Chuyên đề 20: tính chất, điều chế axit và este

Chuyên đề 20: tính chất, điều chế axit và este Công thức phân tử tổng quát của axit và este đa chức no, mạch hở. CnH2n + 2 – 2kO2k với k: nhóm chức – COOH hay – C – O – H và n, k thuộc N* = 1, 2, 3.. O Hỗn hợp: C. H2 + 2 - 2O2 với , > 1. k = 1: ---> este và axit đều đơn chức no có công thức phân tử là: CnH2nO2 với axit thì n 1 và este thì n 2. Hỗn hợp: C. H2O2 với axit thì > 1 và este thì > 2. Nếu một trong hai gốc rượu hoặc axit là đơn chức thì este mạch hở. Nếu rượu và axit đều đa chức thì este mạch vòng. Axit và este đều tác dụng với dung dịch kiềm gọi chung là phản ứng xà phòng hoá, đều tạo ra muối kiềm của axit hữu cơ. RCOOH RCOOM + H2O R – C – O – R/ + MOH ----> RCOOM + R/OH O Este có phản ứng thuỷ phân trong môi trường axit H2SO4 tạo ra rượu và axit. Phản ứng cháy của axit và este đơn chức no đều tạo ra CO2 và H2O có số mol bằng nhau. Tổng quát, một chất có công thức phân tử là CnH2nOx và mạch hở thì CnH2nOx có một nối trong công thức cấu tạo và khi cháy tạo ra CO2 và H2O có số mol bằng nhau. Bài toán áp dụng: Bài 1: Đốt cháy 3(g) một hợp chất hữu A cơ trong không khí thu được 4,4g CO2 và 1,8g H2O. a. Xác định CTPT của hợp chất hữu cơ A. Biết rằng tỷ khối của A so với H2 là 30. Viết CTCT có thể có của A. b. Nếu đem toàn bộ lượng khí CO2 ở trên tác dụng với 100 ml dd NaOH 1,5M thì thu được muối gì? Tính khối lượng của mỗi muối. Hướng dẫn; a.Vì đốt cháy hợp chất hữu cơ A thu được CO2 và H2O nên chắc chắn trong A phải chứa hai nguyên tố là C và H có thể có O. Số mol sản phẩm. => => Ta có: Do đó trong A phải chứa nguyên tố O Tỉ lệ : Công thức đơn giản nhất của A là CH2O. Đặt công thức tổng quát của A là ( CH2O)n có mA =30n Theo công thức dA/= 30.2 = 60 =>30n = 60 => n = 2. Vậy công thức phân tử của A là C2H4O2. b. . Phương trình phản ứng: CO2 + NaOH NaHCO3 Trước phản ứng: 0,1 0,15 Phản ứng: 0,1 0,1 Sau phản ứng : 0 0,05 0,1 Tiếp tục có phản ứng: NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O Trước phản ứng: 0,1 0,05 0,05 0,05 Sau phản ứng 0,05 0 0,05 Ta thu được 2 muối: NaHCO3 và Na2CO3 có khối lượng là: Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,4g hợp chất hữu cơ Y chứa C, H, O cần vừa đủ 5,6 lít khí Ôxi (ĐKTC), thu được khí CO2 và hơi nước với thể tích bằng nhau. a) Xác định công thức phân tử của Y, biết rằng khối lượng phân tử của Y là 88 đvc. b) Cho 4,4gam Y tác dụng hoàn toàn với một lượng vừa đủ dung dịch NaOH sau đó làm bay hơi hổn hợp thu được m1 gam hơi của một rượu đơn chức và m2 gam muối của một A xit hữu cơ đơn chức. Số nguyên tử các bon ở trong rượu và A xít thu được bằng nhau. Hãy xác định công thức cấu tạo và tên gọi của Y. Tính lượng m1 và m2 Hướng dẫn: a/ Gọi công thức phân tử của chất Y là CxHyOz. Phản ứng đốt cháy Y: CxHyOz + (x+-)O2 xCO2+ H2O. (1) (0.05mol) 0.25mol 0.05x 0.05 Tính nY= ; nO2= nCO2=0.05x ; nH2O=0.05 Vì thể tích CO2bằng thể tích hơi nước, do đó ta có: 0.05x = 0.05 y=2x (2) nO2=(x+- )0.05=0.25 (3) Thay (2) vào (3) ta có: 3x -z=10 (4) Khối lượng phân tử của Y=12x+y+16z =88 (5) Từ các phương trình (2,3,4,5) ta có: x = 4 ; y = 8; z = 2 Vậy công thức phân tử của Y là: C4H8O2 b/ Phản ứng với NaOH Vì Y(C4H8O2) + NaOH Rượu (m1gam) + muối(m2gam) nên Y phải là một este vì số nguyên tử cacbon trong rượu =số nguyên tử các bon trong axit = = 2 nguyên tử C Do đó công thức của rượu là C2H5OH với m1= 0.0546 = 23g Công thức axít là CH3COOH Với m2= 0.05 82 =4.1g CH3COONa Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam chất A, thu được 2,24 lít CO2 (ở đktc) và 1,8g nước. Tỷ khối hơi của A so với Mêtan là 3,75. Tìm công thức cấu tạo của A biết A tác dụng được với NaOH. Hướng dẫn: Ta có. ị mC = 1,2g ịmO = 3 - (1,2 + 0,2) = 1,6g Đặt công tác của A là: CxHyO2, theo bài ra ta có: MA = 3,75 . 16 = 60 (g) Ta có: Giải ra ta được: x = 2, y = 4, z = 2 ị CTTQ của A là: C2H4O2 A Có các CTCT: CH3COOH và HCOOC2H5 Vì A phản ứng được với NaOH nên A có thể là CH3COOH và HCOOC2H5 (axit axetic) * CH3COOH + NaOH đ CH3COONa + H2O * HCOOCH3 + NaOH đ HCOONa + CH3OH