Phương pháp đồng đẳng hóa, giải các bài toán este

1. Phương pháp đồng đẳng hóa, giải các bài toán este

Các dạng bài thường gặp:

+ Các dạng bài liên quan tới đồng đẳng: tách, ghép –CH₂

Dãy đông đẳng hơn kém nhau một hoặc nhiều nhóm CH₂, do đó ta có thể quy đổi hỗn hợp phức tạp về các chất đơn giản ( thường là chất đầu dãy) kèm theo một lượng CH₂ tương ứng

Chú ý:

- CH₂ là thành phần khối lượng, vì vậy có có mặt trong các phương trình liên quan tới khối lượng, phản ứng đốt cháy ( số mol O₂, số mol CO₂, số mol H₂O),…

- Tuy nhiên, CH₂ không phải là một chất (nó chỉ là nhóm metylen –CH₂-), nó không được tính vào số mol hỗn hợp ( hoặc các dữ kiện khác liên quan đến tới số mol các chất)

+ Các dạng bài liên quan tới este: Tách ghép este

Ta có: Axit + ancol ⇔ Este + H₂O

⇒ Este = Axit + Ancol – H₂O

Do đó ta có thể quy đổi hỗn hợp este thành axit và ancol và trừ đi một lượng nước tương ứng

Tương tự: Với peptit = aminoaxit – H₂O

+ Các dạng bài liên quan tới cộng tách hiđro: Tách ghép liên kết ℼ

Ankan → anken + H₂

⇒ Anken = Ankan – H₂

⇒ Ta có thể quy đổi hỗn hợp X bất kì thành dạng hi đro hóa hoàn toàn của X cùng một lượng H2 tương ứng

2. Ví dụ minh họa

Câu 3: Cho X, Y là hai chất thuộc dãy đồng đẳng của axit acrylic và có M_X < M_Y; Z là một ancol có cùng só nguyên tử C với X; T là este hai chức tạo bởi X, Y, Z. Đốt cháy hoàn toàn 11,16g hỗn hợp E gồm X, Y, Z, T cần vừa đủ 13,216 lít khí O₂ ( đktc), thu được khí CO₂ và 9,36g nước. Mặt khác 11,16g E tác dụng tối đa với dung dịch chứa 0,04 mol Br₂. Khối lượng muối thu được khi cho cùng lượng E trên tác dụng hết với dung dịch KOH dư là:

A. 4,86g

B. 5,04g

C. 5,44g

D. 5,80g

Giải:

Ta có: T là este hai chức nên Z là ancol 2 chức

Bảo toàn khối lượng ta có:

m_CO2 = m_E + m_O2 – m_H2O = 11,16 + 0,59.32 – 9,36 = 20,68g

n_CO2 = 0,47 < n_H2O = 0,52 mol

⇒ Z là ancol no

Z có cùng số nguyên tử C với X

Khi cho E tác dụng với dung dịch Br₂ chỉ có axit phản ứng ⇒ a = 0,04 mol

Từ khối lượng E, số mol CO₂, số mol H₂O ta có hệ:

⇒ b = 0,11; c=0,02; d=-0,02

Ta ghép CH₂ tìm ra axit, ancol ban đầu

⇒ m_muối = 0,02.110 + 0,02.124 = 4,68g

⇒ Đáp án A

Câu 4: Hỗn hợp X gồm axit đơn chức A và axit hai chức B đều không no, mạch hở, không phân nhánh ( trong đó oxi chiếm 46% về khối lượng). Đốt cháy hoàn toàn m gam X rồi dẫn toàn bộ lượng sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch nước vôi trong dư thấy khối lượng bình tăng 28,928g. Mặt khác, đem m gam hỗn hợp X cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 16,848g muối. Để hiđro hóa hoàn toàn m gam X cần dùng 3,4048 lít H₂ (đktc). Phần trăm khối lượng của A trong X gần nhất với:

A. 64%

B. 66%

C. 68%

D. 70%

Giải:

n_H2 hiđro hóa X = 0,152 mol

Từ %m_O ⇒ 32a + 64b = 0,46.(46a + 90b + 14c – 2. 0,152) (1)

Đốt cháy X ta có: n_CO2 = a + 2b + c; n_H2O = a + b +c - 0,152

⇒ 44(a + 2b + c ) + 18(a + b + c – 0,152) = 28,298 (2)

⇒ m_muối = 68a + 134b + 14c – 2.0,152 = 16,848 (3)

Từ (1)(2)(3) ⇒ a = 0,12; b = 0,032; c = 0,336

Ghép CH₂ tìm hỗn hợp ban đầu:

⇒Đáp án C

Câu 5: Cho các chất hữu cơ mạch hở: X là axit không no có hai liên kết π trong phân tử, Y là axit no đơn chức, Z là ancol no hai chức, T là este của X, Y với Z. Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp M gồm X và T, thu được 0,1 mol CO₂ và 0,07 mol H₂O. Cho 6,9 gam M phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được hỗn hợp muối khan E. Đốt cháy hoàn toàn E, thu được Na₂CO₃: 0,195 mol CO₂ và 0,135 mol H₂O. Phần trăm khối lượng của T trong M có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 68,7             B. 68,1.        C. 52,3.            D. 51,3

Hướng dẫn giải: