Cách tìm công thức phân tử của este dựa vào phản ứng đốt cháy hay, chi tiết - Hoá học lớp 12

Cách tìm công thức phân tử của este dựa vào phản ứng đốt cháy hay, chi tiết

Với Cách tìm công thức phân tử của este dựa vào phản ứng đốt cháy 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 tìm công thức phân tử của este dựa vào phản ứng đốt cháy từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.

Phương pháp giải

1. Phản ứng đốt cháy 1este:

a. Este no, đơn chức, mạch hở:

- CTTQ: C_nH_2nO₂, n ≥ 2

- Phản ứng cháy:

C_nH_2nO₂ nCO₂ + nH₂O

⇒ n_CO2 = n_H2O

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

- CTTQ: C_nH_2n-2O₂, n ≥ 4

- Phản ứng cháy:

C_nH_2n-2O₂ nCO₂ + (n-1)H₂O

+ n_CO2 > n_H2O

+ n_este = n_CO2 – n_H2O

c. Este 2 chức, no, mạch hở:

C_nH_2n-2O₄ nCO₂ + (n-1)H₂O

+ n_CO2 > n_H2O

+ n_este = n_CO2 – n_H2O

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

- CTTQ: C_nH_2n-2kO₂:

e. 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

f. Este bất kì:

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

- Phản ứng cháy:

- 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 6 (g) este Y ta thu được 4,48 (l) CO₂ (đktc) và 3,6 (g) H₂O. Tìm CTCT của Y.

Giải

n_CO2 = 0,2 mol ; n_H2O = 0,2 mol

Ta có: 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: X là một este đơn chức, có tỷ khối hơi đối với CH₄ là 5,5. Nếu đem đun 2,2 gam este X với dung dịch NaOH dư thu được 2,05 g muối. Xác định CTCT của X.

Giải

M_X = 5,5 . 16 = 88 ⇒ X: C₄H₈O₂

Do X là este no đơn chức nên n_muối = n_X = = 0,025 (mol)

M_muối = =82 ⇒ muối CH₃COONa

⇒Công thức cấu tạo thu gọn của X là: CH₃COOC₂H₅

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 2 este no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được 2,7gam nước và V lít CO₂ (đkc). Giá trị của V là?

Giải

2 este no, đơn chức đồng đẳng có công thức tổng quát: C_mH_2mO₂ (chọn hỗn hợp là 1 mol)

Ta thấy: n_CO2 = n_H2O = = 0,15(mol)

V = V_CO2 = 0,15.22,4 = 3,36(lit)

Bài tập vận dụng

Câu 1. Đốt cháy hoàn toàn 7,8 gam este X thu được 11,44 gam CO₂ và 4,68 gam H₂O. Công thức phân tử của este là

A. C₄H₈O₄     B. C₄H₈O₂

C. C₂H₄O₂     D. C₃H₆O₂

Lời giải:

n_CO2 = n_H2O = 0,26 mol

⇒ este là no, đơn chức

Gọi công thức este là C_nH_2nO₂

⇒ = n_CO2 = 0,26 ⇒ n = 2 ⇒ CTPT: C₂H₄O₂

Đáp án C

Câu 2. X là một este tạo từ axit và ancol no. Đốt cháy hoàn toàn 1 mol X thu được 3 mol CO₂. Hãy cho biết có bao nhiêu este thoả mãn?

A. 1     B. 2     C. 3     D. 4

Lời giải:

n_CO2 = 3n_X ⇒ X có 3 nguyên tử C

X no nên chỉ có thể là: HCOOCH₂CH₃ ; CH₃COOCH₃

Câu 3. Thực hiện phản ứng este hoá giữa axit axetic với 2 ancol no đơn chức là đồng đẳng kế tiếp nhau thu được hỗn hợp 2 este. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp 2 este đó thu được 10,08 lít CO₂. Hãy lựa chọn công thức cấu tạo của 2 ancol ?

A. CH₃OH và C₂H₅OH

B. C₂H₅OH và CH₃CH(OH)CH₃

C. C₂H₅OH và CH₃CH₂CH₂OH

D. n-C₃H₇OH và n-C₄H₉OH

Lời giải:

Số C trung bình trong este:

⇒ số C trung bình của 2 ancol là 4,5 – 2 = 2,5.

⇒ 2 ancol là C₂H₅OH và C₃H₇OH

Câu 4. Đốt cháy hoàn toàn 1,32 gam một este X thu được 1,344 lít CO₂ (ở đktc) và 1,08 gam nước. Khi đun nóng m gam X với dung dịch NaOH dư đến phản ứng hoàn toàn thu được 41m/44 gam muối. Công thức cấu tạo của X là

A. CH₃COO-CH₃

B. H-COO-CH₂C₂H₅

C. CH₃COO-C₂H₅

D. C₂H₅COO-CH₃

Lời giải:

n_CO2 = n_H2O = 0,06mol → n_C = 0,06mol

n_H = 0,12 mol và n_O = = 0,03 mol

→ C: H: O = 2: 4: 1

X no, đơn chức nên X là C₄H₈O₂

m_RCOONa = g

Vì n_RCOONa = n_X nên: R + 67 = 41.88/44

→ R = 15: -CH₃ ⇒ X là CH₃COOC₂H₅

Câu 5. Khi đốt cháy hoàn toàn một este no, đơn chức thì số mol CO₂ sinh ra bằng số mol O₂ đã phản ứng. Tên gọi của este là:

A. n-propyl axetat.     B. metyl axetat.

C. etyl axetat.     D. metyl fomat.

Lời giải:

Este no, đơn chức: C_nH_2nO₂ (n ≥ 2) (chọn 1 mol)

⇒ CT este: HCOOCH₃: metyl fomat

Câu 6. Đốt cháy 3g một este Y ta thu được 2,24 lít khí (ĐKTC) và 1,8g H₂O. Y có CTCT thu gọn là?

A. HCOOCH₃     B. CH₃COOCH₃

C. HCOOC₂H₅     D. CH₃COOC₂H₅

Lời giải:

n_CO2 = 0,1mol, n_H2O = 0,1mol

n_CO2 = n_H2O ⇒ este no, đơn chức.

Câu 7. Đốt cháy hoàn toàn 1,1g một hợp chất hữu cơ X thu được 2,2g CO₂ và 0,9g H₂O. Cho 4,4g X tác dụng vừa đủ với 50ml dd NaOH 1M thì tạo ra 4,8g muối. CTCT của X là:

A. C₂H₅COOCH₃     B. CH₃COOC₂H₅

C. HCOOCH₂CH₂CH₃     D. HCOOC₃H₇

Lời giải:

n_CO2 = 0,05mol, nH₂O= 0,05mol

n_CO2 = n_H2O.Vậy este no, đơn chức.

RCOOR′ + NaOH → RCOONa + R′OH

n_X = n_NaOH = 0,05 mol

M_muối = = 96

Vậy muối là C₂H₅COONa

Vậy este là C₂H₅COOCH₃

Câu 8. Đốt cháy este 2 chức mạch hở (X được tạo từ axit cacboxylic no, đa chức, phân tử X không có quá 5 liên kết pi) thu được tổng thể tích CO₂ và H₂O gấp 5/3 lần thể tích O₂ cần dùng. Lấy 21,6 gam X tác dụng hoàn toàn với 400ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam chất rắn. Giá trị lớn nhất của m là?

A. 28,0     B. 26,2     C. 24,8     D. 24,1

Lời giải:

→ 8x – y = 40

→ x = 6 & y = 8

→ X là C₆H₈O₄

X tạo từ axit no nên X là:

CH₃-OOC-CH₂-COO-CH=CH₂ (0,15 mol)

→ Chất rắn gồm CH₂(COONa)₂ (0,15mol) và NaOH dư (0,1mol)

→ m_rắn = 26,2g