Chuyên đề chất béo
Trang 1PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Mục đích của việc dạy học ở trường phổ thông là trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản để trên cơ sở đó mà rèn luyện tư duy cho người học bởi lẽ kiến thức được coi là nguyên liệu của tư duy Việc rèn luyện các kỹ năng và kiến thức cơ bản là vô cùng cần thiết cho mỗi học sinh bởi lẽ đó chính là cơ sở tiền đề cho học sinh có thể tiếp cận những kiến thức mới hơn, đòi hỏi mức độ tư duy cao hơn Đặc biệt với hình thức thi trắc nghiệm khách quan thì kỹ năng giải bài tập là một yếu tố cần thiết, bởi vì thời gian dành cho mỗi câu hỏi là rất ngắn do đó học sinh cần có những phương pháp, kỹ thuật giải toán tối ưu để rút gọn thời gian mà vẫn cho kết quả chính xác Đặc biệt trong những năm gần đây khi đề thi có sự phân hóa rõ các câu hỏi, bài tập theo 4 mức độ nhận thức thì các dạng bài tập kết hợp nhiều dữ kiện xuất hiện càng nhiều và đòi hỏi học sinh phải có tư duy giải tốt mới có thể thực hiện được
Bài tập về chất béo là dạng bài tập cơ bản của chương trình hóa học lớp 12, thường xuất hiện trong các đề thi THPT quốc gia Từ những dạng bài toán đơn giản như: Thủy phân chất béo; đốt cháy chất béo; phản ứng cộng của chất béo không no… để có những bài toán mang tính phân loại thì có thể kết hợp các dữ kiện này vào trong một bài toán Hướng kết hợp này gặp nhiều trong đề thi THPT quốc gia của hai năm gần đây Nhằm giúp học sinh có những định hướng và cách giải phù hợp cho các bài toán về chất béo nâng cao, tôi đã chọn và xây
dựng đề tài: “Phương pháp giải các bài tập chất béo dạng kết hợp nâng cao”.
PHẦN II: NỘI DUNG
I Cơ sở lý thuyết của đề tài
1 Phản ứng thủy phân chất béo.
a Trong môi trường axit.
TQ: (RCOO)3R’ + 3H2O ¬ → 3RCOOH + C3H5(OH)3
- Phản ứng thủy phân chất béo trong môi trường axit là một phản ứng thuận nghịch, sản phẩm thủy phân thu được là axit béo và glixerol
b Trong môi trường kiềm (phản ứng xà phòng hóa).
TQ: (RCOO)3R’ + 3MOH →H+ 3RCOOM + C3H5(OH)3
- Phản ứng thủy phân chất béo trong môi trường kiềm là một phản ứng không thuận nghịch, sản phẩm thủy phân thu được là muối của axit béo và glixerol
- Dễ dàng nhận thấy: số mol chất béo = số mol glixerol tạo thành và số mol kiềm phản ứng gấp 3 lần số mol chất béo hoặc số mol glixerol tạo thành
2 Phản ứng đốt cháy chất béo.
a Tổng quát: CxHyO6 + (x + y/4 – 3) O2 →t o xCO2 + y/2H2O
b Liên hệ giữa số mol CO2, H2O và số mol chất béo:
nchất béo =
1
2 2
−
−
k
n
(với k là tổng số liên kết pi trong phân tử chất béo đó)
c Bảo toàn nguyên tố với oxi
6.nchất béo + 2nO2 = 2nCO2 + nH2O
d Bào toàn khối lượng
mchất béo + mO2 = mCO2 + mH2O
3 Phản ứng cộng của chất béo không no.
Trong một phân tử chất béo có thể có 2 loại liên kết pi
+ Liên kết pi của nhóm COO (có 3 liên kết)
+ Liên kết pi của gốc hiđrocacbon (chỉ có với chất béo không no)
Trong đó các liên kết pi của nhóm COO không có khả năng tham gia phản ứng cộng (Cộng
H2, cộng Br2) Do đó tỉ lệ cộng của chất béo phụ thuộc số liên kết pi của gốc hiđrocacbon
Trang 2Tổng quát một chất béo có tất cả k liên kết pi thì số liên kết pi có thể cộng H2 hoặc cộng Br2 là (k – 3) Như vậy: nBr2 (phản ứng) = (k-3).nchất béo
II Phương pháp giải các bài toàn dạng kết hợp nâng cao.
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn a gam triglixerit X cần vừa đủ 3,26 mol O2, thu được 2,28 mol
CO2 và 39,6 gam H2O Mặt khác, thủy phân hoàn toàn a gam X trong dung dịch NaOH, đun nóng, thu được dung dịch chứa b gam muối Giá trị của b là
Giải:
BTKL: a = 44.2,28 + 39,6 – 32.3,26 = 35,6 gam
BT nguyên tố với O: nX = (2.2,28 + 1.2,2 – 2.3,26)/6 = 0,04 mol
BTKL: mX + mNaOH = mmuối + mglixerol b = 35,6 + 0,04.3.40 – 0,04.92 = 36,72 gam
Bài tập tương tự:
1.1: Đốt cháy hoàn toàn a gam triglixerit X cần vừa đủ 4,83 mol O2, thu được 3,42 mol CO2 và 3,18 mol H2O Mặt khác, cho a gam X phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu được b gam muối Giá trị của b là
1.2: Thủy phân hoàn toàn a gam triglixerit X cần vừa đủ 0,12 mol NaOH, thu được glixerol và
dung dịch chứa m gam muối Đốt cháy hoàn toàn a gam X cần vừa đủ 3,12 mol O2, thu được
CO2 và 2,08 mol H2O Giá trị của m là
Ví dụ 2: Thủy phân hoàn toàn a gam triglixerit X trong dung dịch NaOH, thu được glixerol và
dung dịch chứa m gam hỗn hợp muối (gồm natri stearat, natri panmitat và C17HyCOONa) Đốt cháy hoàn toàn a gam X cần vừa đủ 1,55 mol O2, thu được H2O và 1,1 mol CO2 Giá trị của m là
Giải:
X là chất béo tạo thành từ axit C17H35COOH; C15H31COOH và C17HyCOOH tổng số nguyên
tử C trong X là 55
số mol của X là 1,1/55 = 0,02 mol
Bảo toàn nguyên tố với O: nH2O = 0,02.6 + 2.1,55 – 2.1,1 = 1,02 mol
Bảo toàn khối lượng: a = 1,02.18 + 1,1.44 – 1,55.32 = 17,16 gam
Ta có: X + NaOH muối + glixerol
Bảo toàn khối lượng: m = 17,16 + 0,02.3.40 – 0,02.92 = 17,72 gam
Bài tập tương tự:
2.1: Thủy phân hoàn toàn a gam triglixerit X trong dung dịch NaOH, thu được glixerol và
dung dịch chứa m gam hỗn hợp muối (gồm C17HxCOONa; natri panmitat và C17HyCOONa) Đốt cháy hoàn toàn a gam X cần 3,9 mol O2, thu được H2O và 2,75 mol CO2 Giá trị của m là
2.2: Thủy phân hoàn toàn a gam triglixerit X trong dung dịch NaOH, thu được glixerol và
dung dịch chứa m gam hỗn hợp muối (gồm C17HxCOONa; natri panmitat và C17HyCOONa) Đốt cháy hoàn toàn a gam X cần 4,65 mol O2, thu được H2O và 3,3 mol CO2 Giá trị của m là:
Ví dụ 3 (Đề thi THPT 2019): Đốt cháy hoàn toàn 25,74 gam triglixerit X thu được CO2 và 1,53 mol H2O Cho 25,74 gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ thu được glixerol và m gam muối hữu cơ Mặt khác 25,74 gam X tác dụng tối đa với 0,06 mol Br2 trong dung dịch Giá trị của m là
Giải:
Gọi số mol chất béo là x mol; số mol CO2 là y mol; số liên kết pi trong phân tử chất béo là k
Trang 3- Bảo toàn nguyên tố O: 6x + 2.nO2 = 2.y + 1,53 (1)
- Bảo toàn khối lượng: 25,74 + 32 nO2 = 44y + 27,54 (2)
Lấy PT (1) x 16 trừ PT (2) 96x + 12y = 22,68 (*)
- Số mol chất béo tính theo công thức: x =
1
53 , 1
−
−
k
y
kx – x – y = -1,53 (**)
- Số mol brom phản ứng = (k – 3).x 0,06 = (k – 3).x kx – 3x = 0,06 (***)
Giải hệ (*), (**), (***) ta có: kx = 0,15; x = 0,03; y = 1,65
Số mol chất béo = 0,03 số mol NaOH phản ứng là 0,09 và số mol glixerol tạo thành là 0,03 mol
Bảo toàn khối lượng: mmuối = mchất béo + mNaOH – mglixerol
mmuối = 25,74 + 0,09.40 – 0,03.92 = 26,58 gam
Bài tập tương tự:
3.1: Xà phòng hóa hoàn toàn x mol chất béo A trong dung dịch NaOH vừa đủ, thu được
glixerol và m gam hỗn hợp muối B Đốt cháy hoàn toàn x mol A thu được 2,55 mol H2O và 2,75 mol CO2 Mặt khác, x mol A tác dụng tối đa với 0,1 mol Br2 trong dung dịch Giá trị của
m là
3.2 (Đề thi THPT 2019): Đốt cháy hoàn toàn 17,16 gam triglixerit X, thu được H2O và 1,1 mol CO2 Cho 17,16 gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu được glixerol và m gam muối Mặt khác, 17,16 gam X tác dụng được tối đa với 0,04 mol Br2 trong dung dịch Giá trị của m là
3.3 (Đề thi THPT 2019): Đốt cháy hoàn toàn m gam triglixerit X cần dùng 3,08 mol O2, thu được CO2 và 2 mol H2O Cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu được glixerol và 35,36 gam muối Mặt khác, m gam X tác dụng tối đa với a mol Br2 trong dung dịch Giá trị của a là
3.4 (Đề thi THPT 2019): Đốt cháy hoàn toàn m gam triglixerit X cần vừa đủ 2,31 mol O2, thu được H2O và 1,65 mol CO2 Cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH (vừa đủ), thu được glixerol và 26,52 gam muối Mặt khác, m gam X tác dụng tối đa với a mol Br2 trong dung dịch Giá trị của a là
Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm axit panmitic, axit stearic và triglixerit Y Đốt cháy hoàn toàn m gam
X thu được 1,56 mol CO2 và 1,52 mol H2O Mặt khác, m gam X tác dụng vừa đủ với 0,09 mol NaOH trong dung dịch, thu được glixerol và dung dịch chỉ chứa a gam hỗn hợp muối natri panmitat, natri stearat Giá trị của a là
Giải:
Nhận thấy axit panmitic, axit stearic đều là các axit no, mạch hở đơn chức nên đốt cháy số mol
CO2 = số mol H2O Vậy chênh lệch số mol CO2 và H2O là do Y
Phân tử Y tạo thành từ glixerol và hai chất (axit panmitic, axit stearic) nên tổng số liên kết pi trong phân tử Y là 3
nY = (1,56 – 1,52)/2 = 0,02 mol
Ta có: nNaOH phản ứng = 3.nY + naxit naxit = 0,09 – 0,02.3 = 0,03 mol số mol H2O tạo thành trong phản ứng với NaOH là 0,03 mol
Bảo toàn nguyên tố với O: nO2 cháy = (1,56.2 + 1,52.1 – 0,02.6 – 0,03.2)/2 = 2,23 mol
BTKL: m = 1,56 44 + 1.52 18 – 2,23.32 = 24,64 gam
Sơ đồ: Hỗn hợp X + NaOH a gam muối + glixerol + H2O
Trang 4BTKL: a = 24,64 + 0,09.40 – 0,02.92 – 0,03.18 = 25,86 gam.
Bài tập tương tự:
Câu 4.1: Hỗn hợp X gồm axit panmitic, axit stearic và triglixerit Y Đốt cháy hoàn toàn m
gam X thu được 1,23 mol CO2 và 1,21 mol H2O Mặt khác, m gam X tác dụng vừa đủ với 0,07 mol NaOH trong dung dịch, thu được glixerol và dung dịch chỉ chứa a gam hỗn hợp hai muối của axit béo Giá trị của a là
Ví dụ 5 (Đề thi năm 2020-mã đề 205): Hỗn hợp E gồm axit panmitic, axit stearic và
triglixerit X Cho m gam E tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư, thu được 86,76 gam hỗn hợp hai muối Nếu đốt cháy hết m gam E thì cần vừa đủ 7,47 mol O2, thu được H2O và 5,22 mol CO2 Khối lượng của X trong m gam E là
A 50,04 gam B 53,40 gam C 51,72 gam D 48,36 gam
Giải:
Nhận thấy axit panmitic, axit stearic đều là các axit no, mạch hở đơn chức nên đốt cháy số mol
CO2 = số mol H2O Vậy chênh lệch số mol CO2 và H2O là do Y
Phân tử Y tạo thành từ glixerol và hai chất (axit panmitic, axit stearic) nên tổng số liên kết pi trong phân tử Y là 3
Ta chú ý sơ đồ sau:
Axit C15H31COOH glixerol a mol
+ NaOH dư
Hỗn hợp E Axit C17H35COOH H2O b mol
C15H31COONa x mol Triglixerit (X) a mol 86,76 gam 2 muối
C17H35COONa y mol + 7,47 mol O2 (vừa đủ)
5,22 mol CO2
c mol H2O
Ta có: Số mol chất béo = số mol glixerol tạo thành =
1
2 2
−
−
k
n
a =
2
22 ,
Hay: 2a + c = 5,22 (I)
Chú ý: số mol H2O tạo thành khi phản ứng với NaOH = tổng số mol hai axit số mol nhóm COOH = b mol
Bảo toàn nguyên tố với oxi ta có: 6.a + 2.b + 7,47.2 = 5,22.2 + c.1
Hay: 6a + 2b – c = -4,5 (II)
Áp dụng bảo toàn khối lượng trong phản ứng đốt cháy: m + mO2 = mCO2 + mH2O
Hay: m + 32.7,47 = 44.5,22 + 18.c m = 18.c – 9,36 (III)
Chú ý trong phản ứng với NaOH: số mol NaOH phản ứng = số mol axit + 3.số mol chất béo
Số mol NaOH phản ứng = 3a + b mol
Bảo toàn khối lượng trong phản ứng với NaOH, ta có: mE + mNaOH = mmuối + mgixerol + mH2O Hay: 18c – 9,36 + 40.(3a + b) = 86,76 + 92.a + 18.b
28a + 22b + 18c = 96,12 (IV)
Giải hệ (I), (II), (IV) ta có: a = 0,06 ; b = 0,12; c = 5,1
Đặt số mol muối C15H31COONa là x mol; muối C17H35COONa là y mol
Ta có: x + y = 0,3 (bảo toàn nguyên tố Na) và 278x + 306y = 86,76
Trang 5Giải : x = 0,18 mol và y = 0,12 mol.
Chất béo X có dạng : [(C17H35COO)n(C15H31COO)3-n]C3H5 số mol = 0,06 mol
Với tổng số mol hai axit tính được là 0,12 mol và số mol mỗi muối lần lượt là 0,18 và 0,12 (là bội nguyên lần của 0,06)
Suy ra: chất béo sẽ có dạng: [(C17H35COO)(C15H31COO)2]C3H5 với số mol 0,06
mX = 0,06.834 = 50,04 gam
Bài tập tương tự:
Câu 5.1: Hỗn hợp E gồm axit panmitic, axit stearic và triglixerit X Cho m gam E tác dụng
hoàn toàn với dung dịch NaOH dư, thu được 57,84 gam hỗn hợp hai muối Nếu đốt cháy hết m gam E thì cần vừa đủ 4,98 mol O2, thu được H2O và 3,48 mol CO2 Khối lượng của X trong m gam E là
A 32,24 gam B 25,60 gam C 33,36 gam D 34,48 gam
Câu 5.2: Hỗn hợp E gồm axit panmitic, axit stearic và triglixerit X Cho m gam E tác dụng
hoàn toàn với dung dịch NaOH dư, thu được 58,96 gam hỗn hợp hai muối Nếu đốt cháy hết m gam E thì cần vừa đủ 5,1 mol O2, thu được H2O và 3,56 mol CO2 Khối lượng của X trong m gam E là
A 32,24 gam B 25,60 gam C 33,36 gam D 34,48 gam
III Các bài tập tham khảo tổng hợp.
Câu 1: Thủy phân hoàn toàn triglixerit X trong dd NaOH, thu được glixerol, natri stearat và
natri oleat Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần vừa đủ 3,22 mol O2, thu được H2O và 2,28 mol
CO2 Mặt khác, m gam X tác dụng tối đa với a mol Br2 trong dung dịch Giá trị của a là
Câu 2: Thủy phân hoàn toàn a mol triglixerit X trong dung dịch NaOH vừa đủ, thu được
glixerol và m gam hỗn hợp muối Đốt cháy hoàn toàn a mol X thu được 1,375 mol CO2 và 1,275 mol H2O Mặt khác, a mol X tác dụng tối đa với 0,05 mol Br2 trong dung dịch Giá trị của m là
Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam triglixerit X cần vừa đủ 69,44 lít khí O2 (đktc) thu được khí
CO2 và 36,72 gam H2O Đun nóng m gam X trong 150 ml dung dịch NaOH 1M, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu được a gam chất rắn khan Biết m gam X tác dụng vừa đủ với 12,8 gam Br2 trong dung dịch Giá trị của a là
A 33,44 B 36,64 C 36,80 D 30,64
Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,02 mol một triglixerit X bằng lượng oxi (vừa đủ) thu được 1,14
mol CO2 Mặt khác, 0,02 mol X tác dụng vừa đủ với 0,08 mol Br2 trong dung dịch Thể tích khí O2 (ở đktc) đã dùng là
A 35,616 lít B 22,848 lít C 36,288 lít D 36,064 lít
Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn m gam triglixerit X cần vừa đủ 26,208 lít O2 (đktc) Sau phản ứng toàn bộ sản phẩm cháy dẫn qua bình chứa dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 82,5 gam kết tủa đồng thời khối lượng bình tăng thêm 50,34 gam Mặt khác, thực hiện xà phòng hóa hoàn toàn
m gam X với dung dịch NaOH vừa đủ thu được a gam muối Giá trị của a là
A 13,32 gam B 12,90 gam C 13,89 gam D 13,23 gam
Câu 6: Đốt cháy a mol X (là trieste của glixerol với các axit đơn chức, mạch hở), thu được b
mol CO2 và c mol H2O (b – c = 4a) Hiđro hóa m1 gam X cần 3,584 lít khí H2 (đktc), thu được 20,8 gam este Y Thủy phân m1 gam X trong dung dịch chứa 0,3 mol NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được m2 gam chất rắn Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của m2 là
Câu 7: Xà phòng hóa hoàn toàn x mol chất béo A trong dung dịch NaOH vừa đủ, thu được
glixerol và m gam hỗn hợp muối B Đốt cháy hoàn toàn x mol A thu được 2,55 mol H2O và
Trang 62,75 mol CO2 Mặt khác, x mol A tác dụng tối đa với 0,1 mol Br2 trong dung dịch Giá trị của
m là
Câu 8: Đốt cháy hoàn toàn m gam một triglixerit X cần vừa đủ 9,24 mol O2, sinh ra 6,60 mol
CO2 Nếu thủy phân hoàn toàn m gam X trong dung dịch NaOH đun nóng, thu được dung dịch chứa 106,08 gam muối Mặt khác, a mol X làm mất màu vừa đủ 0,72 mol brom trong dung dịch Giá trị của a là
A 0,360 B 0,120 C 0,240 D 0,144
Câu 9: Thủy phân hoàn toàn chất béo X trong môi trường axit, thu được glixerol và hỗn
hợp hai axit béo gồm axit oleic và axit linoleic Đốt cháy m gam X cần vừa đủ 35,392 lít
O2 (đktc), thu được 50,16 gam CO2 Mặt khác, m gam X tác dụng tối đa với V ml dung dịch Br2 1M Giá trị của V là
A 80 B 100 C 120 D 160
Câu 10: Xà phòng hóa hoàn toàn m gam hỗn hợp E gồm các triglixerit bằng dung dịch
NaOH thu được glixerol và hỗn hợp X gồm ba muối: C17HxCOONa, C15H31COONa,
C17HyCOONa có tỉ lệ mol tương ứng là 3:4:5 Hidro hóa hoàn toàn m gam hỗn hợp E thu được 68,96 gam hỗn hợp Y Nếu đốt cháy hoàn toàn m gam E cần vừa đủ 6,14 mol O2 Giá trị của m là
A 68,40 B 60,20 C 68,80 D 68,84
PHẦN III: KẾT LUẬN
Việc củng cố, nâng cao kiến thức và rèn luyện kỹ năng cho học sinh là việc cần thực hiện thường xuyên trong quá trình dạy học hoá học Một trong những vấn đề quan trọng khi làm bài thi trắc nghiệm khách quan là học sinh phải có được những kiến thức và kỹ năng làm bài cần thiết để đơn giản và giải nhanh bài toán
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng trong quá trình thực hiện đề tài này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các quý vị đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Xuân Trường; Trắc nghiệm và sử dụng trắc nghiệm trong dạy học hóa học ở trường phổ thông Nhà xuất bản Đại học sư phạm, năm 2006.
[2] Nguyễn Xuân Trường; Phương pháp dạy học hóa học ở trường phổ thông Nhà xuất bản
giáo dục, năm 2006
[3] Bộ giáo dục và đào tạo; Đề thi chính thức THPT Quốc gia, năm 2015, 2016, 2017, 2018,
2019, 2020