Dạng bài tập tính axit của axit cacboxylic - Hoá học lớp 11

Dạng bài tập tính axit của axit cacboxylic

Với Dạng bài tập tính axit của axit cacboxylic Hoá học lớp 11 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập tính axit của axit cacboxylic từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 11.

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

1. Phản ứng với dung dịch kiềm :

    axit đa chức: R(COOH)_x + xNaOH → R(COONa)_x + xH₂O

    axit đơn chức: RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

Nếu bài toán cho một hay một hỗn hợp các axit cacboxylic thuộc cùng một dãy đồng đẳng tác dụng với NaOH theo tỉ lệ mol 1:1 hoặc tác dụng với dung dịch Ba(OH)₂ theo tỉ lệ mol 2:1 thì đó là các axit đơn chức.

        n_NaOH = ( m_muối – m_axit)/ 22 → x = n_NaOH/ n_axit

        n_Ba(OH)2 = (m_muối – m_axit)/ 133 → x= 2. n_Ba(OH)2/n_axit

Lưu ý:

    + Nếu là axit no, đơn chức, mạch hở ta có thể đặt CTTQ là C_nH_2n+1COOH ( n≥0) hoặc C_mH_2mO₂ (m ≥1)

    + Axit fomic có phản ứng tráng bạc do có nhóm chức anđehit trong phân tử.

    + Khối lượng chất rắn sau phản ứng: m_Rắn = m_muối + m_NaOH/Ba(OH)2

2. Phản ứng với kim loại :

Axit cacboxylic có thể phản ứng với các kim loại hoạt động mạnh (Na, K, Ba, Ca, Mg, Al…)

Bản chất phản ứng là sự oxi hóa kim loại bằng tác nhân H⁺ :

–COOH + Na → –COONa + 1/2 H₂

3. Phản ứng với muối :

Axit cacboxylic có thể phản ứng được với một số muối của axit yếu hơn như muối cacbonat, hiđrocacbonat :

2(-COOH) + CO₃^2- → 2(-COO^-) + CO₂ + H₂O

-COOH + HCO₃^- → -COO^- + CO₂ + H₂O

Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho 2,46 gam hỗn hợp X gồm HCOOH, CH₃COOH, C₆H₅OH, H₂NCH₂COOH tác dụng vừa đủ với 40 ml dung dịch NaOH 1M. Tổng khối lượng muối khan thu được sau khi phản ứng là :

Hướng dẫn:

Bản chất của phản ứng giữa hỗn hợp X và NaOH là phản ứng của nguyên tử H linh động trong nhóm –OH của phenol hoặc nhóm –COOH của axit với ion OH^- của NaOH. Sau phản ứng nguyên tử H linh động được thay bằng nguyên tử Na.

Cách 1 : Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng :

Sơ đồ phản ứng :

        X + NaOH → Muối + H₂O (1)

mol:            0,04                0,04

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :

m _muối = m_X + m_NaOH - m_H2O = 2,46 + 0,04.40 - 0,04.18 = 3,34g

Cách 2 : Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng :

Cứ 1 mol NaOH phản ứng thì có 1 mol H được thay bằng 1 mol Na nên khối lượng tăng là 23 – 1 = 22 gam. Suy ra có 0,04 mol NaOH phản ứng thì khối lượng tăng là 22.0,04=0,88 gam.

Vậy khối lượng muối = khối lượng X + khối lượng tăng thêm = 2,46 + 0,88 = 3,34 gam.

Bài 2: Cho Na dư tác dụng với a gam dung dịch CH₃COOH. Kết thúc phản ứng, thấy khối lượng H₂ sinh ra là 11a/240 gam. Vậy nồng độ C% dung dịch axit là :

Hướng dẫn:

Chọn a = 240 gam.

Phương trình phản ứng :

        2CH₃COOH + 2NaOH → 2CH₃COONa + H₂ (1)

        2H₂O + 2Na → 2NaOH + H₂ (2)

Từ (1), (2) suy ra : n_CH3COOH + n_H2O ⇒ 0,04C + (240-2,4C)/18 = 2,5.5 ⇒ C=25

Bài 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 :

Hướng dẫn:

Đặt CTTQ của axit hữu cơ X đơn chức là RCOOH.

        2RCOOH + CaCO₃ → (RCOO)₂Ca + CO₂ + H₂O (1)

mol :      x →                          0,5x

Theo (1) và giả thiết, kết hợp với phương pháp tăng giảm khối lượng ta có :

(2R + 44.2 + 40).0,5x – (R + 45)x = 7,28 - 5,76

⇒ x = 0,08 ⇒ R + 45 = 5,76/0,08 = 72 ⇒ R = 27 (C₂H₃–).

Vậy CTPT của A là C₂H₃COOH hay CH₂=CH-COOH.

Bài 4: Một hỗn hợp gồm 2 axit cacboxylic no, đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng của axit axetic. Lấy m gam hỗn hợp rồi thêm vào đó 75ml dung dịch NaOH 0,2M. Sau đó phải dùng 25ml dung dịch HCl 0,2M để trung hoà NaOH dư. Sau khi đã trung hoà đem cô cạn dung dịch đến khô thu được 1,0425g hỗn hợp muối khan.

a) Viết CTCT của 2 axit. Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

b) Tính giá trị của m.

Hướng dẫn:

a. Gọi CT của 2 axit là: RCOOH

Phương trình phản ứng: RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

        NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Số mol NaOH ban đầu: n_{NaOH bd} = 0,075. 0,2 = 0,015 mol.

Số mol NaOH dư: n_{NaOH dư} = 0,005 mol; ⇒ n_pư = 0,015 – 0,005 = 0,01 (mol)

Khối lượng muối thu được: m_muối = 58,5.0,005 + 0,01.(R + 67) = 1,0425

⇒ R = 8 ⇒ CTCT của 2 axit: HCOOH và CH₃COOH

b. Khối lượng của 2 axit là: m = (8 + 67).0,01 = 7,5 g

Bài 5: Hòa tan 13,4 g hỗn hợp hai axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở vào nước được 50 g dung dịch A. Chia A thành 2 phần bằng nhau. Cho phần thứ nhất phản ứng hoàn toàn với lượng dư bạc nitrat trong dung dịch amoniac, thu được 10,8 g bạc. Phần thứ 2 được trung hòa bằng dung dịch NaOH 1M thì hết 100ml. Xác định công thức của hai axit, tính % khối lượng của mỗi axit trong hỗn hợp.

Hướng dẫn:

    + Hỗn hợp hai axit có phản ứng tráng bạc, vậy trong hỗn hợp có axit fomic

        HCOOH + 2AgNO₃ + 4NH₃ + H₂O → (NH₄)₂CO₃ + 2NH₄NO₃ + 2Ag

Trong một nửa A ( khối lượng 6,7 g ) có số mol HCOOH = ½ số mol Ag = 0,05 mol.

Khối lượng HCOOH = 2,3 gam; RCOOH = 4,4 gam.

Phần trăm khối lượng HCOOH = 34,33%;

RCOOH = 65,67%

    + Trung hòa phần 2

        RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

        HCOOH + NaOH → HCOONa + H₂O

Số mol hai axit = số mol NaOH = 0,1 (mol)

Số mol RCOOH = 0,1 – 0,05 = 0,05 (mol)

Vậy M_RCOOH = 88 (g/mol). CTPT của RCOOH: C4H8O₂

CTCT: C₃H₇COOH

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: 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. CTCT X là

A. CH₂=CH-COOH        B.CH₃COOH.

C. HC≡C-COOH.        D. CH₃-CH₂-COOH

Lời giải:

Đáp án: A

2RCOOH + CaCO₃ → (RCOO)₂Ca + CO₂↑ + H₂O

n_X = (7,28-5,76)/38 = 0,04 mol; M_X = 5,76/0,04.2 = 72

⇒ Axit X là: CH₂=CH-COOH

Bài 2: Cho 3,6 gam axit cacboxylic no, đơn chức X tác dụng hoàn toàn với 500 ml dd gồm KOH 0,12M và NaOH 0,12M. Cô cạn dd thu được 8,28 gam hh chất rắn khan. CTPT của X là

A. C₂H₅COOH.         B. CH₃COOH.        C. HCOOH.        D. C₃H₇COOH.

Lời giải:

Đáp án: B

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

RCOOH + KOH → RCOOK + H₂O

n_axit = n_H2O (3,6+0,06.40+0,06.56-8,28)/(18 ) = 0,06 mol; M_X = 3,6/0,06 = 60 ⇒ Axit là CH₃COOH.

Bài 3: Cho 16,4 gam hỗn hợp X gồm 2 axit cacboxylic no, đơn chức là đồng đẳng kế tiếp nhau phản ứng hoàn toàn với 200 ml dung dịch NaOH 1M và KOH 1M, thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y, thu được 31,1 gam hỗn hợp chất rắn khan. Công thức của 2 axit trong X là:

A. C₂H₄O₂ và C₃H₄O₂        B. C₂H₄O₂ và C₃H₆O₂

C. C₃H₄O₂ và C₄H₆O₂        D. C₃H₆O₂ và C₄H₈O₂.

Lời giải:

Đáp án: B

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

RCOOH + KOH → RCOOK + H₂O

n_axit = n_H2O (16,4+0,2.40+0,2.56-31,1)/(18 ) = 0,25 mol; M_X = 16,4/0,25 = 65,6 ⇒ n_tb = 2,4

Bài 4: Hỗn hợp X gồm hai axit hữu cơ no, đơn chức, mạch hở. Trung hoà 8,3 gam X bằng dung dịch NaOH rồi cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 11,6 gam muối khan. Mặt khác, nếu cho 8,3 gam X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃ thì thu được 21,6 gam bạc. Công thức của 2 axit là:

A. HCOOH; C₂H₅COOH        B. HCOOH; CH₃COOH

C. C₂H₅COOH; C₃H₇COOH        D. CH₃COOH; C₂H₅COOH

Lời giải:

Đáp án: B

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

n_X = (11,6-8,3)/22 = 0,15 mol; X tác dụng với AgNO₃ /NH₃ ⇒ có một axit là HCOOH

HCOOH + 2AgNO₃ + 4NH₃ + H₂O → (NH₄)₂CO₃ + 2NH₄NO₃ + 2Ag

n_HCOOH = 21,6/4.108 = 0,05 mol ⇒ n_axit = 0,15 – 0,05 = 0,1 mol; m_axit = 8,3 – 0,05.46 = 6 ⇒ M_axit = 60 ⇒ axit là CH₃COOH

Bài 5: Hỗn hợp X chứa ba axit cacboxylic đều đơn chức, mạch hở, gồm một axit no và hai axit không no đều có một liên kết đôi (C=C). Cho m gam X tác dụng vừa đủ với 150 ml dung dịch NaOH 2M, thu được 25,56 gam hỗn hợp muối. Đốt cháy hoàn toàn m gam X, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy bằng dung dịch NaOH dư, khối lượng dung dịch tăng thêm 40,08 gam. Tổng số mol hai axit cacboxylic không no trong m gam X là

A. 0,1 mol        B. 0,15 mol        C. 0,2 mol        D. 0,25 mol

Lời giải:

Đáp án: B

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

C_nH_2nO₂ + 3n/2 O₂ → n CO₂ + nH₂O

C_nH_2n-2O₂ + (3n-1)/2 O₂ → n CO₂ + (n -1) H₂O

CO₂ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

n_X = 0,3 mol ⇒ m_X = 25,56 – 0,3.22 = 18,96

Gọi n_CO2 = x và n_H2O = y mol ⇒ 44x + 18 y = 40,08

m_X = 18,96 = 12x + 2y + 0,6.16 ⇒ 12x + 2y = 9,36

⇒ x = 0,69 và y = 0,54 ⇒ số mol 2 axit không no = 0,69 – 0,54 = 0,15 mol

Bài 6: Cho 14,8 gam hỗn hợp 2 axit hữu cơ đơn chức tác dụng với một lượng vừa đủ Na₂CO₃ sinh ra 2,24 lít khí CO₂ ở đktc. Khối lượng muối thu được là:

A. 17,6        B. 19,2        C. 21,2        D. 29,1

Lời giải:

Đáp án: B

2RCOOH + Na₂CO₃ → 2RCOONa + H₂O + CO₂

n_X = 0,3 mol ⇒ m_X = 25,56 – 0,3.22 = 18,96

Đặt n_CO2 = x và n_H2O = y mol ⇒ 44x + 18 y = 40,08 (1)

m_X = 18,96 = 12x + 2y + 0,6.16 ⇒ 12x + 2y = 9,36 (2)

⇒ x = 0,69 và y = 0,54 ⇒ số mol 2 axit không no = 0,69 – 0,54 = 0,15 mol

Bài 7: Trung hoà 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 rắn khan có khối lượng là:

A. 8,64g        B. 6,84g        C. 4,9g        D. 6,8g

Lời giải:

Đáp án: D

n_NaOH = 0,6.0,1 = 0,06 mol; m_muối = 5,48 + 0,06.22 = 6,8 g

Bài 8: Cho 0,04 mol một hh X gồm CH₂=CH-COOH, CH₃COOH và CH₂=CH-CHO phản ứng vừa đủ với dd chứa 6,4 gam brom. Mặt khác, để trung hoà 0,04 mol X cần dùng vừa đủ 40 ml dd NaOH 0,75 M. Khối lượng của CH₂=CH-COOH trong X là

A. 0,72 gam.        B. 1,44 gam.        C. 2,88 gam.        D. 0,56 gam.

Lời giải:

Đáp án: A

Gọi số mol của CH₂=CH-COOH, CH₃COOH và CH₂=CH-CHO lần lượt là: x , y, z

⇒x + y + z = 0,04 (1)

x + 2z = 6,4/160 = 0,04 (2)

x + y = 0,03 (3)

Từ (1), (2), (3) ⇒ x = 0,02 , y = 0,01 và z = 0,01

m_CH2=CH-COOH = 0,01. 72 = 0,72 g