Tài liệu Phương pháp xác định công thức phân tử công thức cấu tạo các hợp

Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học HÓA HỌC HỮU CƠ LUYỆN THI ĐẠI HỌC ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC PHÂN TỬ - CÔNG THỨC CẤU TẠO CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ ♣ Kiến thức cần nắm vững Bài toán 1: Đốt cháy a mol hợp chất hữu cơ A (C, H, O, N) thu được x mol CO2, y mol H2O và z mol N2. Số nguyên tử C = Tỷ lệ C/H = n CO2 2n H2O n CO2 nA = = 2n H2O 2y 2n N2 2z x ; Số nguyên tử H = = ; Số nguyên tử N = = . a nA a nA a n CO2 nH O x x x = ; Tỷ lệ C/N = ; Tỷ lệ H/N = 2 = . 2y 2n N2 2z n N2 y Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn một amin đơn chức chưa no có một liên kết π ở mạch carbon ta thu được CO2 và H2O theo tỉ lệ mol n H O : n CO = 9 : 8 . Vậy công thức phân tử của amin là: 2 2 A. C3H6N B. C4H9N Hướng dẫn n CO2 C 8 8 4 = = = = suy ra chọn câu B. Tỷ lệ H 2 × n H2O 2 × 9 18 9 C. C4H8N D. C3H7N Trong bài toán này cần lưu ý các điểm sau: Khi đốt cháy a mol hợp chất hữu cơ A: CO2 sinh ra được hấp thụ bởi các oxyd base hay base mạnh bất kỳ (NaOH, CaO, Ba(OH)2, Ca(OH)2...) từ đó suy ra số mol CO2 (chú ý bài toán tăng giảm khối lượng hay bài toán quy về 100) H2O được hấp thụ bởi các chất hút nước như H2SO4 đặc, CaCl2 khan, P2O5... từ đó suy ra số mol H2O. Người ta thường đưa ra dữ kiện xác định số mol nguyên tố N bằng 2 phương pháp là phương pháp Dumas và Kjeldahl Phương pháp Dumas: Dẫn dung dịch qua KOH đặc thì CO2, H2O bị giữ lại trong dung dịch, N2 bay ra đo thể tích bằng Nitơ kế, từ đó tính số mol N Phương pháp Kjeldahl: Chuyển N trong A thành NH3, sau đó dẫn qua H2SO4 dư (biết trước số mol), sau đó trung hòa lượng H2SO4 dư bằng NaOH vừa đủ (dùng chuẩn độ acid – base để xác định điểm cuối), nếu biết số mol NaOH đã dùng thì tính được số mol H2SO4. Từ đó tính được số mol H2SO4 phản ứng với NH3 và suy ra số mol nguyên tố N Đã cho dữ kiện số mol các nguyên tố C, H, N,... thì số mol nguyên tố O được xác định sau cùng m − (m C + m H + m N ) nO = A 16 Trong bài toán tổng quát 1, cần lưu ý các dạng sau: Dạng 1: Nếu A có dạng CxHyOzNt mà đề đã cho % các nguyên tố C, H, O, N (hoặc nếu chỉ cho 3 nguyên tố thì lấy 100% trừ đi % của 3 nguyên tố để xác định % nguyên tố còn lại) thì có thể áp dụng định luật thành phần khối lượng không đổi để xác định hệ số tỷ lệ x: y: z: t. Dựa vào phân tử khối của A để xác định CTPT của A. %C %H %O %N x:y:z:t = : : : 12 1 16 14 Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 1 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học Dạng 2: Xác định trực tiếp x, y, z, t dựa vào tỷ lệ (trong đó a là số mol của A) 12x y 16z 14t 1 = = = = mC mH mO m N a Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 1,5 gam hợp chất hữu cơ X thu được 1,76 gam CO2, 0,9 gam nước và 112 ml N2 (0oC, 2 atm). Nếu hóa hơi 1,5 gam chất X (127oC, 1,64 atm) thì thu được 0,4 lít khí. Xác định CTPT của X Hướng dẫn: 1. BÀI GIẢI CHI TIẾT (Chú ý: Hằng số khí tưởng R = 0,082 lit.atm.mol-1.K-1 = 8,314 J.mol-1.K-1, 0oC = 273K, K là độ kenvin, tất cả các dữ kiện về nhiệt độ đều đổi về độ kenvin) PV 2 × 0,112 Theo đề ta có: n N2 = = = 0, 01(mol) → m N = 0, 01× 2 ×14 = 0, 28(gam) RT 0, 082 × 273 1, 76 0, 9 mC = × 12 = 0, 48(gam) và m H = × 2 = 0,1(gam) 44 18 Suy ra: mO = 1,5 – (0,48 + 0,1 + 0,28) = 0,64 (gam) (Trong trường hợp mO = 0 gam thì X chí chứa C, H, N) Gọi công thức của X là CxHyOzNt 0, 48 0,1 0, 64 0, 28 → x:y:z:t = : : : = 2 : 5 : 2 :1 12 1 16 14 suy ra công thức nguyên của X là: C2H5O2N Để xác định CTPT ta phải xác định khối lượng mol của X 1, 64 × 0, 4 1,5 Theo đề ta có: n X = = 0, 02(mol) → M X = = 75(gam / mol) 0, 082 × (273 + 127) 0, 02 Ta có (C2H5O2N)n = 75 ⇒ 75n = 75 ⇒ n =1. Vậy CTPT của X là: C2H5O2N 2. BÀI GIẢI TÓM TẮT Khi đã hiểu rõ phương pháp làm bài, nắm được dạng toán ta có thể giải nhanh bài toán này như sau: 14 × 2 × PV 14 × 2 × 2 × 0,112 m N2 = = = 0, 28(gam) RT 0, 082 × 273 Gọi công thức của X là CxHyOzNt ta có:  1, 76 0,9 × 2 0, 28  1,5 −  + +  1, 76 0,9 × 2 18 14  0, 28  44 = 2 : 5 : 2 :1 x:y:z:t = : : : 44 ×12 18 ×1 16 14 Tương tự tính Mx = 75 gam/mol suy ra công thức phân tử là C2H5O2N Dạng 3: Xác định CTPT thông qua phản ứng cháy. Nếu biết được khối lượng sản phẩm cháy, ta có thể suy ra CTPT. MA = 12x + y + 16z + 14t Do đó nếu biết được số mol của 3 trong 4 nguyên tố có thể suy ra số mol nguyên tố còn lại, và tìm được CTPT dựa vào tỷ lệ x: y: z: t. Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 0,46 gam hợp chất hữu cơ A được 448 ml CO2 (d0ktc) và 0,54 gam H2O. Xác định CTPT của A biết tỷ khối hơi của A so với không khí là 1,58 Hướng dẫn Dựa vào các dữ kiện ta tính được: mC = 0,24 gam ; mH = 0,06 gam ; mO = 0,16 gam MA = 46 gam/mol suy ra CTPT của A là C2H6O Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 2 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG HÓA HỌC HỮU CƠ A. CÁC BÀI TOÁN VỀ HYDROCARBON Tổng quát: ♣ Hydrocarbon có công thức chung là: CxHy (trong đó: x ≥ 1, y ≤ 2x + 2, x và y là số nguyên, y chẵn). ♣ Hoặc công thức chung là: CnH2n+2-2k, với k là số liên kết π hay số vòng no, (trong đó: k ≥ 0, n ≥ 1, n và k là số nguyên). Chú ý: Nếu là chất khí thì ở điều thường hoặc điều kiện chuẩn: x ≤ 4. Bài toán 1: Xác định công thức phân tử của hydrocarbon A khi biết khối lượng phân tử. Phương pháp: Gọi công thức tổng quát của hydrocarbon là CxHy ; trong đó: x ≥ 1, y ≤ 2x + 2, y chẵn. Ta có 12x + y = MA ⇒ y = M – 12x M (chặn trên) (1) - Do y > 0 ⇒ M – 12x > 0 ⇒ 12x < M ⇒ x < 12 M−2 (chặn dưới) (2) - Do y ≤ 2x+2 ⇒ M – 12x ≤ 2x + 2 ⇒ x ≥ 14 M−2 M ≤ x< Kết hợp (1) và (2) ⇒ 14 12 Xác định giá trị phù hợp của x, từ đó suy ra y Ví dụ: Một Hydrocarbon A có khối lượng phân tử là 30. Xác định công thức phân tử của A Hướng dẫn: Theo đề: Gọi công thức tổng quát của A là CxHy ta áp dụng: 30 − 2 30 M−2 M ≤ x< ⇒ ≤x< ⇒ 2 ≤ x < 2,5 . 14 12 14 12 Do x nguyên dương nên chọn x = 2, mà 12x + y = 30 suy ra y = 6 Vậy công thức phân tử của A là C2H6 Bài toán 2: Xác định công thức phân tử của hỗn hợp gồm nhiều hydrocarbon thuộc cùng một dãy đồng đẳng. Đối với bài toán này có thể vận dụng một trong hai cách sau để giải: Phương pháp 1: Gọi công thức chung của các hydrocarbon C n H 2n+2-2k (cùng dãy đồng đẳng nên k giống nhau) - Viết phương trình phản ứng Lập hệ PT giải ⇒ n , k. Gọi công thức tổng quát của các hydrocarbon lần lượt là C n1 H 2n1 +2-k , C n 2 H 2n 2 +2-k ,..., C n i H 2n i +2-k và số mol lần lần lượt là a1, a2,…, ai. Ta có: n a + n 2 a 2 + ... + n i a i và a1 + a2 + …+ ai = nhh n= 1 1 a1 + a 2 + ... + a i Ta có điều kiện: n1 < ni ⇒ n1< n < ni. Ví dụ 1: Nếu hỗn hợp gồm hai chất đồng đẳng liên tiếp và n =1,5 Thì n1 < 1,5 < n2 = n1+1 ⇒ 0,5 0) Ta có phương trình: (14n + 2)a + (14m − 2)b = 0, 42 (1) và a + b = 0,02 (2) Lại có: n CO2 = n × a + m × b trong đó số mol CO2 được xác định như sau: → CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O 0,02 0,02 0,02 (mol) → CO2 + CaCO3 + H2O  Ca(HCO3)2 0,01 (0,02 – 0,01) Vậy n CO2 = n × a + m × b = 0, 02 + 0, 01 = 0, 03(mol) (3) Từ (1), (2) và (3) ta có: (14n + 2)a + (14m − 2)b = 0, 42 14(an + bm) + 2(a − b) = 0, 42 a = b = 0, 01   ⇒ an + bm = 0, 03 ⇒ n × a + m × b = 0, 03 n + m = 3 a + b = 0, 02 a + b = 0, 02   Do A là alkan và B là alkin nên n ≥ 1, m ≥ 2 do đó n + m ≥ 3 mà theo đề thì n + m =3. Do đó chỉ có 1 trường hợp duy nhất thỏa là n = 1 và m = 2 hay A là CH4, B là C2H2 Phương pháp 2: Gọi chung thành một công thức Cx H y hoặc C n H 2 n + 2 − 2 k (Do các hydrocarbon khác dãy đồng đẳng nên k khác nhau) Cách giải: Gọi Công thức chung của các hydrocarbon trong hh là Cx H y (nếu chỉ đốt cháy hỗn hợp) hoặc C n H 2 n + 2 − 2 k (nếu vừa đốt cháy vừa cộng hợp H2, Br2, HX…) - Gọi số mol hỗn hợp nhỗn hợp - Viết các phương trình phản ứng xảy ra, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình ⇒ x, y hay n, k... Nếu là x , y ta tách các hydrocarbon lần lượt là C x1 H y1 , C x 2 H y2 ....., C x i H yi Ta có: a1 + a2 + … + ai = nhỗn hợp x a + x 2 a 2 + .... + x i a i x= 1 1 a1 + a 2 + ... + a i y= y1a1 + y 2 a 2 + ... + yi a i a1 + a 2 + ... + a i Chú ý: - x1 ≥ 1 nếu là alkan ; x1 ≥ 2 nếu là alken, alkin ; x1 ≥ 3 nếu là alkadien… - Chỉ có 1 hydrocarbon duy nhất có số nguyên tử C = 1, chính là CH4 (x1= 1; y1 = 4) Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 5 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 0,42 gam một hỗn hợp khí X gồm alkan A và alkin B. Sản phẩm cháy cho hấp thụ hoàn toàn vào 200 ml dung dịch Ca(OH)2 0,1M, lọc tách kết tủa cân nặng 1 gam. Xác định A, B biết thể tích hỗn hợp X ban đầu là 0,448 lit (đktc) Hướng dẫn: Ta cũng giải bài toán này nhưng không sử dụng phương pháp 1 mà dùng phương pháp 2 0, 448 = 0, 02(mol) có khối lượng là 0,42 gam Đặt công thức của hỗn hợp X là Cx H y có số mol là n X = 22, 4 Suy ra M X = 12x + y = 0, 42 = 21(gam / mol) 0, 02 Lại có n CO2 = 0, 03(mol) suy ra 0, 02x = 0, 03 ⇒ x = 1,5 ⇒ y = 3 Do x = 1,5 nên trong X chắc chắn có CH4 (hydrocarbon duy nhất có số carbon bằng 1). Từ đó dựa vào các dữ kiện suy ra chất còn lại là C2H2. ______________________________BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI______________________________ Bài 1: (Đề TSĐH – KA 2009) Hỗn hợp khí X gồm alken M và alkin N có cùng số nguyên tử carbon trong phân tử. Hỗn hợp X có khối lượng 12,4 gam và thể tích 6,72 lít (ở đktc). Số mol, công thức phân tử của M và N lần lượt là A. 0,1 mol C2H4 và 0,2 mol C2H2. B. 0,1 mol C3H6 và 0,2 mol C3H4. C. 0,2 mol C2H4 và 0,1 mol C2H2. D. 0,2 mol C3H6 và 0,1 mol C3H4. Hướng dẫn nX = 0,3 mol MX = 41,3 Đặt công thức trung bình của X là: C x H y Ta có: 12x + y = 41,3 Chọn: x = 3, y = 5,3 => C3H6 và C3H4 Gọi a, b lần lượt là số mol của C3H6 và C3H4 ta có hệ:  42a + 40b = 12, 4 a = 0, 2 => Chọn câu D ⇒   a + b = 0,3 b = 0,1 Bài 2: (Đề TSĐH – KA 2010) Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,02 mol C2H2 và 0,03 mol H2 trong một bình kín (xúc tác Ni), thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y lội từ từ vào bình nước brom (dư), sau khi kết thúc các phản ứng, khối lượng bình tăng m gam và có 280 ml hỗn hợp khí Z (đktc) thoát ra. Tỉ khối của Z so với H2 là 10,08. Giá trị của m là A. 0,585. B. 0,620. C. 0,205. D. 0,328. Hướng dẫn m X = 0,58(gam) ⇒ m = m X − m Z = 0,58 − 0, 252 = 0,328(gam)  m Z = 0, 252(gam) Chọn câu D Bài 3: (Đề TSĐH – KA 2007) Cho 4,48 lít hỗn hợp X (ở đktc) gồm 2 hydrocarbon mạch hở lội từ từ qua bình chứa 1,4 lít dung dịch Br2 0,5M. Sau khi phản ứng hoàn toàn, số mol Br2 giảm đi một nửa và khối lượng bình tăng thêm 6,7 gam. Công thức phân tử của 2 hydrocarbon là: A. C2H2 và C4H6. B. C2H2 và C4H8. C. C3H4 và C4H8. D. C2H2 và C3H8. Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 6 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học Hướng dẫn nX = 0,2 mol, nbrom phản ứng = 0,35 mol. Cách 1: Phương pháp tính và biện luận Đặt công thức chung của 2 hydrocarbon là Cn H 2n+2-2k ta có khối lượng bình tăng là khối lượng X => M X = 6, 7 = 33,5(g / mol) ⇒ 14n + 2 − 2k = 33,5 (gam/mol) 0, 2 Lại có: nbrom phản ứng = 0,35 mol = n X × k = 0, 2k ⇒ k = 0,35 = 1, 75 0, 2 Suy ra: 14n = 33,5 − 2 + 2k = 31,5 + 2 × 1, 75 = 35 ⇒ n = 2,5 Lý luận: Ta thấy do X phản ứng hết nên loại D. Do k = 1,75 nên trong X có hydrocarbon có k = 1 nên loại A Do n = 2, 5 nên trong X có hydrocarbon có n < 2,5 nên loại C Vậy chọn B Cách 2: Loại trừ Ta thấy do X phản ứng hết nên loại D. Do 2.nX > nbrom phản ứng > nX nên trong X có hydrocarbon có k = 1 nên loại A Tính khối lượng mol trung bình của X bằng 33,5 nên loại C. Vậy chỉ còn B đúng => Chọn câu B Nhận xét: Đối với câu hỏi này nếu dùng cách 2 thì sẽ rút ngắn được khá nhiều thời gian làm bài mà vẫn có thể chọn ra đáp án chính xác. Còn nếu dùng cách 1 thì sẽ đòi hỏi lượng thời gian nhiều hơn dành cho 1 câu trắc nghiệm. Bài 4: (Đề TSĐH – KA 2007) Một hydrocarbon X cộng hợp với acid HCl theo tỉ lệ mol 1:1 tạo sản phẩm có thành phần khối lượng clo là 45,223%. Công thức phân tử của X là: A. C3H6. B. C3H4. C. C2H4. D. C4H8. Hướng dẫn: Đặt công thức của X là CxHy ta suy ra: 35,5 %Cl = × 100% = 45, 233% 12x + y + 36,5 ⇒ 12x + y + 36,5 = 78,5 ⇒ 12x + y = 42 Chọn x = 3, y = 6 => Chọn câu A ___________________________BÀI TẬP KHÔNG LỜI GIẢI_____________________________ Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 19,2 gam hỗn hợp X gồm 2 alkan kế tiếp, thu được 14,56 lít CO2 (0oC và 2 atm). Xác định công thức phân tử của X và tính % khối lượng mỗi alkan trong X. Bài 2: Một hỗn hợp A gồm 2 alkan kế tiếp có khối lượng bằng 10,2 g. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A cần 36,8 gam O2. Xác định công thức phân tử và tính khối lượng của mỗi alkan. Bài 3: Hỗn hợp X gồm hai hydrocarbon đồng đẳng hơn kém nhau 2 nguyên tử carbon. Đốt cháy hoàn toàn 2,72 gam X thu được 8,36 gam CO2. Xác định công thức phân tử và tính % về khối lượng của các chất có trong X. Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 29,2 gam hỗn hợp 2 alkan. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm vào dung dịch Ba(OH)2 dư thấy khối lượng bình tăng lên 134,8 gam. Xác định công thức phân tử, biết hai alkan kế tiếp. Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 7 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp 2 alkan hơn kém nhau 2 nguyên tử carbon thu được 14,08 gam CO2 và 9,36 gam H2O. Tính m và Xác định công thức phân tử mỗi alkan. Bài 6: X là hỗn hợp 2 alkan khí hơn kém nhau 2 nguyên tử carbon. Đốt cháy 9,5 gam A cần V lít O2 (đktc) thu được m gam CO2 và 15,3 gam H2O. Xác định công thức phân tử mỗi alkan và tính m,V. Bài 7: Hỗn hợp X gồm 2 hydrocarbon A và B có khối lượng là a gam Nếu đem đốt cháy hoàn toàn X thì 132a 45a g CO2 và g H2O. Nếu thêm vào X một nửa lượng A có trong X rồi đốt cháy hoàn thu được 41 41 165a 60, 75a g CO2 và g H2O. toàn thu được 41 41 1. Tìm CTPT của A và B, biết X không làm mất màu dung dịch brôm và A, B thuộc các loại hydrocarbon đã học. 2. Tính % khối lượng của A, B trong X 143a 49,5a 3. Đem trộn b g hydrocarbon D với X rồi đốt cháy hoàn toàn thu được g CO2 và g H2O. 41 41 D thuộc dãy đồng đẳng nào? Tính b, biết a = 3 B. CÁC BÀI TOÁN VỀ DẪN XUẤT HYDROCARBON I. ANCOL ♣ Một số lưu ý: 1. Khi đốt cháy ancol: n H 2 O > n CO 2 ⇒ ancol này no, mạch hở. 2. Khi tách nước ancol tạo ra olefin ⇒ ancol này no đơn chức, hở. 3. Khi tách nước ancol A đơn chức tạo ra chất B. - d B / A < 1 ⇒ B là hydrocarbon chưa no (nếu là ancol no thì B là alken) - d B / A > 1 ⇒ B là ete. 4. Các phản ứng oxy hóa ancol : - Oxy hóa ancol bậc 1 tạo ra aldehyd hoặc acid mạch hở. O] R-CH2OH [→ R-CH=O hoặc R-COOH - Oxy hóa ancol bậc 2 thì tạo ra ceton: O] R-CHOH-R' [→ R-CO-R' - Ancol bậc ba không phản ứng (do không có H) 5. Tách nước từ ancol no đơn chức tạo ra alken tuân theo quy tắc zaixep: Tách nhóm -OH và H ở nguyên tử C có bậc cao hơn 6. Ancol no đa chức có nhóm -OH nằm ở carbon kế cận mới có phản ứng với Cu(OH)2 tạo ra dd phức màu xanh lam. - 2,3 nhóm -OH liên kết trên cùng một C sẽ không bền, dễ dàng tách nước tạo ra aldehyd, ceton hoặc acid carboxylic. R CH OH R CH O + H2O OH OH R C OH OH - R C O + H2O OH Nhóm -OH liên kết trên carbon mang nối đôi sẽ không bền, nó đồng phân hóa tạo thành aldehyd hoặc ceton. Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 8 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học CH2=CHOH  CH3-CHO → → CH2=COH-CH3  CH3-CO-CH3. ♣ Một số lưu ý khi giải toán: Ancol no a. Khi đốt cháy ancol: n H2O > n CO2 ⇒ ancol này là ancol no b. n H2O − n CO2 = nancol => số nguyên tử carbon = n CO2 n ancol Ví dụ: n = 1,6 ⇒ n1 < n =1,6 ⇒ phải có 1 ancol là CH3OH nH 2 x c. ⇒ x là số nhóm chức ancol ( tương tự với acid) = n röôïu 2 d. ancol đơn chức no (A) tách nước tạo chất (B) (xúc tác: H2SO4 đđ) - dB/A < 1 ⇒ B là olefin - dB/A > 1 ⇒ A là ete e. Oxy hóa: - 0 Cu,t → oxy hóa ancol bậc 1 tạo aldehyd: R-CHO  R- CH= O oxy hóa ancol bậc 2 tạo ceton: H [O] R C R' R C R' OH - O ancol bậc 3 không bị oxy hóa. ____________________________ MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ ANCOL__________________________ Bài 1: (Đề TSĐH – KA 2009) Đun nóng hỗn hợp hai ancol đơn chức, mạch hở với H2SO4 đặc, thu được hỗn hợp gồm các ete. Lấy 7,2 gam một trong các ete đó đem đốt cháy hoàn toàn, thu được 8,96 lít khí CO2 (ở đktc) và 7,2 gam H2O. Hai ancol đó là A. CH3OH và CH2=CH-CH2-OH. B. C2H5OH và CH2=CH-CH2-OH. C. CH3OH và C3H7OH. D. C2H5OH và CH3OH. Hướng dẫn: n CO2 = 0, 4 mol, n H2 O = 0, 4 mol => ete có một liên kết đôi như vậy một trong 2 ancol phải có một ancol có một liên kết đôi. Đặt công thức của ete đem đốt là: CnH2nO. 0, 4 Từ số mol CO2 ta tính được số mol của ete là n Mete = 18n => 14n + 16 = 18n => n = 4 Tổng số nguyên tử C trong 2 ancol bằng 4 và như nhận xét ở trên thì có một ancol có liên kết đôi. => Chọn câu A Bài 2: (TSĐH – KA 2009) Cho hỗn hợp X gồm hai ancol đa chức, mạch hở, thuộc cùng dãy đồng đẳng. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X, thu được CO2 và H2O có tỉ lệ mol tương ứng là 3: 4. Hai ancol đó là A. C2H4(OH)2 và C3H6(OH)2. B. C2H5OH và C4H9OH. Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 9 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học C. C2H4(OH)2 và C4H8(OH)2. Hướng dẫn: Ta có: n H2O > n CO2 ⇒ ancol no D. C3H5(OH)3 và C4H7(OH)3. Đặt công thức trung bình của 2 ancol là Cn H 2n +2 O z ⇒ 4 n = 3( n + 1) ⇒ n =3 Có một ancol phải là C2H4(OH)2, ancol còn lại có 2 nhóm OH và có số nguyên tử C lớn hơn 3. Vậy Chọn câu C Bài 3: (TSĐH – KA 2009) Khi đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp hai ancol no, đơn chức, mạch hở thu được V lít khí CO2 (ở đktc) và a gam H2O. Biểu thức liên hệ giữa m, a và V là: V V V V A. m = a − . B. m = 2a − . C. m = 2a − . D. m = a + . 5,6 11,2 22, 4 5,6 Hướng dẫn: Theo phương trình chung của phản ứng đốt cháy ancol no đơn chức ta có: a V n ancol = n H2O – n CO2 = − 18 22, 4 a V − 18 22, 4 Mà m ancol = mC + mH + mO V a a V V => m = 12 + 2 + ( − )16 => m = a − . Chọn câu A 22, 4 18 18 22, 4 5,6 Bài 4: (TSĐH – KA 2009) Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol một ancol X no, mạch hở, cần vừa đủ 17,92 lít khí O2 (ở đktc). Mặt khác, nếu cho 0,1 mol X tác dụng vừa đủ với m gam Cu(OH)2 thì tạo thành dung dịch có màu xanh lam. Giá trị của m và tên gọi của X tương ứng là A. 4,9 và propan-1,2-diol B. 9,8 và propan-1,2-diol C. 4,9 và glycerol. D. 4,9 và propan-1,3-diol Hướng dẫn Đặt công thức của X là: CnH2n + 2Ox. Ta có: nO2 = 0,8 mol 3n + 1 − x O2  nCO2 + (n + 1)H2O → CnH2n + 2Ox + 2 0,2 0,8 mol 3n + 1 − x 0,8 Vậy ta suy ra: = 2 0, 2 nO (ancol) = n ancol = 7+ x Chọn x = 2, n = 3 3 => X là C3H6(OH)2. Để phản ứng được với Cu(OH)2 thì X phải là propan-1,2-diol 1 nCu(OH)2 = nX = 0,05 mol 2 => m = 4,9g Chọn câu A => n = Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 10 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học Bài 5: (TSĐH – KA 2010) Oxy hoá hết 2,2 gam hỗn hợp hai ancol đơn chức thành aldehyt cần vừa đủ 4,8 gam CuO. Cho toàn bộ lượng aldehyt trên tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được 23,76 gam Ag. Hai ancol là: A. CH3OH, C2H5CH2OH. B. CH3OH, C2H5OH. C. C2H5OH, C3H7CH2OH. D. C2H5OH, C2H5CH2OH. Hướng dẫn 4,8 2, 2 = 36, 67 (g/mol) n CuO = = 0, 06 mol => M ancol = 80 0, 06 Nên trong hỗn hợp chắc chắn có CH3OH a mol (M = 32) và RCH2OH b mol => loại đáp án C, D Ta có sơ đồ: CH3OH  HCHO  4Ag → → RCH 2OH  RCHO  2Ag → → a + b = 0, 06 a = 0, 05 ⇔  4a + 2b = 0, 22 b = 0, 01 ⇒ 32 × 0, 05 + (R + 31) × 0, 01 = 2, 2 ⇒ R = 29 (-C2H5) Chọn câu B Bài 6: (TSĐH – KA 2010) Tách nước hỗn hợp gồm ancol etylic và ancol Y chỉ tạo ra 2 alken. Đốt cháy cùng số mol mỗi ancol thì lượng nước sinh ra từ ancol này bằng 5/3 lần lượng nước sinh ra từ ancol kia. Ancol Y là A. CH3-CH2-CH(OH)-CH3. B. CH3-CH2-CH2-OH. C. CH3-CH2-CH2-CH2-OH. D. CH3-CH(OH)-CH3. Hướng dẫn: n +1 5 = ⇒n=4 Đặt công thức của B là CnH2n+2O. Ta có: 3 3 Do tách nước ancol etylic và ancol Y chỉ tạo ra 2 alken nên Y tách nước tạo 1 alken, Chọn câu C Bài 7: (TSĐH – KB 2010) Hỗn hợp X gồm 1 ancol và 2 sản phẩm hợp nước của propen. Tỉ khối hơi của X so với hydro bằng 23. Cho m gam X đi qua ống sứ đựng CuO (dư) nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp Y gồm 3 chất hữu cơ và hơi nước, khối lượng ống sứ giảm 3,2 gam. Cho Y tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, tạo ra 48,6 gam Ag. Phần trăm khối lượng của propan-1-ol trong X là A. 65,2%. B. 16,3%. C. 48,9%. D. 83,7%. Hướng dẫn: Hai sản phẩm hợp nước của propen là C2H5CH2OH và CH3CHOHCH3. MX = 2.23 = 46 => Trong X có CH3OH 3,2 = 0,2 mol ; nAg = 0,45 mol nX = nO (CuO) = 16 Gọi a là số mol của C3H8O suy ra: 32(0,2 – a) + 60a = 46.0,2 => a = 0,1 => nCH3OH = 0,1 mol → → CH3OH  HCHO  4Ag 0,1 0,1 0,4 mol → → C2H5CH2OH  C2H5CHO  2Ag 0,025 mol ← 0,025 ← 0,45 – 0,4 mol 0, 025.60 %m C2H5CH2OH = × 100% = 16,3% Chọn câu B 46.0, 2 Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 11 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 12 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học II. PHENOL: - Nhóm OH liên kết trực tiếp trên nhân benzen, nên liên kết giữa O và H phân cực mạch vì vậy hợp chất của chúng thể hiện tính acid (phản ứng được với dd base) OH ONa + NaOH - + H 2O Nhóm -OH liên kết trên nhánh (không liên kết trực tiếp trên nhân benzen) không thể hiện tính acid. CH2OH khoâg phaû öùg n n n + NaOH CHÚ Ý KHI GIẢI CÁC BÀI TOÁN VỀ PHENOL nH 2 x a. Hợp chất HC: A + Na → H2 = ⇒ x là số nguyên tử H linh động trong –OH hoặc –COOH. 2 nA b. Hợp chất HC: A + Na → muối + H2O ⇒ n NaOH ( PU ) nA = y ⇒ y là số nhóm chức phản ứng với NaOH là – OH liên kết trên nhân hoặc –COOH và cũng là số nguyên tử H linh động phản ứng với NaOH. Ví dụ: n H2 = 1 ⇒ A có 2 nguyên tử H linh động phản ứng với Natri nA - - n NaOH = 1 ⇒ A có 1 nguyên tử H linh động phản ứng với NaOH nA nếu A có 2 nguyên tử Oxy ⇒ A có 2 nhóm OH (2H linh động phản ứng với Na) ; trong đó có 1 nhóm –OH nằm trên nhân thơm (H linh động phản ứng NaOH) và 1 nhóm OH liên kết trên nhánh. Ví dụ như: HO-C6H4-CH2-OH _______________________VÍ DỤ MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ PHENOL______________________ Bài 1: (TSĐH – KB 2009) Cho X là hợp chất thơm ; a mol X phản ứng vừa hết với a lít dung dịch NaOH 1M. Mặt khác, nếu cho a mol X phản ứng với Na (dư) thì sau phản ứng thu được 22,4a lít khí H2 (ở đktc). Công thức cấu tạo thu gọn của X là B. CH3-C6H3(OH)2. A. HO-C6H4-COOCH3. C. HO-CH2-C6H4-OH. D. HO-C6H4-COOH. Hướng dẫn Theo đề a mol X phản ứng hết a mol NaOH suy ra X có chứa 1 nhóm OH phenol hoặc 1 nhóm –COOR (R cũng có thể là H). Mặt khác khi cho a mol X phản ứng với Na dư thấy tạo a mol H2 nên X có 2 hydro linh động. Vậy từ các điều kiện trên ta thấy đáp án C là phù hợp. Chọn câu C Bài 2: (TSĐH – KB 2007) Khi đốt 0,1 mol một chất X (dẫn xuất của benzen), khối lượng CO2 thu được nhỏ hơn 35,2 gam. Biết rằng, 1 mol X chỉ tác dụng được với 1 mol NaOH. Công thức cấu tạo thu gọn của X là A. C2H5C6H4OH. B. HOCH2C6H4COOH. C. HOC6H4CH2OH. D. C6H4(OH)2. Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 13 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học Hướng dẫn 35, 2 0,8 n CO2 < = 0,8 mol ⇒ số nguyên tử C < = 8 nguyên tử C 44 0,1 Vậy loại câu A và câu B Do 1 mol X chỉ tác dụng 1 mol NaOH nên X có 1 nhóm OH phenol hoặc 1 nhóm –COOR Vậy suy ra đáp án C là phù hợp Chọn câu C Bài 3: (TSĐH – KB 2010) Cho 13,74 gam 2,4,6-trinitrophenol vào bình kín rồi nung nóng ở nhiệt độ cao. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được x mol hỗn hợp khí gồm: CO2, CO, N2 và H2. Giá trị của x là A. 0,60. B. 0,36. C. 0,54. D. 0,45. Hướng dẫn 2,4,6-trinitrophenol: C6H2(NO2)3OH hay C6H3N3O7 → 2CO2 + 3H2 + 3N2 + 10CO 2C6H3N3O7  0,06 mol 0,06 0,09 0,09 0,3 mol x = 0,06 + 0,09 + 0,09 + 0,3 = 0,54 mol Chọn câu C II. AMIN Lý thuyết cần nắm - Nhóm hút electron làm giảm tính base của amin. - Nhóm đẩy electron làm tăng tính base của amin. Ví dụ: Chiều tăng dần tính base C6H5-NH2 < NH3 < CH3-NH2 < C2H5NH2 < (CH3)2NH2 MỘT SỐ LƯU Ý KHI GIẢI TOÁN n H+ = x ⇒ x là số nhóm chức amin n amin Ví dụ: n H + : n amin = 1:1 ⇒ amin này đơn chức - CT của amin no đơn chức là CnH2n+3N (n ≥ 1) Khi đốt cháy n H2O > n CO2 ⇒ n H2O – n CO2 = 1, 5 × n amin - n CO2 = số nguyên tử carbon n amin _______________________VÍ DỤ MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ AMIN______________________ Bài 1: (TSĐH – KA 2010) Đốt cháy hoàn toàn V lít hơi một amin X bằng một lượng oxy vừa đủ tạo ra 8V lít hỗn hợp gồm khí carbonic, khí nitơ và hơi nước (các thể tích khí và hơi đều đo ở cùng điều kiện). Amin X tác dụng với acid nitrơ ở nhiệt độ thường, giải phóng khí nitơ. Chất X là A. CH3-CH2-CH2-NH2. B. CH2=CH-CH2-NH2. C. CH3-CH2-NH-CH3. D. CH2=CH-NH-CH3. Hướng dẫn: Đặt công thức của X là CxHyNz y y z to → ta có: C x H y N z + (x + )O 2  xCO 2 + H 2 O + N 2 4 2 2 y 1 x + + = 8 ⇒ 2x + y = 15 . Chọn x = 3 và y = 9, C3H9N là amin bậc 1 do tác dụng với acid nitrơ ở 2 2 nhiệt độ thường, giải phóng khí nitơ. Suy ra C3H7NH2. Chọn câu A Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 14 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học Bài 2: (TSĐH – KB 2010) Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một amin no, mạch hở X bằng oxi vừa đủ thu được 0,5 mol hỗn hợp Y gồm khí và hơi. Cho 4,6g X tác dụng với dung dịch HCl (dư), số mol HCl phản ứng là A. 0,1 B. 0,4 C. 0,3 D. 0,2 Hướng dẫn: 2n + 2 + x x → nCO2 + H2O + N2 CnH2n + 2 – x(NH2)x  2 2 2n + 2 + x x 0,1 0,1 mol 0,1 0,1n 2 2 2n + 2 + x => n + + x/2 = 5 2 => 4n + 2x = 8 N = 1, x = 2 => amin: CH2(NH2)2 namin = 0,1 => nHCl = 0,2 mol Chọn câu D Bài 3: (TSĐH – KB 2010) Trung hòa hòan tòan 8,88 gam một amin (bậc một, mạch carbon không phân nhánh) bằng acid HCl, tạo ra 17,64 gam muối. Amin có công thức là A. H2NCH2CH2CH2CH2NH2 B. CH3CH2CH2NH2 C. H2NCH2CH2NH2 D. H2NCH2CH2CH2NH2 Hướng dẫn: 17,64 − 8,88 nHCl = = 0,24 mol 36,5 amin: R(NH2)x 8,88 x = 37 x . Chọn x = 2 => M = 74 => R = 42 là C3H6 M= 0,24 H2NCH2CH2CH2NH2 Chọn câu D IV. ALDEHYD 1. Phản ứng tráng gương và với Cu(OH)2 (to) o ,  t R-CH=O +Ag2O ddNH3→ R-COOH + 2Ag ↓ o R-CH=O + 2Cu(OH)2 t → R-COOH + Cu2O ↓ +2H2O Nếu R là Hydro, Ag2O dư (hoặc viết AgNO3/NH3), Cu(OH)2 dư: o ,  t H-CHO + 2Ag2O ddNH3→ H2O + CO2 + 4Ag ↓ o → 5H2O + CO2 + 2Cu2O ↓ H-CH=O + 4Cu(OH)2 t Các chất: H-COOH, muối của acid fomic, este của acid fomic cũng cho được phản ứng tráng gương. o ,  t HCOOH + Ag2O ddNH3→ H2O + CO2+2Ag ↓ o ,  t HCOONa + Ag2O ddNH3→ NaHCO3 + 2Ag ↓ o ,  t H-COOR + Ag2O ddNH3→ ROH + CO2 + 2Ag ↓ Aldehyd vừa đóng vai trò chất khử, vừa đóng vai trò chất oxy hóa: Chất khử: Khi phản ứng với O2, Ag2O/NH3, Cu(OH)2(to) Chất oxy hóa khi tác dụng với H2 (Ni, to) Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 15 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học MỘT SỐ LƯU Ý KHI GIẢI TOÁN - n Ag n aldehyd = 2x ⇒ x là số nhóm chức -CHO Trường hợp đặc biệt: H-CH=O phản ứng Ag2O tạo 4 mol Ag nhưng %O = 53,33% 1 nhóm anldehyd ( -CH=O) có 1 liên kết đôi C=O ⇒ aldehyd no đơn chức chỉ có 1 liên kết π nên khi đốt cháy n H2O = n CO2 ( và ngược lại) aldehyd A có 2 liên kết π có 2 khả năng: aldehyd no 2 chức (2 π ở C=O) hoặc aldehyd không no có 1 liên kết đôi (1 π trong C=O, 1 π trong C=C). - n Cu 2O n = x ⇒ x là số nhóm chức -CHO aldehyd n Cu(OH)2 (PU) n = 2x ⇒ x là số nhóm chức -CHO andehyt n H2 (PU) n aldehyd = x ⇒ x là số (nhóm chức –CHO + số liên kết đôi C=C) _______________________VÍ DỤ MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ ALDEHYD______________________ Bài 1: (TSĐH – KA 2009) Cho hỗn hợp khí X gồm HCHO và H2 đi qua ống sứ đựng bột Ni nung nóng. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y gồm hai chất hữu cơ. Đốt cháy hết Y thì thu được 11,7 gam H2O và 7,84 lít khí CO2 (ở đktc). Phần trăm theo thể tích của H2 trong X là A. 65,00%. B. 46,15%. C. 35,00% D. 53,85%. Hướng dẫn: Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta thấy: Số mol H2 trong nước bằng số mol H2 trong Y bằng trong X; số mol C trong CO2 bằng số mol C trong Y bằng trong X nHCHO = nCO2 = 0,35 mol nH2O (HCHO, H2) = 0,65 mol nH2O (HCHO) = nHCHO = 0,35 mol nH2 = 0,65 – 0,35 = 0,3 mol => %V (H2) = 46,15% Chọn câu B Bài 2: (TSĐH – KA 2009) Cho 0,25 mol một aldehyd mạch hở X phản ứng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 54 gam Ag. Mặt khác, khi cho X phản ứng với H2 dư (xúc tác Ni, t0) thì 0,125 mol X phản ứng hết với 0,25 mol H2. Chất X có công thức ứng với công thức chung là A. CnH2n-1CHO (n ≥ 2). B. CnH2n-3CHO (n ≥ 2). C. CnH2n(CHO)2 (n ≥ 0). D. CnH2n+1CHO (n ≥ 0). Hướng dẫn: nAg = 0,5 mol, gấp 2 lần số mol aldehyd suy ra aldehyd đơn chức nH2 gấp 2 lần số mol aldehyd suy ra gốc hydrocarbon của aldehyd có một liên kết đôi. Suy ra aldehyd đó là CnH2n-1CHO (n ≥ 2) Chọn câu A Bài 3: (TSĐH – KA 2010) Cho m gam hỗn hợp etanal và propanal phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được 43,2 gam kết tủa và dung dịch chứa 17,5 gam muối amoni của hai acid hữu cơ. Giá trị của m là A. 9,5. B. 10,9. C. 14,3. D. 10,2. Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 16 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học Hướng dẫn: a mol CH3CHO → CH3COONH4 + 2Ag b mol CH3CH2CHO → CH3CH2COONH4 + 2Ag 77a + 91b = 17,5 a = 0, 05 ⇔  2a + 2b = 0, 4 b = 0,15 m = 10,9 gam. Chọn câu B ______________________BÀI TẬP KHÔNG HƯỚNG DẪN_______________________ Bài 4: (TSĐH – KA 2007) Cho 6,6 gam một aldehyd X đơn chức, mạch hở phản ứng với lượng dư AgNO3 (hoặc Ag2O) trong dung dịch NH3, đun nóng. Lượng Ag sinh ra cho phản ứng hết với acid HNO3 loãng, thoát ra 2,24 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc). Công thức cấu tạo thu gọn của X là: A. CH3CHO. B. HCHO. C. CH3CH2CHO. D. CH2=CHCHO. Bài 5: (TSĐH – KA 2007) Cho 0,1 mol aldehyd X tác dụng với lượng dư AgNO3 (hoặc Ag2O) trong dung dịch NH3, đun nóng thu được 43,2 gam Ag. Hydro hoá X thu được Y, biết 0,1 mol Y phản ứng vừa đủ với 4,6 gam Na. Công thức cấu tạo thu gọn của X là: A. HCHO. B. CH3CHO. C. OHC-CHO. D. CH3CH(OH)CHO. Bài 6: (TSĐH – KA 2008) Đun nóng V lít hơi aldehyd X với 3V lít khí H2 (xúc tác Ni) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn chỉ thu được một hỗn hợp khí Y có thể tích 2V lít (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Ngưng tụ Y thu được chất Z; cho Z tác dụng với Na sinh ra H2 có số mol bằng số mol Z đã phản ứng. Chất X là aldehyd A. không no (chứa một nối đôi C=C), hai chức. B. no, hai chức. C. no, đơn chức. D. không no (chứa một nối đôi C=C), đơn chức. Bài 7: (TSĐH – KA 2008) Cho 3,6 gam aldehyd đơn chức X phản ứng hoàn toàn với một lượng dư Ag2O (hoặc AgNO3) trong dung dịch NH3 đun nóng, thu được m gam Ag. Hoà tan hoàn toàn m gam Ag bằng dung dịch HNO3 đặc, sinh ra 2,24 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Công thức của X là A. C3H7CHO. B. HCHO. C. C4H9CHO. D. C2H5CHO. V. ACID CARBOXYLIC + Khi cân bằng phản ứng cháy nhớ tính carbon trong nhóm chức. 3n + 1 Ví dụ: CnH2n+1COOH + ( → ) O2  (n+1)CO2 + (n+1)H2O 2 + Riêng acid fomic tráng gương, phản ứng với Cu(OH)2 tạo ↓ đỏ gạch. Chú ý acid phản ứng với Cu(OH)2 tạo ra dd màu xanh do có ion Cu2+ + Cộng HX của acid acrylic, acid metacrylic, aldehyd acrylic nó trái với quy tắc cộng Maccopnhicop: Ví dụ: CH2=CH-COOH + HCl  → ClCH2-CH2-COOH + Khi giải toán về muối của acid carboxylic khi đốt cháy trong O2 cho ra CO2, H2O và Na2CO3 t y t Ví dụ: CxHyOzNat + O2  ( x + ) CO2 + H2O + Na2CO3 → 2 2 2 MỘT SỐ CHÚ Ý KHI GIẢI TOÁN Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 17 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học - n OH- (PU) n acid = x ⇒ x là số nhóm -COOH - Chỉ có acid fomic ( H-COOH) tham gia phản ứng tráng gương Đốt acid: Ta có: n H2O = n CO 2 ⇒ acid trên no, đơn chức và ngược lại, suy ra CT:Cn H 2n O 2 - • n H 2 sinh ra n acid = x ⇒ x là số nhóm chức acid phản ứng với kim loại 2 Lưu ý khi giải toán : + Số mol Na (trong muối hữu cơ) = số mol Na (trong Na2CO3) (bảo toàn nguyên tố Na) + Số mol C (trong Muối hữu cơ) = số mol C (trong CO2) + Số mol C (trong Na2CO3) (bảo toàn nguyên tố C) So sánh tính acid: Gốc hút e làm tăng tính acid, gốc đẩy e làm giảm tính acit của acid carboxylic. ___________________VÍ DỤ MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ ACID CARBOCYLIC_________________ Bài 1: (TSĐH – KA 2009) Cho hỗn hợp X gồm hai acid carboxylic no, mạch không phân nhánh. Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp X, thu dược 11,2 lit khí CO2 (ở đktc). Nếu trung hòa 0,3 mol X thì cần dùng 500 ml dung dịch NaOH 1M. Hai acid đó là: A. HCOOH, HOOC-CH2-COOH. B. HCOOH, CH3COOH. C. HCOOH, C2H5COOH D. HCOOH, HOOC-COOH. Hướng dẫn: nX = 0,3, nCO2 = 0,5, nNaOH = 0,5 mol Đặt công thức trung bình của 2 acid là: Cx H y O z Cx H y O z  x CO2 → 0,3 0,5 mol x = 1,67 => Phải có một acid có số nguyên tử C nhỏ hơn 1,67. Acid đó là HCOOH. nNaOH > nX => acid còn lại là đa chức. Đặt lại công thức trung bình của 2 acid là R(COOH) y R(COOH) y + y NaOH 0,3 0,5 => y = 1,67. Acid còn lại có số nhóm chức bằng số nguyên tử C trong phân tử. Chọn câu D Bài 2: (TSĐH – KB 2010) Hỗn hợp Z gồm hai acid carboxylic đơn chức X và Y (MX > MY) có tổng khối lượng là 8,2 gam. Cho Z tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu được dung dịch chứa 11,5 gam muối. Mặt khác, nếu cho Z tác dụng với một lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được 21,6 gam Ag. Công thức và phần trăm khối lượng của X trong Z là A. C3H5COOH và 54,88%. B. C2H3COOH và 43,90%. C. C2H5COOH và 56,10%. D. HCOOH và 45,12%. Hướng dẫn: Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 18 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học Z tác dụng được với AgNO3/NH3 suy ra Z có HCOOH. nHCOOH = ½ nAg = 0,1 mol RCOOH  RCOONa → 1 mol tăng 22 0,15 mol ← 11,5 – 8,2 = 3,3g 8,2 − 0,1.46 = 72 MX = 0,15 − 0,1 Đặt công thức của X là RCOOH. Suy ra: R + 45 = 72 ⇒ R = 27 suy ra R là C2H3 ⇒ X: C2H3COOH ⇒ %X = 0,05.72.100/8,2 = 43,9% Chọn câu B Bài 3: (TSĐH – KB 2010) Hỗn hợp M gồm acid carboxylic X, ancol Y (đều đơn chức, số mol X gấp hai lần số mol Y) và este Z được tạo ra từ X và Y. Cho một lượng M tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,2 mol NaOH, tạo ra 16,4 gam muối và 8,05 gam ancol. Công thức của X và Y là A. HCOOH và CH3OH B. CH3COOH và CH3OH C. HCOOH và C3H7OH D. CH3COOH và C2H5OH Hướng dẫn nRCOONa = nNaOH = 0,2 mol ⇒ R + 67 = 16,4/0,2 = 82 ⇒ R = 15 ⇒ X là CH3COOH Gọi số mol của Y là a thì số mol của X là 2a, của Z là b. Số mol của muối: 2a + b = 0,2. Số mol của Y sau phản ứng với NaOH: a + b a + b < 0,2 ⇒ MY > 8,05/0,2 = 40,25 ⇒ Y không phải là CH3OH. Chọn câu D VI. ESTE cách viết CT của một este bất kì : Este do acid x chức và rưỡu y chức: Ry(COO)x.yR’x . Nhân chéo x cho gốc hydrocarbon của ancol và y cho gốc hydrocarbon của acid. x.y là số nhóm chức este. Ví dụ: - Acid đơn chức + ancol 3 chức: (RCOO)3R’ - Acid 3 chức + ancol đơn chức: R(COO-R’)3 1. ESTE ĐƠN CHỨC: - o Este + NaOH t → Muối + ancol Este + NaOH  1 muối + 1 aldehyd → ⇒ este này khi phản ứng với dd NaOH tạo ra ancol có nhóm -OH liên kết trên carbon mang nối đôi bậc 1, không bền đồng phân hóa tạo ra aldehyd. o Ví dụ: R-COOCH=CH2 + NaOH t → R-COONa + CH2=CH-OH (không bền) Sau đó: CH2=CH-OH tự đồng phân hóa thành CH3CHO - Este + NaOH  1 muối + 1 ceton → Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 19 Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học ⇒ este này khi phản ứng tạo ancol có nhóm -OH liên kết trên carbon mang nối đôi bậc 2 không bền đồng phân hóa tạo ceton. Ví dụ: R COO C CH2 + NaOH R-COONa + CH2=CHOH-CH3 CH3 Sau đó: CH2=CHOH-CH3 không bền tự đồng phân hóa thành CH3COCH3 - Este + NaOH  2muối +H2O → ⇒ Este này có gốc ancol là phenol hoặc đồng đẳng của phenol. o Ví dụ: RCOOC6H5 + 2NaOH t → RCOONa + C6H5ONa + H2O do phenol có tính acid nên phản ứng tiếp với NaOH tạo ra muối và H2O - Este + NaOH  1 sản phẩm duy nhất ⇒ Este đơn chức 1 vòng → C O R O o +NaOH t → R COONa OH CÁCH XÁC ĐỊNH SỐ NHÓM CHỨC ESTE: - - - n NaOH(PU) n Este = α ⇒ α là số nhóm chức este (trừ trường hợp este của phenol và đồng đẳng của nó) nNaOH cần dùng < 2neste (este phản ứng hết) ⇒ Este này đơn chứcvà NaOH còn dư. Este đơn chức có CTPT là: CxHyO2 ⇔ R-COOR’ (ĐK: y ≤ 2x) Ta có: 12x + y + 32 = R + R’ + 44. Khi giải bài toán về este ta thường sử dụng cả hai công thức trên. + Công thức CxHyO2 dùng để đốt cháy cho phù hợp. + Công thức R-COOR’ dùng để phản ứng với NaOH ⇒ Công thức cấu tạo của este. Hỗn hợp este đơn chức khi phản ứng với NaOH tạo 1 muối + 2 ancol đơn chức ⇒ 2 este này cùng gốc acid và do hai ancol khác nhau tạo nên.  R − COOR1 ⇔ C x H yO2 Vậy công thức 2 este là R-COO R ' giải ⇒ R,R’ ; ĐK: R1< R ' - Xem thêm -