CHUYỀN ĐỀ: MUỐI AMONI Cơ sở lý thuyết: + Muối amoni là hợp chất ion thu được khi cho một chất cĩ tính axit tác dụng với hợp chất cĩ tính bazơ amoniac hoặc các amin + Các muối amoni cĩ
Trang 1CHUYỀN ĐỀ: MUỐI AMONI
Cơ sở lý thuyết:
+ Muối amoni là hợp chất ion thu được khi cho một chất cĩ tính axit tác dụng với hợp chất cĩ tính bazơ (amoniac hoặc các amin)
+ Các muối amoni cĩ thể là hợp chất lưỡng tính hoặc chỉ cĩ tính axit
+ Trong các muối amoni thường chứa 4 nguyên tố cơ bản là: C, H, O, N Tuy nhiên sự tồn tại của chúng trong muối lại rất đa dạng như: RCOO; NH4; RNH3; ( )R NH2 2; ( )R NH3 ; HCO3;
2
3
CO ; NO3 Điều này gây khĩ khăn khi xác định cơng thức cấu tạo dạng ion đúng của muối amoni
Để dễ hình dung ta cĩ thể bắt đầu bằng 4 dạng muối amoni cơ bản sau:
Dạng 1: Muối amoni tạo thành từ axit hữu cơ với amoniac hoặc amin: là sự kết hợp giữa gốc COO - với các gốc mang điện tích dương NH4; RNH3; ( )R NH2 2; ( )R NH3
Ví dụ 1:
2 7 2
: :
amoni axetat
n n metyl amoni fomat
CTPT C H O N
Đặc điểm nhận dạng: (1) Cơng thức tổng quát: C n H 2n+3O 2 N; (2) 2. 2 - 0
2
; (3) Sản phẩm thu được là khí hĩa xanh quỳ tím và muối của hợp chất hữu cơ
Bài tập minh họa 1: X, Y là hai hợp chất cĩ cùng cơng thức phân tử C2 H 7 O 2 N Cho X, Y tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 5,6 lit hỗn hợp khí X (đều hĩa xanh quỳ tím ẩm) cĩ tỉ khối so với
H 2 là 11,3 và hỗn hợp hai muối A và B (M A > M B ) Xác định phần trăm khối lượng của A trong hỗn hợp muối
Hướng dẫn giải
Theo đặc điểm của dạng (1) ta xác định được hai chất X, Y và phản ứng xảy ra như sau:
0, 25
y mol y mol
0,15
0,1
0,15.82
0,15.82 0,1.68
CH COONa m
Bài tập minh họa 2: X là hợp chất hữu cơ cĩ cơng thức phân tử C3 H 9 O 2 N Biết X tác dụng với dung dịch NaOH thu được chất hữu cơ Y làm xanh quỳ tím ẩm và các chất vơ cơ X cĩ bao nhiêu cơng thức cấu tạo phù hợp ?
Hướng dẫn giải
Theo đặc điểm của dạng (1) ta xác định được các cơng thức cấu tạo của X và phản ứng xảy ra như sau:
amoniac
metyl amin
etyl amin
dimetyl amin
4
Có côngthứccấutạo phùhợp
Trang 2Dạng 2: Muối amoni tạo thành từ axit nitric (HNO 3 ) với amin, là sự kết hợp giữa gốc NO với 3 -các gốc mang điện tích dương NH4; RNH3; ( )R NH2 2; ( )R NH3
Ví dụ 1:
6 3 2
2 8 3 2
3 2 5 2 2 5 3 3
2 4 3 2
: :
Metyl amoni nitrat
n n Etyl amoni nitrat
CTPT C H O N
Đặc điểm nhận dạng: (1) Công thức tổng quát: C n H 2n+4O 3 N 2; (2) 2. 2 - 0
2
phẩm thu được là khí hóa xanh quỳ tím và muối của hợp chất vô cơ
Bài tập minh họa 1: X là hợp chất có cùng công thức phân tử C2 H 8 O 3 N 2 Cho X tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 3,36 lit khí Y (hóa xanh quỳ tím ẩm) và dung dịch chứa m gam muối Tính giá trị của m
Hướng dẫn giải
Theo đặc điểm của dạng (2) ta xác định được công thức cấu tạo của X và phản ứng xảy ra như sau:
3
0,15.85 12, 75
Bài tập minh họa 2: X là hợp chất có cùng công thức phân tử CH8 O 6 N 4 Cho X tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 4,48 lit (đktc) hợp chất hữu cơ đa chức Y (hóa xanh quỳ tím ẩm) và dung dịch chứa m gam muối Tính giá trị của m
Hướng dẫn giải
Theo đặc điểm của dạng (2) ta xác định được công thức cấu tạo của X và phản ứng xảy ra như sau:
2( 3 3 2) 2 2 2 2 2 3 2 2
0,4.85 34
Nhận xét: Ở bài này ta thấy k = 0; còn dấu hiệu O6 N 4 là hai lần của O 3 N 2 nên ta suy đoán X là hợp chất có hai gốc nitrat
Dạng 3: Muối amoni tạo thành từ axit cacbonic (H 2 CO 3 ) với amin, là sự kết hợp giữa gốc HCO 3 -với các gốc mang điện tích dương NH4; RNH3; ( )R NH2 2; ( )R NH3
Ví dụ 1:
2 7 3
3 9 3
2 3 2 5 2 2 5 3 3
2 3 3
: :
Metyl amoni hidrocacbonat
n n Etyl amoni hidrocacbonat
CTPT C H O N
Đặc điểm nhận dạng: (1) Công thức tổng quát: C n H 2n+3O 3 N; (2) 2. 2 - 0
2
phẩm thu được là khí hóa xanh quỳ tím và muối của hợp chất vô cơ
Lưu ý: Với dạng này tuy trong phân tử chỉ chứa 1 điện tích (+) và 1 điện tích (-) nhưng phân tử
muối amoni vẫn phản ứng với 2NaOH (vì gốc HCO có khả năng tác dụng với NaOH thêm một lần 3 -nữa)
Bài tập minh họa 1: X là hợp chất có cùng công thức phân tử C2 H 7 O 3 N Cho X tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 5,6 lit khí Y (đktc) (hóa xanh quỳ tím ẩm) và dung dịch chứa m gam muối Giá trị của m là:
Hướng dẫn giải
Theo đặc điểm của dạng (3) ta xác định được công thức cấu tạo của X và phản ứng xảy ra như sau:
Trang 32 3
Dạng 4: Muối amoni tạo thành từ axit cacbonic (H 2 CO 3 ) với amin, là sự kết hợp giữa gốc CO 3 2-với các gốc mang điện tích dương NH4; RNH3; ( )R NH2 2; ( )R NH3
Ví dụ 1:
3 12 3 2
5 16 3 2
2 3 2 5 2 2 5 3 2 3
2 6 3 2
:
Metyl amoni cacbonat
n n Etyl amoni cacbonat
CTPT C H O N
Đặc điểm nhận dạng: (1) Công thức tổng quát: C n H 2n+6O 3 N 2; (2) 2. 2 - 1
2
Sản phẩm thu được là khí hóa xanh quỳ tím và muối của hợp chất vô cơ
Bài tập minh họa 1: X là hợp chất có cùng công thức phân tử C2 H 10 O 3 N 2 Cho X tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 8,96 lit hỗn hợp 2 khí Y (đktc) (hóa xanh quỳ tím ẩm) và dung dịch chứa
m gam muối Giá trị của m là:
Hướng dẫn giải
Theo đặc điểm của dạng (4) ta xác định được công thức cấu tạo của X và phản ứng xảy ra như sau:
2 3
0,4
2 0, 4 0, 2
0, 2.106 21, 2
Na CO mol
Các lưu ý và hệ quả của 4 dạng muối amoni Thứ nhất: Các đặc điểm nhận dạng của 4 loại muối amoni trên được áp dụng cho các phân tử
muối được tạo ra từ các hợp chất hữu cơ no
Hệ quả 1: Khi thêm liên kếtvào phân tử có thể làm đặc điểm nhận dạng bị thay đổi đôi chút
Bài tập minh họa 1: X là hợp chất hữu cơ có công thức phân tử C3 H 7 O 2 N Biết X tác dụng với dung dịch NaOH thu được 2,24 lit (đktc) chất Y làm xanh quỳ tím ẩm và m gam muối của axit cacboxylic Giá trị của m là:
Hướng dẫn giải
Đây là muối amoni dạng (1) vì trong công thức vẫn giữ được yếu tố đặc trưng là: C x H yO 2 N và thu được sản phẩm hóa xanh quỳ tím Tuy nhiên giá trị 2. 2 - 1
2
vì khi thêm 1 liên kết ta đã làm cho số nguyên tử H giảm xuống dẫn đến giá trị k tăng theo
Thứ hai: Các đặc điểm nhận dạng trên được tách biệt cho từng loại muối, nhưng đôi khi đề cho
một dạng muối có sự kết hợp của 2 dạng amoni trong số 4 dạng muối amoni cơ bản trên
Hệ quả 2: Các yếu tố nhận dạng trên bị thay đổi khá nhiều, các bạn phải nắm thật rõ 4 dạng
trên mới có thể nhận ra
Ví dụ: Khi cho một amin hai chức H2 N-CH 2 -NH 2 kết hợp với hai loại axit là axit nitric (HNO 3 ) và axit cacbonic (H 2 CO 3 ) ta sẽ được một muối amoni hỗn tạp như sau:
( ) ( ) ( ) ( )
O N H N CH NH HCO Như vậy đây là sự kết hợp dạng (2) và (3) Giờ ta cho muối trên tác dụng với dung dịch NaOH xem thu được kết quả như thế nào nhé:
( ) ( ) ( ) ( )
Trang 4Ví dụ: Khi cho một aminoaxit như glyxin H2 NCH 2 COOH kết hợp với axit fomic HCOOH và metyl amin CH 3 NH 2 ta sẽ thu được một muối hỗn tạp như sau:
( ) ( ) ( ) ( )
Như vậy đây là dạng (1) nhưng có sự tham gia của một aminoaxit Giờ ta cho muối trên tác dụng với dung dịch NaOH xem thu được kết quả như thế nào nhé:
( ) ( ) ( ) ( )
Hướng dẫn giải các bài toán muối amoni thuộc chuyên đề 1
Câu 12 Cho hỗn hợp X gồm muối A (C5H16O3N2) và B (C4H12O4N2) tác dụng với một lượng dung dịch NaOH vừa đủ, đun nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi cô cạn thu được m gam hỗn hợp Y gồm hai muối D và E (MD < ME) và 4,48 lít hỗn hợp Z gồm hai amin no, đơn chức đồng đẳng kế tiếp có tỉ khối hơi đối với H2 là 18,3 Khối lượng của muối E trong hỗn hợp Y là (Sở
GD-ĐT Thanh Hóa)
Hướng dẫn giải
(A): C 5 H 16 O 3 N 2 (có k = -1 ) Dự đoán (A) là muối amoni của gốc cacbonat (CO32) kết hợp với hai gốc mang điện tích dương Dạng (4)
(B): C 4 H 12 O 4 N 2 (có k = 0) Dự đoán (B) là muối amoni của axit hữu cơ hai chức kết hợp với gốc mang điện tích dương Dạng (1)
2 5 2
:
:
M
C H NH y
0, 2
x y
0,12
0, 08
x y
Các phản ứng xảy ra như sau:
2 3
2 5 3 2 3 2 2 2 5 2 2 3 2 2
0, 04.106 4, 24
2
0, 06.134 8, 04
Vì đề yêu cầu tính khối lượng của muối có phân tử khối nhỏ hơn chọn B
Câu 13 Hỗn hợp E gồm chất X (C3H10N2O4) và chất Y (C3H12N2O3), X là muối của axit hữu cơ đa chức, Y là muối của axit vô cơ Cho m gam E tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng, thu được 0,06 mol hai chất khí (có tỉ lệ mol 1 : 5) và dung dịch chứa 3,46 gam muối Giá trị của m là
(Chuyên Hạ Long)
Hướng dẫn giải Nhận xét : Trong đề cho tỉ lệ mol 2 khí là 1 :5 Ta có thể dự đoán bài toán này có nhiều trường
hợp, quan trọng chúng ta phải chọn trường hợp sao cho tỉ lệ mol khí sinh ra như đề yêu cầu : + Xét (X) (C 3 H 10 N 2 O 4 ) là muối của axit hữu cơ đa chức Dạng (1)Các công thức cấu tạo của (X) là : CH NH OOC COONH hoặc 3 3 4 H NOOC CH4 2COONH 4
+ Xét (Y) (C 3 H 12 N 2 O 3 ) là muối của axit vô cơ có đặc điểm N2 O 3 và k = -1 Dạng (4)Các công thức cấu tạo của (Y) là : (CH NH3 3 2) CO hoặc3 C H NH CO NH2 5 3 3 4
Vì khi tác dụng với dung dịch NaOH chỉ thu được hai khíCác cặp chất của X và Y xảy ra các trường hợp sau
Trường hợp 1 : (X) là CH NH OOC COONH và (Y) 3 3 4 (CH NH3 3 2) CO 3
Trang 53 3 4 3 2 3 2 2
3
: 2
:
2
khí
3 2
3
2 0,05
CH NH NH
Nếu TH1 khơng phù hợp với yêu cầu đề bài các em cĩ thể xét hai trường hợp sau
Trường hợp 2 : (X) là H NOOC CH4 2COONH và (Y) 4 (CH NH3 3 2) CO 3
Trường hợp 3 : (X) là H NOOC CH4 2COONH và (Y) 4 C H NH CO NH2 5 3 3 4
Câu 14 Đun nĩng 41,49 gam hỗn hợp E gồm chất X (C2H8O2N2) và tripeptit Y (C7H13N3O4) trong
350 ml dung dịch HCl 2M thu được dung dịch T chứa ba muối và HCl dư Cho dung dịch T tác dụng vừa đủ với 508 ml dung dịch NaOH 2,5M thu được dung dịch chứa m gam muối Giá trị m
là : (Sở GD-ĐT Nam Định)
Hướng dẫn giải Nhận xét : Chất X cĩ dấu hiệu của dạng (1) vì trong cơng thức chỉ cĩ 2 nguyên tử O, tuy nhiên số
nguyên tử N lại hơn 1 so với dạng (1), vậy ta cĩ thể suy đốn 1 nhĩm chức amin khơng tạo muối amoni Các cơng thức cĩ thể của X là :
( ) ( )
(muối tạo bởi glyxin với amoniac) hoặc
( ) ( )
tạo bởi amin hai chức H 2 NCH 2 NH 2 với axit fomic HCOOH)
Chất Y là tripeptit nên dễ dang xác định được cơng thức cấu tạo là Ala(gly) 2
Chất Y khi tác dụng với dung dịch HCl sinh ra hai muối Vậy cơng thức cấu tạo thỏa của X phải là
( ) ( )
để tạo thêm một muối thỏa yêu cầu đề cho là 3 muối Từ các lập luận trên
ta cĩ sơ đồ bài tốn như sau
2
4
41
:1,27 :
9
&
H NCH COONH a mol
Ala gly b mol
gam
Có phươngtrình a b vì ta đã quy peptit về
: Muối 41,49 0,3.18 0,7.36,5 1,27.40 1,27.18 0,12.17 98,34
Câu 15 Cho 18,5 gam chất hữu cơ X (cĩ cơng thức phân tử C3H11N3O6) tác dụng với 400 ml dung
dịch NaOH 1M tạo thành nước, một chất hữu cơ đa chức bậc một và m gam hỗn hợp các muối vơ
cơ Giá trị của m là
Hướng dẫn giải Nhận xét: k = 0, chất hữu cơ đa chức bậc một là amin đa chức, mặt khác thu được hỗn hợp các
muối vơ cơ Vậy X là sự kết hợp của dạng (2) và dạng (3) 18,5 0,1; 0,4.1 0,4
185
Trang 6( ) ( ) ( ) ( )
amin haichức muốivôcơ
0,1.85 0,1.106 19,1
Muối
Câu 17 Đun nĩng 16,24 gam hỗn hợp gồm hai chất hữu cơ cĩ cơng thức phân tử C4H12O4N2 và
C3H7NO2 (tỉ lệ mol tương ứng 3 : 4) với dung dịch KOH (dùng dư 20% so với lượng phản ứng), cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam rắn khan và hỗn hợp khí cĩ tỉ khối so vơi He bằng 6,35 Giá trị của m là
Hướng dẫn giải
Nhận xét: C4 H 12 O 4 N 2 là dạng (1) với O 4 N 2 là hai lần của O 2 N, vậy các cơng thức cấu tạo cĩ thể là:
( ) ( ) ( ) ( )
H N OOC COO H NC H
( ) ( ) ( ) ( )
CH NH OOC CH COO H NCH
( ) ( ) ( ) ( )
Số mol khí sinh ra luơn là 0,12 mol
C 3 H 7 NO 2 là dạng (1)
( ) ( )
sinh ra 0,08 mol khí hoặc amino axit
H 2 NC 2 H 4 COOH khơng tạo thành chất khí
Ta cĩ: n KOH phảnứng 2.0,06 0,08 0,2 mol 2
0,2 120
100
H O tạothành
KOH đãdùng
Vấn đề đặt ra: + Nếu C3 H 7 O 2 N tạo ra khí Tổng số mol khí = 0,12 + 0,08 = 0,2 mol
2
Hỗnhợp KOH Muối Khí H O
m m m m m m Muối 16,24 0,24.56 0,2.18 0,2.(4.6,35) 21 gam
+ Nếu C 3 H 7 O 2 N khơng tạo ra khí Tổng số mol khí = 0,12
2
Hỗnhợp KOH Muối Khí H O
m m m m m m Muối 16,24 0,24.56 0,2.18 0,12.(4.6,35) 23,032
Câu 19 Cho 40,1 gam hỗn hợp X gồm Y (C5H16O3N2) và Z (C5H14O4N2) tác dụng hồn tồn với dung dịch KOH, thu được 7,84 lít một amin no đơn chức ở thể khí (đktc) và dung dịch T Cơ cạn T, thu được hỗn hợp G gồm ba muối khan (trong đĩ cĩ 2 muối cĩ số cacbon bằng nhau) Phần trăm
khối lượng của muối cĩ phân tử khối nhỏ nhất gần nhất với giá trị (Chuyên Bến Tre)
Hướng dẫn giải Nhận xét: Y (C5 H 16O 3 N 2) cĩ k = -1 Dạng (4) Vì chỉ thu được một amin Cơng thức cấu tạo của Y là : C H NH2 5 32CO3
Z (C 5 H 14 O 4 N 2 ) cĩ k = 0 Dạng (1) Vì chỉ thu được một amin, 3 muối Cơng thức
cấu tạo của Y là :
( ) ( ) ( ) ( )
HCOO H N CH COO H N C H
2
Trang 7( ) ( ) ( ) ( )
0,15.68 10,2
50,95
HCOONa muoái
BTKL m
gam
10,2
39,75
HCOONa
m