Cách giải bài tập phản ứng đốt cháy este hay, chi tiết - Hoá học lớp 12

Cách giải bài tập phản ứng đốt cháy este hay, chi tiết

Với Cách giải bài tập phản ứng đốt cháy 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 phản ứng đốt cháy este từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.

Phương pháp giải

1. Phản ứng đốt cháy 1 este:

a. Este no, đơn chức, mạch hở:

- CTTQ: C_nH_2nO₂, n ≥ 2

- Phản ứng cháy:

b. Este không no, đơn chức, mạch hở có 1 liên kết C=C:

- CTTQ: C_nH_2n-2O₂, n ≥ 4

- Phản ứng cháy:

+ n_CO2 > n_H2O

+ n_este = n_CO2 – n_H2O

c. Este không no, đơn chức, có k liên kết C=C trong phân tử:

- CTTQ: C_nH_2n-2kO₂:

d. Este không no, có từ 2 liên kết C=C trở lên trong phân tử

C_nH_2n+2-2kO_m + O₂ → nCO₂ + (n+1-k)H₂O

e. Este bất kì:

- CTTQ: C_xH_yO_z. x, y, z nguyên dương, x ≥ 2, z ≥ 2

- Phản ứng cháy: C_xH_yO_z + O₂ → xCO₂ + y/2H₂O

- Áp dụng các định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố… để giải bài toán.

2. Bài toán đốt cháy hỗn hợp các este:

a. Bài toán đốt cháy 2 este đồng phân:

Các este đồng phân ⇒ có cùng CTPT, cùng KLPT.

b. Bài toán đốt cháy 2 este tạo thành từ cùng 1 axit, 2 ancol đồng đẳng hoặc cùng 1 ancol, 2 axit đồng đẳng:

- Các este này sẽ có cùng dạng CTTQ ⇒ Đặt CTPT trung bình để viết phương trình phản ứng, đưa về bài toán 1 este.

- Số liên kết pi trong phân tử:

c. Bài toán đốt cháy hỗn hợp nhiều este có cùng CTTQ:

- Đặt CTPT trung bình

- Áp dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy 6g este Y ta thu được 4,48 l CO₂ (đktc) và 3,6g H₂O. Tìm CTCT của Y.

Giải

n_CO2 = 0,2 mol

n_H2O = 0,2 mol

⇒ n_CO2 = n_H2O ⇒ este Y no, đơn chức, mạch hở

Đặt CTTQ của Y là C_nH_2nO₂

⇒ (14n +32).0,2 = 6n

⇒ n = 2

⇒ CTPT của Y: C₂H₄O₂

⇒ CTCT của Y: HCOOCH₃

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam este X đơn chức thu được 6,72 lít khí CO₂ (đktc) và 5,4 gam nước. Xác định công thức phân tử của X.

Giải

Ta có:

Vì khi đốt cháy X thu được n_H2O = n_CO2 nên X là este no đơn chức

Gọi công thức của este no, đơn chức là: C_nH_2nO₂ (n ≥ 2)

Theo đề bài, ta có: ⇒ n = 3

Vậy công thức phân tử của X là: C₃H₆O₂

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 10 ml một este cần dùng hết 45 ml O₂, thu được V_CO2: V_H2O = 4: 3. Ngưng tụ sản phẩm cháy thấy thể tích giảm 30 ml. Các thể tích đo ở cùng điều kiện. Công thức của este đó là :

A. C₈H₆O₄     B. C₄H₆O₂.

C. C₄H₈O₂     D. C₄H₆O₄.

Giải

Đối với các chất khi và hơi, tỉ lệ về thể tích bằng tỉ lệ về số mol nên có thể áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố theo thể tích của các chất.

Theo giả thiết suy ra: V_H2O = 30 ml ; V_CO2 = 40 ml

Sơ đồ phản ứng:

C_xH_yO_z + O₂ → CO₂ + H₂O

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cho các nguyên tố C, H, O ta có :

Vậy este có công thức là C₄H₆O₂.

Bài tập

Câu 1. Đốt cháy hoàn toàn 1,1 g hợp chất hữu cơ đơn chức X, thu được 2,2 g CO₂ và 0,9 g H₂O. X có khả năng tham gia phản ứng với NaOH. Số đồng phân của X là:

A. 3     B. 4     C. 5     D. 6

Lời giải:

Đáp án D

Ta có: n_CO2 = n_H2O = 0,05 mol

m_X = m_O + m_C + m_H

⇒ n_O = = 0,025 mol

⇒ C: H: O = 0,05: 0,1: 0,025 = 2: 4: 1

X là hợp chất đơn chức tham gia phản ứng với NaOH

⇒ X có CTPT C₄H₈O₂ là este hoặc axit

Các đồng phân: HCOOC₃H₇; HCOOCH(CH₃)CH₃; CH₃COOC₂H₅; C₂H₅COOCH₃;

C₃H₇COOH; CH₃(CH₃)CH₂COOH.

Câu 2. Đốt cháy hoàn toàn 0,11 gam một este X (tạo nên từ một axit cacboxylic đơn chức và một ancol đơn chức) thu được 0,22 gam CO₂ và 0,09 gam H₂O. Số este đồng phân của X là:

A. 2     B. 5     C. 6     D. 4.

Lời giải:

Số mol CO₂ bằng số H₂O bằng 0,005 nên X là este no, đơn chức C_nH_2nO₂.

C_nH_2nO₂ → nCO₂

Ta có hệ:

Số este đồng phân của X là 4.

HCOOCH₂CH₂CH₃ ; HCOOCH(CH₃)CH₃ ; CH₃COOCH₂CH₃ ; CH₃CH₂COOCH₃.

Câu 3. Hỗn hợp X gồm vinyl axetat, metyl axetat và etyl fomat. Đốt cháy hoàn toàn 3,08 gam X, thu được 2,16 gam H₂O. Phần trăm số mol của vinyl axetat trong X là:

A. 25%     B. 27,92%     C. 72,08%     D. 75%.

Lời giải:

Hỗn hợp X gồm CH₃COOCH=CH₂; CH₃COOCH₃; HCOOC₂H₅.

Đặt công thức chung của ba chất là

⇒ n_CH3COOC2H3 = 0,13 – 0,12 = 0,01 mol.

% n_CH3COOC2H3 = 25%.

Câu 4. Đốt cháy hoàn toàn 3,42 gam hỗn hợp gồm axit acrylic, vinyl axetat, metyl acrylat và axit oleic, rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂ (dư). Sau phản ứng thu được 18 gam kết tủa và dung dịch X. Khối lượng X so với khối lượng dung dịch Ca(OH)₂ ban đầu đã thay đổi như thế nào ?

A. Tăng 2,70 gam.     B. Giảm 7,74 gam.

C. Tăng 7,92 gam.     D. Giảm 7,38 gam.

Lời giải:

Các chất đề cho đều có dạng C_nH_2n-2O₂. Đặt công thức phân tử trug bình của các chất là

Sơ đồ phản ứng :

Vậy dung dịch sau phản ứng giảm so với dung dịch X là:

m_CaCO3 - (m_CO2 + m_H2O) = 7,38 gam.

Câu 5. Đốt cháy 6 gam este E thu được 4,48 lít CO₂ (đktc) và 3,6 gam H₂O. Biết E có phản ứng tráng gương với dung dịch AgNO₃/NH₃. Công thức cấu tạo của E là:

A. CH₃COOCH₂CH₂CH₃     B. HCOOCH₂CH₂CH₃.

C. HCOOC₂H₅.     D. HCOOCH₃.

Lời giải:

Đốt cháy E thu được n_H2O = n_CO2 = 0,2 mol nên E là este no, đơn chức, mạch hở có công thức phân tử là C_nH_2nO₂.

Sơ đồ phản ứng:

⇒ n = 2 ⇒ E là C₂H₄O₂ (HCOOCH₃).

Câu 6. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X chỉ chứa nhóm chức este ta thu được 4.48 lít CO₂ (đktc) và 3,6 gam H₂O. CTPT của este X có thể là:

A. C₆H₈O₂

B. C₄H₈O₄

C. C₂H₄O₂

D. C₃H₆O₂

Lời giải:

Ta có: n_CO2 = 0,2 mol ; n_H2O = 0,2 mol

0,1 mol este khi chất tạo ra 0,2 mol CO₂ và 0, 2mol H₂O nên este là C₂H₄O₂.