6 dạng bài tập về Este trong đề thi Đại học có giải chi tiết - Hoá học lớp 12

6 dạng bài tập về Este trong đề thi Đại học có giải chi tiết

Với 6 dạng bài tập về Este trong đề thi Đại học có giải chi tiết Hoá học lớp 12 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 Este từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.

- Este đơn chức: RCOOR’

- Este đa chức được tạo bởi axit cacboxylic đa chức và ancol đơn chức: R(COOR’)_n

- Este đa chức được tạo bởi axit cacboxylic đơn chức và ancol đa chức: (RCOO)_nR’

- Este đa chức được tạo bởi axit cacboxylic đa chức và ancol đa chức (cùng có n nhóm chức): R(COO)_nR’

Dạng 1: Lý thuyết và hoàn thành sơ đồ phản ứng của este

Phương pháp: Sử dụng các kiến thức về tính chất vật lí, hóa học, điều chế hiđrocacbon và dẫn xuất

Ví dụ 1 :

Sản phẩm thu được từ phản ứng trên gồm:

A. CH₃CH₂COOH + CH₂=CHOH

B. CH₂=CHCOOH + CH₃CH₂OH

C. CH₃CH₂COOH + CH₃CHO

D. CH₃CH₂OH + CH₃CHO

Hướng dẫn giải :

CH₃CH₂COOCH=CH₂ + H₂O CH₃CH₂COOH + CH₂=CH₂–OH _{(không bền)}

Do CH₂ = CH₂ – OH sinh ra không bền (do có nhóm – OH gắn vào C không no) nên sẽ chuyển thành chất bền hơn là CH₃CHO.

Vậy sản phẩm thu được sau phản ứng là CH₃CH₂COOH và CH₃CHO.

→ Đáp án C

Ví dụ 2 : Dãy nào sau đây được xếp đúng theo trật tự nhiệt độ sôi của các chất tăng dần?

A. Etyl axetat, etyl clorua, ancol etylic, axit axetic

B. Ancol etylic, etylaxetat, etyl clorua, axit axetic

C. Axit axetic, ancol etylic, etyl clorua, etylaxetat

D. Etyl clorua, etylaxetat, ancol etylic, axit axetic

Hướng dẫn giải :

Để so sánh nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ lưu ý:

- Trước phải so sánh những hợp chất có khả năng tạo liên kết hiđro ( liên kết liên hiđro liên phân tử) và độ bên của các liên kết này. Những hợp chất có liên kết hiđro có nhiệt độ sôi cao hơn như: axit cacboxylic, ancol

- Những hợp chất không tạo được liên kết hiđro thì phải so sánh phân tử khối của chúng, phân tử khối càng lớn nhiệt độ sôi càng lớn

- Các nhóm hút e ( -Cl, -NO₂,...) làm giảm nhiệt độ sôi; nhóm đẩy e (-OH; ankyl,...) làm tăng nhiệt độ sôi.

Tổng quát:

Hiđrocacbon < dẫn xuất halogen < andehit < xeton, este < amin < ancol< axit

→ Đáp án D

Ví dụ 3 : Khi thực hiện phản ứng este hóa giữa axit R(COOH)_m và ancol R’(OH)_n thì este thu được có công thức là:

A. R_n(COO)_m.nR’_m

B. (RCOO)_m.nR’

C. R(COOR’)_m.n

D. R_m(COO)_n.mR’_n

Hướng dẫn giải :

→ Đáp án A

Ví dụ 4 : Benzyl axetat là một este có mùi thơm của hoa nhài. Công thức của benzyl axetat là

A.C₆H₅-COO-CH₃

B.CH₃-COO-CH₂-C₆H₅

C.CH₃-COO-C₆H₅

D.C₆H₅-CH₂-COO-CH₃

→ Đáp án B

Dạng 2: Viết công thức cấu tạo este và gọi tên

Phương pháp:

- Sử dụng cách gọi tên của este

- Sử dụng độ bất bão hòa (Δ) để xác định số nhóm chức este trong phân tử và liên kết bội trong R và R’: (a là hóa trị của nguyên tố; n là số nguyên tử của nguyên tố đó)

- Nếu este đa chức có thể xuất phát từ:

   + Axit đơn chức, ancol đa chức

   + Axit đa chức, ancol đơn chức

   + Axit và ancol đều đa chức

- Ngoài este, còn xuất hiện các đồng phân khác chức như: axit cacboxylic, andehit – rượu; xeton – rượu,...

Lưu ý: Một số trường hợp, sử dụng các đáp án để biện luận

Ví dụ 1 : Một este có công thức phân tử là C₄H₆O₂, khi thủy phân trong môi trường axit thu được axetanđehit. Công thức cấu tạo thu gọn của este đó là:

A. CH₃-COO-CH=CH₂

B.CH₂=CH-COOCH₃

C. HCOO-C(CH₃)=CH₂

D. HCOO-CH=CH-CH₃

Hướng dẫn giải :

→ Đáp án A

Ví dụ 2 : Este không no mạch hở có tỉ khối hơi so với oxi bằng 3,125 và khi tham gia phản ứng xà phòng hóa tạo ra một anđehit và một muối của axit hữu cơ. Hỏi có bao nhiêu công thức cấu tạo phù hợp với X?

A.4    B.2    C.3     D.5

Hướng dẫn giải :

M_este = 100

Theo đề bài tạo ra một anđehit và một muối của axit hữu cơ, nên este X phải chứa gốc ancol đơn chức không no nên X có dạng R(COO-CH=CH-R’)_n

- Nếu n = 1 ⇒ R + R’ = 30

   + R là H ⇒ R’ = 29 (C2H5) hoặc ngược lại R = 29(C₂H₅) và R’ = 1 (H)

    Ta có X là: HCOOCH=CH-C₂H₅ hoặc HCOOCH= C(CH₃)₂ hoặc C₂H₅COOCH=CH₂

   + R = 15 (CH₃) ⇒ R’ = 15 (CH₃) ⇒ X là: CH₃COOCH=CH-CH₃

- Nếu n =2 ⇒ loại (M_X > 100)

⇒ Có 4 công thức cấu tạo phù hợp với X

→ Đáp án

Ví dụ 3 : Thủy phân este có công thức phân tử C₄H₈O₂ (với xúc tác axit) thu được 2 sản phẩm hữu cơ X và Y. Từ X có thể điều chế trực tiếp ra Y. Vậy chất X là:

A. Ancol metylic

B. Ancol etylic

C. Axit fomic

D. Etyl axetat

Hướng dẫn giải :

Từ X có thể điều chế trực tiếp ra Y mà este no đơn chức mạch hở ⇒ X và Y có cùng số C; X là ancol, Y là axit

⇒ Este là: CH₃COOC₂H₅ ⇒ X là C₂H₅OH: Ancol etylic

→ Đáp án B

Dạng 3: Đốt cháy este

Phương pháp:

Este no đơn chức mạch hở: C_nH_2nO₂ ( n≥2)

Ta có:

n_CO2 = nH₂O

Este không no, đơn chức, mạch hở, có 1 liên kết đôi C=C trong phân tử: C_nH_2n-2O₂(n≥3)

Ta có: nCO₂ > nH₂O

n_este = n_CO2 – n_H2O

Este không no, đơn chức, mạch hở có k liên kết đôi C=C trong phân tử: CnH_2n – 2kO₂

Este bất kì: CxHyOz (x, z ≥2)

Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố để giải bài toán

Chú ý: Với bài toán đốt cháy hỗn hợp ta sử dụng công thức trung bình để giải

Ví dụ 1 : Đốt cháy hoàn toàn 4,2g một este E thu được 6,16g CO₂; 2,52g H₂O. Công thức cấu tạo của E là:

A. HCOOC₂H₅

B.CH₃COOCH₃

C. HCOOCH₃

D. CH₃COOC₂H₅

Hướng dẫn giải :

n_CO2 = 0,14 mol; nH₂O = 0,14 mol

n_CO2 = n_H2O ⇒ este no đơn chức: C_nH_2nO₂

C_nH₂nO₂ → nCO₂

⇒ n =2 ⇒ C₂H₄O₂

⇒ CTCT E: HCOOCH₃

→ Đáp án C

Ví dụ 2 : Chất X chứa C, H, O có tỉ lệ khối lượng m_C: m_O = 3: 2 và khi đốt cháy hết X thu được CO2 và hơi nước theo tỉ lệ thể tích VCO₂: VH₂O = 4: 3 ( các thể tích đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất). Biết X đơn chức, mạch hở và sau khi thủy phân X bởi dung dịch NaOH thu được rượu bậc 1. Công thức cấu tạo của X là:

A. CH₃ – CH = CH – COOH

B. CH₂=CH – COOC₂H₅

C. CH₂ = CH – COOCH₃

D. CH₂=CH – COOCH₃ hoặc HCOOCH₂-CH=CH₂

Hướng dẫn giải :

Gọi CTPT của X là: C_xH_yO_z

m_C: m_O = 3: 2⇒ 12x: 16z = 3: 2 ⇒ z = x/2

V_CO2: V_H2O = 4: 3 ⇒ x: y/2 = 4: 3 ⇒ y = 3/2x

⇒x: y: z = 2: 3: 1 ⇒ CTĐG của X là: C₂H₃O

X là đơn chức, mạch hở, phản ứng với NaOH sinh ra rượu vậy X là este đơn chức ⇒ CTPT của X là: C₄H₆O₂

⇒ CTCT: CH₂-CH – COOCH₃ hoặc HCOOCH₂ – CH=CH₂

→ Đáp án D

Ví dụ 3 : Đốt cháy hoàn toàn 14,6g chất X gồm C, H, O thu được 1,344 lít khí CO₂ (ở đktc) và 0,90g H₂O. Tỉ khối hơi của X so với Hiđro bằng 73. Biết khi thủy phân 0,1 mol X bằng dung dịch KOH, ta có thể thu được 0,2 mol rượu etylic và 0,1 mol muối Y. Chất X có công thức cấu tạo là:

A. CH₃COOC₂H₅

B. HCOOC₂H₅

C. H₂C(COOC₂H₅)₂

D. C₂H₅OOC – COOC₂H₅

Hướng dẫn giải :

d_X/H2 = 73 ⇒ M_X = 146 ⇒ n_X = 0,01 mol

n_CO2 = 0,06 mol; n_H2O = 0,05 mol

Gọi CTPT X: C_xH_yO_z

C_xH_yO_z → xCO₂ + y/2 H₂O

0,01         0,01x        0,005y (mol)

0,01x = 0,06 ⇒ x = 6;

0,005y = 0,05 ⇒ y =10

M_X = 146 ⇒ z = 4 ⇒ CTPT X: C₆H₁₀O₄

thủy phân 0,1 mol X bằng dung dịch KOH, ta có thể thu được 0,2 mol rượu etylic và 0,1 mol muối Y ⇒ X là este của axit hai chức và rượu ancol etylic

⇒ X: C₂H₅OOC – COOC₂H₅

→ Đáp án D

Dạng 4: Thủy phân este – phản ứng xà phòng hóa

Este đơn chức

Phương pháp:

n_NaOH: n_este = 1: 1

Trừ trường hợp este tạo bởi axit và phenol ( dẫn xuất phenol) ta có:

n_NaOH: n_este = 2: 1; sản phẩm tạo thành gồm 2 muối

Các sản phẩm thủy phân có thể xảy ra:

   - Sản phẩm gồm muối + ancol ⇒ este của axit và ancol

   - Sản phẩm gồm muối + andehit ⇒ este không no (RCOO-CH=CH-R’)

   - Sản phẩm gồm 2 muối ⇒ este của axit và phenol

Nếu bài toán có hỗn hợp, chúng ta nên sử dụng công thức trung bình để giải toán

Ví dụ 1 : Có 0,15 mol hỗn hợp 2 este đơn chức phản ứng vừa đủ với 0,25 mol NaOH và tạo thành hỗn hợp 2 muối và 1 rượu có khối lượng tương ứng là 23,9g và 2,3g. Vậy 2 muối đó là:

A. CH₃COOC₆H₅ và CH₃COOC₂H₅

B. CH₃COOC₆H₅ và CH₃COOCH₃

C. HCOOC₆H₅ và CH₃COOH

D. HCOOC₆H₅ và HCOOH

Hướng dẫn giải :

→ Đáp án A

Ví dụ 2 : Một este đơn chức, mạch hở có khối lượng là 12,9 gam tác dụng vừa đủ với 150ml dung dịch KOH 1M. Sau phản ứng thu được một muối và anđehit. Công thức cấu tạo của este là:

A. HCOOCH=CH – CH₃

B. CH₃COOCH=CH₂

C. C₂H₅COOCH=CH₂

D. HCOOCH=CH – CH₃ và CH₃COOCH = CH₂

Hướng dẫn giải :

n_este = n_KOH = 0,15 mol

CTPT của este: C_xH_yO₂

Khối lượng phân tử của este: M = 12x + y + 32 = 12,9: 0,15 = 86

⇒ 12x + y = 54 ⇒ x = 4; y =6 ⇒ CTPT este: C₄H₆O₂

Do thủy phân được 1 muối và 1 anđehit ⇒ Este có công thức cấu tạo:

HCOOCH=CH – CH₃ và CH₃COOCH=CH₂

→ Đáp án D

Ví dụ 3 : Hỗn hợp gồm 2 este đồng phân đều được tạo ra từ một axit no đơn chức và rượu no đơn chức. Trong cùng điều kiện 1 lít hơi hỗn hợp X nặng gấp 2 lần 1 lít CO₂. Khi thủy phân 35,2g hỗn hợp X bằng 4 lít dung dịch NaOH 0,2M sau đó cô cạn thì được 44,6g chất rắn khan. Công thức của 2 este trong X là:

A. C₂H₅COOCH₃ và CH₃COOC₂H₅

B. HCOOC₃H₇ và CH₃COOC₂H₅

C. HCOOC₃H₇ và C₂H₅COOCH₃

D. Chỉ có B, C đúng

Hướng dẫn giải :

→ Đáp án D

Este đa chức

- Axit đa + rượu đơn: R(COOR’)_n ( n ≥ 2)

- Axit đơn + rượu đa: (RCOO)_nR’ (n ≥ 2)

- Axit đa + rượu đa: R(COO)_nR’

Đặc biệt: m_muối = m_este + m_kiềm ⇒ este vòng

Nếu bài toán có hỗn hợp, chúng ta nên sử dụng công thức trung bình để giải toán

Ví dụ 1 : 0,01 mol este X ( chỉ chứa chức este) tác dụng vừa đủ với 20ml dung dịch NaOH 1M tạo sản phẩm chỉ có 1 rượu và một muối có số mol bằng nhau. Mặt khác khi xà phòng hóa 1,29g este X cần vừa đủ 60ml dung dịch KOH 0,25M và thu được 1,665g muối. Este X có công thức là:

A. (COO)₂C₂H₄

B. CH₂(COO)₂C₂H₄

C. C₂H₄(COO)₂C₂H₄

D. C₄H₈(COO)₂C₂H₄

Hướng dẫn giải :

n_NaOH = 0,2 mol = 2nx

⇒X là este hai chức; n_rượu = n_muối

⇒X là este của rượu hai chức và axit 2 chức

⇒X có dạng R(COO)2R’

n_KOH = 0,015

R(COO)₂R’ + 2KOH → R(COOK)₂ + R’(OH)₂

0,0075 ← 0,015 → 0,0075 (mol)

M_R(COOK)2 = 1,665: 0,0075 = 222

⇒ R = 56 ( - C₄H₈ - )

M X = 1,29: 0,0075 = 172 ⇒ R’ = 28 ( -C₂H₄-)

X là: C₄H₈(COO)₂C₂H₄

→ Đáp án D

Ví dụ 2 : Khi thủy phân 0,01 mol este X ( chỉ chứa este) cần vừa đủ 1,2g NaOH thu được rượu đa chức và một muối của axit đơn chức. Mặt khác thủy phân 6,35g X cần vừa đủ 3g NaOH và được 7,05g muối. Este đó là:

A. (C₂H₃COO)₃C₃H₅

B. (CH₃COO)₃C₃H₅

C. (HCOO)₃C₃H₅

D. (C₂H₅COO)₃C₃H₅

Hướng dẫn giải :

n_NaOH = 0,03 = 3 n este ⇒ este 3 chức, mà thủy phân X thu được muối của axit đơn chức ⇒ X có dạng (RCOO)3R’

(RCOO₃R’ + 3NaOH → 3RCOONa + R’(OH)₃

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_rượu = m_este + m_NaOH – m_muối= 6,35 + 3 – 7,05 = 2,3g

n_rượu = 1/3 n_NaOH = 3/3.40 = 0,025

M_rượu = 2,3: 0,025 = 92 ⇒ R’ = 41 (-C₃H₅)

n_RCOONa = n_NaOH = 0,075 ⇒ M_RCOONa = 94 ⇒ R=27 (-C₂H₃)

⇒ X là: (C₂H₃COO)₃C₃H₅

→ Đáp án A

Dạng 5: Hiệu suất của phản ứng este hóa

Phương pháp:

Khi tính hiệu suất: cần so sánh tỉ lệ số mol của axit và rượu theo phản ứng và theo giả thiết để khẳng định hiệu suất phản ứng được tính theo chất nào.

Ví dụ 1 : Cho 200g axit axetic tác dụng với 50g rượu etylen glycol ta thu được 87,6g X. Hiệu suất của phản ứng là:

A. 36%

B. 74,4%

C. 63%

D. 47%

Hướng dẫn giải :

n_CH3COOH = 10/3 ; n_C2H4(OH)2 = 25/31

Ta có n_CH3COOH > 2n_C2H4(OH)2 ⇒ hiệu suất tính theo C₂H₄(OH)₂

n_seste thực tế = 0,6 ⇒ n_{C2H4(OH)2 pư} = 0,6

H = 0,6/(25/31) .100% =74,4%

→ Đáp án B

Ví dụ 2 : Khi cho 10,6g hỗn hợp X gồm HCOOH và CH₃COOH (có số mol bằng nhau) tác dụng với 6,9g C₂H₅OH (xúc tác H₂SO₄) khi hiệu suất phản ứng đạt 80% thì khối lượng este thu được là:

A. 12,96g

B. 9,72g

C. 13,48g

D. 7,52g

Hướng dẫn giải :

→ Đáp án B

Dạng 6: Hằng số cân bằng của phản ứng este hóa

Phương pháp:

- Hằng số cân bằng:

- Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ-sa-tơ-li-ê: Khi bất kỳ hệ thống nào ở trạng thái cân bằng trong một thời gian dài bị thay đổi nồng độ, nhiệt độ, thể tích, hoặc áp suất, thì hệ thống sẽ tự điều chỉnh phần nào để chống lại những hiệu ứng của sự thay đổi và một trạng thái cân bằng mới được thiết lập

Ví dụ 1 : Trộn 1 mol axit axetic với 1 mol rượu etylic. Khi số mol các chất trong hỗn hợp không thay đổi nữa, nhận thấy lượng este thu được là 2/3 mol. Hằng số cân bằng (K) của phản ứng là:

A. 2    B.4    C.6    D.8

Hướng dẫn giải :

→ Đáp án B

Ví dụ 2 : Trong phản ứng thủy phân sau:

Để tăng hiệu suất phản ứng ( tăng tỉ lệ % este bị thủy phân) nên:

1) Thêm H₂SO₄

2) Thêm HCl

3) Thêm NaOH

4) Thêm H₂O

Trong bốn biện pháp trên, biện pháp nào là đúng:

A. 1,2    B. 3,4    C. Chỉ có 3    D. Chỉ có 4

Hướng dẫn giải :

- Xúc tác axit chit làm tăng vận tốc phản ứng chứ không tăng hiệu suất phản ứng

- Thêm NaOH; NaOH sẽ phản ứng với CH₃COOH, làm giảm nồng độ của CH₃COOH, vì vậy cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận.

- Nước là chất tham gia phản ứng. Khi thêm nước, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

→ Đáp án B