Thuỷ 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
A etyl axetat B metyl axetat C metyl propionat D vinyl axetat.
Câu 2: Hỗn hợp E gồm hai este mạch hở là X (C4H6O2) và Y (C4H6O4) Đun nóng E trongdung dịch NaOH, thu được 1 muối cacboxylat Z và hỗn hợp T gồm hai ancol Phát biểu đúnglà
A Hỗn hợp T không hòa tan Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường
Phát biểu nào sau đây sai?
A Nhiệt độ nóng chảy của X1 cao hơn X3
B Dung dịch X3 có thể làm quỳ tím chuyển màu hồng
C Dung dịch X2 hoà tan Cu(OH)2 tạo dung dịch phức chất có màu xanh lam
Y + Z +T(b) X + H2
o Ni,t
E(c) E + 2NaOH
o t
2Y + T
Trang 18-(d) Y + HCl NaCl + F
Khẳng định nào sau đây đúng?
A T là etylen glicol B Y là ancol etylic C Z là anđehit axetic.D T có hai đồng phân Câu 5: Cho chất X có công thức phân tử C4H6O2 và có các phản ứng như sau:
X + NaOH muối Y + Z
Z + AgNO3 + NH3 + H2O muối T + Ag +
T + NaOH Y +
Khẳng định nào sau đây sai?
A Z không tác dụng với Na.
B Không thể điều chế được X từ axit và ancol tương ứng.
t CaO, t
A etyl fomat B metyl acrylat C vinyl axetat D etyl axetat.
Câu 8: Cho sơ đồ sau:
Trong sơ đồ trên, X và Z lần lượt là
A HCOOCH=CH2 và HCHO B CH3COOC2H5 và CH3CHO
C CH3COOCH=CH2 và HCHO D CH 3 COOCH=CH 2 và CH 3 CHO.