Cách giải Bài tập về hỗn hợp este hay, chi tiết - Hoá học lớp 12

Cách giải Bài tập về hỗn hợp este hay, chi tiết

Với Cách giải Bài tập về hỗn hợp este hay, 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 hỗn hợp este từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.

Phương pháp giải

Khi bài cho 2 chức hữu cơ khi tác dụng với NaOH hoặc KOH tạo ra:

a) 2 muối và 1 ancol thì:

+ TH1: RCOOR’ và R”COOR’ có n_NaOH = n_R’OH

RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH

R”COOR’ + NaOH → R”COONa + R’OH

⇒ n_NaOH = n_R’OH

+ TH₂: RCOOR’ và R”COOH có n_NaOH > n_R’OH

RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH

R”COOH + NaOH → R”COONa + H₂O

⇒ n_NaOH > n_R’OH

b) 1 muối và 1 ancol thì:

+ TH1: RCOOR’ và R’OH

RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH

+ TH₂: RCOOR’ và RCOOH

RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

+ TH₃: RCOOH và R’OH

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

c) 1 muối và 2 ancol thì:

+ TH1: RCOOR’ và RCOOR”

RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH

RCOOR” + NaOH → RCOONa + R”OH

+ TH₂: RCOOR’ và R”OH

RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm 1 ancol no, đơn chức và 1 axit no, đơn chức mạch hở.

Chia X thành 2 phần bằng nhau.

- Đốt cháy hoàn toàn phần 1 sản phẩm thu được cho qua bình nước vôi trong dư thấy có 30g kết tủa.

- Phần 2 được este hoá hoàn toàn vừa đủ thu được 1 este, đốt cháy este này thu được khối lượng H₂O là:

A. 1,8g.     B. 3,6g.     C. 5,4g.     D. 7,2g.

Giải

Este thu được sẽ là este no, đơn chức mạch hở

Khi đốt este này thu được n_H2O = n_CO2

Do số C không đổi trong cả 2 phần nên

n_H2O = n_CO2 = n_CaCO3 = 0,3 mol ⇒ m_H2O = 5,4 g

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm 2 chất A, B mạch hở, đều chứa các nguyên tố C, H, O và đều không tác dụng Na. Cho 10,7g hh X tác dụng vừa đủ NaOH rồi cô cạn sản phẩm thu được phần rắn gồm 2 muối natri của 2 axít đơn chức no đồng đẳng liên tiếp và phần hơi bay ra chỉ có một rượu E duy nhất. Cho E tác dụng với Na dư thu được 1,12lít H₂ (đktc). Oxi hoá E bằng CuO đun nóng và cho sản phẩm có thể tham gia phản ứng tráng gương.

a) Tìm CTCT của E biết d_E/KK = 2

b) Tìm CTCT A, B biết M_A < M_B

Giải

a. M_E = 29.2 = 58

Oxi hoá E bằng CuO đun nóng và cho sản phẩm có thể tham gia phản ứng tráng gương ⇒ E là ancol bậc 1.

⇒ E: C₃H₆O : CH₂=CH-CH₂OH (rượu allylic)

b. Theo bài ra A, B là 2 este đơn chức, đồng đẳng liên tiếp: RCOOC₃H₅

n_X = n_rượu = 2n_H2 = 0,1 ⇒ M_X = 10,7/0,1 = 107 ⇒ R = 22

⇒ A: CH₃COOCH₂-CH=CH₂ và B: C₂H₅COOCH₂-CH=CH₂

Bài tập vận dụng

Câu 1. X là hỗn hợp chứa một axit đơn chức, một ancol hai chức và một este hai chức (đều mạch hở). Người ta cho X qua dung dịch nước Br₂ thì không thấy nước Br₂ bị nhạt màu. Đốt cháy hoàn toàn 0,09 mol X cần 10,752 lít khí O₂ (đktc). Sau phản ứng thấy khối lượng của CO₂ lớn hơn khối lượng của H₂O là 10,84 gam. Mặt khác, 0,09 mol X tác dụng vừa hết với 0,1 mol KOH. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam muối khan và một ancol có 3 nguyên tử C trong phân tử. Giá trị của m là:

A. 9,8     B. 8,6     C. 10,4     D. 12,6

Lời giải:

n_O2 = 0,48 mol

Do chỉ thu được 1 ancol có 3 nguyên tử C ⇒ Ancol đó là C₃H₆(OH)₂

Este = Axit + Ancol – H₂O nên ta quy đổi hỗn hợp X thành:

axit C_nH_2nO₂: 0,1 mol

ancol C₃H₆ (OH)₂: a mol

H₂O: -b mol

⇒ n_X = 0,1 + a – b = 0,09 (1)

PTHH:

Ta có hệ pt:

n_O2 = 0,05.(3n-2)+ 4a = 0,48 (2)

m_CO2 – m_H2O = 44.(0,1n + 3a) – 18.(0,1n + 4a – b) = 10,84 (3)

Từ (1), (2), (3) ⇒ a = 0,07 ; b = 0,08 ; n = 2

Mặt khác

Với n = 2 ⇒ m_muối = 0,1. 98 = 9,8 gam

Câu 2. Hỗn hợp X chứa ba este mạch hở; trong đó có hai este đơn chức và một este hai chức, không no. Đốt cháy hoàn toàn 29,04 gam X cần dùng 1,59 mol O₂, thu được 20,52 gam nước. Mặt khác hiđro hóa hoàn toàn 29,04 gam X với lượng H₂ vừa đủ (xúc tác Ni, to) thu được hỗn hợp Y. Đun nóng toàn bộ Y với dung dịch NaOH vừa đủ, thu được hỗn hợp Z chứa hai ancol và hỗn hợp T chứa hai muối của hai axit kế tiếp trong dãy đồng đẳng. Dẫn toàn bộ Z qua bình đựng Na dư, thấy khối lượng bình tăng 13,41 gam. Nung nóng hoàn toàn T với vôi tôi xút thu được hỗn hợp khí có khối lượng là 6,96 gam. Phần trăm khối lượng của este có khối lượng phân tử lớn nhất trong hỗn hợp X là:

A. 57,0%.     B. 53,3%.

C. 48,9%.     D. 49,6%.

Lời giải:

n_H2O = 0,57mol. Bảo toàn khối lượng ⇒ n_CO2 = 0,675mol

Bảo toàn O ⇒ n_O(X) = 0,33mol

⇒ Đốt 29,04 gam X ⇒ n_CO2 = 1,35 và n_H2O = 1,14mol

n_O(Y) = 0,66 ⇒ n_NaOH = 0,33mol

RCOONa + NaOH → RH + Na₂CO₃

0,33mol

⇒ R + 1 = 6,96/0,33 ⇒ R = 20,09 ⇒ 2 muối là CH₃COONa và C₂H₅COONa

⇒ n_CH3COONa = 0,21 mol và n_C2H5COONa 0,12 mol

n_{OH- (Z)} = 0,33 mol ⇒ n_H2 = 0,165mol

m_Z = m_tăng + m_H2 = 13,74g

Bảo toàn khối lượng ⇒ m_Y = 29,28g

⇒ n_{H2 phản ứng} = = 0,12 mol

⇒ Đốt Y ⇒ n_CO2 = 1,35 mol và n_H2O = 1,14 + 0,12 = 1,26 mol

⇒ n_{Este đôi} = n_CO2 – n_H2O = 0,09mol

Bảo toàn O ⇒ n_{Este đơn} = 0,15mol

⇒ n_{Ancol đơn} (0,15mol) và n_{Ancol đôi} (0,09mol), với Z₁ và Z₂ là phân tử khối tương ứng.

m_Z = 0,15Z₁ + 0,09Z₂ = 13,74

⇒ 5Z₁ + 3Z₂ = 458

⇒ Z₁ = 46 và Z₂ = 76 là nghiệm duy nhất.

⇒ Z gồm C₂H₅OH (0,15mol) và C₃H₆(OH)₂ (0,09mol)

Kết hợp với số mol muối ta có Y chứa:

CH₃COOC₂H₅ (0,12mol); C₂H₅COOC₂H₅ (0,03mol) và CH₃COO-C₃H₆-OOC-C₂H₅ (0,09mol)

Trong phản ứng cộng H₂, dễ thấy nH₂ = nC₂H₅COONa nên X chứa:

CH₃COOC₂H₅ (0,12mol); C₂H₃COOC₂H₅ (0,03mol) và CH₃COO-C₃H₆-OOC-C₂H₃ (0,09mol)

⇒ %CH₃COO-C₃H₆ -OOC-C₂H₃ = 53,3%

Câu 3. Hỗn hợp A gồm axit axetic và etanol. Chia A thành ba phần bằng nhau.

+ Phần 1 tác dụng với Kali dư thấy có 3,36 lít khí thoát ra.

+ Phần 2 tác dụng với Na₂CO₃ dư thấy có 1,12 lít khí CO₂ thoát ra. Các thể tích khí đo ở đktc.

+ Phần 3 được thêm vào vài giọt dung dịch H₂SO₄, sau đó đun sôi hỗn hợp một thời gian. Biết hiệu suất của phản ứng este hoá bằng 60%. Khối lượng este tạo thành là bao nhiêu?

A. 8,80 gam.     B. 5,20 gam.

C. 10,56 gam.     D. 5,28 gam.

Lời giải:

n_CH3COOH = 3a mol, n_C2H5OH = 3b mol

Phần 1: n_H2 = 0,15 mol

⇒ Trong 1 phần: n_{hh A} = 0,15.2 = 0,3 mol

Phần 2: n_CO2 = 0,05 mol

n_CH3COOH = a = 0,05.2 = 0,1 mol ⇒ b = 0,3 – 0,1 = 0,2 mol

Phần 3: CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O

m_CH3COOC2H5 = 0,1. 88. 60% = 5,28g

Đáp án D

Câu 4. Hỗn hợp X gồm một ancol đơn chức Y, axit hữu cơ Z và este T tạo ra từ ancol Y và axit Z. Cho m gam X tác dụng với 200 ml dung dịch KOH 0,5 M(dư 25% so với lượng phản ứng) đung nóng, sau khi kết thúc các phản ứng thu được dung dịch A. Cô cạn dung dịch A thu được 8,96 gam chất rắn khan. Đốt cháy hoàn toàn m gam X trên bằng O₂ lấy dư, thu được 8,96 lít CO₂ (đktc) và 10,8 gam H₂O. Công thức của T là

A. HCOOC₂H₅     B. HCOOCH₃

C. CH₃COOC₂H₅     D. CH₃COOCH₃

Lời giải:

n_KOH = 0,1 mol = n_{KOH pư} + 25% n_{KOH pư}

⇒ n_{KOH pư} = 0,08mol và n_{KOH dư} = 0,02 mol

Khi cô cạn A thu được RCOOK (0,08mol); KOH dư (0,02 mol)

m_rắn = 8,96g ⇒ m_RCOOK = 8,96 - 0,02.56 = 7,84g

⇒ M_RCOOK = 7,84/0,08 =94 = > R = 15

Vậy Z là CH₃COOH

Đốt X thu n_H2O = 0,6 > n_CO2 = 0,4 nên ancol no.

Vì este = axit + ancol –H₂ nên quy đổi X thành:

C_nH_2n+2O: a mol

CH₃COOH: 0,08 mol

H₂O: -b mol

n_CO2 = na + 0,16 = 0,4 (1)

n_H2O = na + a + 0,16 – b = 0,6 (2)

Lấy (2) – (1) ⇒ a – b = 0,2 ⇒ a > 0,2

Từ (1) ⇒ na = 0,24 ⇒ = 1,2

Vậy n = 1 ⇒ Ancol CH₃OH và este CH₃COOCH₃

Câu 5. , Y là hai axit đều đơn chức; Z là este thuần chức, mạch hở được tạo bởi X, Y và glixerol. Đốt cháy hoàn toàn 9,16 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z cần dùng 0,2 mol O₂, thu được 3,24 gam nước. Mặt khác hiđro hóa hoàn toàn 9,16 gam E cần dùng 0,08 mol H₂ (xúc tác Ni, to), thu được hỗn hợp T. Đun nóng toàn bộ T với 300 ml dung dịch KOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam rắn khan. Giá trị của m là

A. 22,68.     B. 19,72.

C. 21,94.     D. 14,40.

Lời giải:

Bảo toàn khối lượng cho phản ứng đốt E ⇒ n_CO2 = 0,28mol

Bảo toàn khối lượng cho phản ứng cộng H₂ ⇒ m_T = 9,32g

Nếu đốt T thì cần n_O2 = = 0,24 và thu được:

n_CO2 = 0,28mol

n_H2O = 0,18 + 0,08 = 0,26mol

Vì este = axit + ancol – H₂ ⇒ Quy đổi T thành:

C_nH_2nO₂: a mol

C₃H₅(OH)₃: b mol

H₂O: -3b mol

n_CO2 = na + 3b = 0,28

n_H2O = na + 4b – 3b = 0,26

m_T = a(14n + 32) + 92b – 18.3b = 9,16 + 0,08.2

Giải hệ trên được:

a = 0,17

b = 0,01

na = 0,25 ⇒

Chất rắn gồm C_nH_2n-1O₂K (0,17 mol) và KOH dư (0,13 mol)

⇒ m_rắn = 22,68g