Hỗn hợp X gồm 3 este đơn chức, tạo thành từ cùng một ancol Y với 3 axit cacboxylic (phân tử chỉ có nhóm -COOH); trong đó, có hai axit no là đồng đẳng kế tiếp nhau và một axit không no (có đồng phân hình học, chứa một liên kết đôi C=C trong phân tử). Thủy phân hoàn toàn 5,88 gam X bằng dung dịch NaOH, thu được hỗn hợp muối và m gam ancol Y. Cho m gam Y vào bình đựng Na dư, sau phản ứng thu được 896 ml khí (đktc) và khối lượng bình tăng 2,48 gam. Mặt khác, nếu đốt cháy hoàn toàn 5,88 gam X thì thu được CO2 và 3,96 gam H2O. Phần trăm khối lượng của este không no trong X là:
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiChọn C
Phân tích: Đối với các dạng bài toán này, ta có cách tính từ dưới tính lên. Ta sẽ xuất phát từ ancol Y. Vì các este đều đơn chức nên khi thủy phân ta cũng thu được ancol Y đơn chức.
Xét ancol Y có dạng R ′OH, \({n_{{H_2}}}{\rm{ }} = {\rm{ }}\frac{{0,896}}{{22,4}}{\rm{ }} = {\rm{ }}0,04\)
\(R{\rm{ }}\prime OH{\rm{ }} + {\rm{ }}Na{\rm{ }} \to {\rm{ }}R{\rm{ }}\prime ONa{\rm{ }} + {\rm{ }}\frac{1}{2}{H_2}\)
0,08 0,08 0,08 0,04
Ta có khối lượng bình tăng \(= {m_Y}{\rm{ }} - {\rm{ }}{m_{{H_2}}} = 2,48{\rm{ }} \to {\rm{ }}{m_Y}{\rm{ }} = {\rm{ }}2,48{\rm{ }} + {\rm{ }}0,04.2{\rm{ }} = {\rm{ }}2,56g\)
\( \to {\rm{ }}{M_Y}{\rm{ }} = {\rm{ }}\frac{{2,56}}{{0,08}}{\rm{ }} = {\rm{ }}32{\rm{ }} \to {\rm{ }}Y:{\rm{ }}C{H_3}OH\)
\({n_{este{\rm{ }}}} = {\rm{ }}{n_Y}{\rm{ }} = {\rm{ }}0,08{\rm{ }} \to {\rm{ }}{n_{O\left( X \right)}}{\rm{ }} = {\rm{ }}0,16{\rm{ }} \to {\rm{ }}{m_O}{\rm{ }} = {\rm{ }}2,56\)
\({n_{{H_2}O}}{\rm{ }} = {\rm{ }}\frac{{3,96}}{{18}}{\rm{ }} = {\rm{ }}0,22\)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng trong X ta có:
\({m_C}{\rm{ }} = {\rm{ }}{m_X}{\rm{ }} - {\rm{ }}{m_O}{\rm{ }} - {\rm{ }}{m_H}{\rm{ }} = {\rm{ }}5,88{\rm{ }} - {\rm{ }}2,56 - 0,22.2 = 2,88g{\rm{ }} \to {\rm{ }}{n_{C{O_2}}} = {\rm{ }}{n_C}{\rm{ }} = {\rm{ }}\frac{{2,88}}{{12}}{\rm{ }} = {\rm{ }}0,24{\rm{ }}mol\)
Ta có khi đốt cháy este no, đơn chức thì số mol CO2 bằng số mol nước, khi đốt cháy este không no có 1 liên kết C=C thì
\({n_{este{\rm{ }}kho ng{\rm{ }}no}}{\rm{ }} = {\rm{ }}{n_{C{O_2}}} - {\rm{ }}{n_{{H_2}O}}{\rm{ }} = {\rm{ }}0,24{\rm{ }} - 0,22{\rm{ }} = {\rm{ }}0,02{\rm{ }} \to {\rm{ }}{n_{este{\rm{ }}no}}{\rm{ }} = {\rm{ }}0,08{\rm{ }} - 0,02{\rm{ }} = {\rm{ }}0,06\)
\(\bar C{\rm{ }} = {\rm{ }}\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_X}}}{\rm{ }} = {\rm{ }}\frac{{0,24}}{{0,08}}{\rm{ }} = {\rm{ }}3\)
→ 2 este no là HCOOCH3 (a mol) và CH3COOCH3 (b mol),
còn este không no là CnH2n−2O2 0,02 mol
Áp dụng định luật bảo toàn C ta có:
\(2a + 3b + 0,02n = 0,24{\rm{ }}va {\rm{ }}a + b = 0,06{\rm{ }} \to {\rm{ }}b + {\rm{ }}0,02n{\rm{ }} = {\rm{ }}0,12{\rm{ }} \to {\rm{ }}n{\rm{ }} < {\rm{ }}6\)
Để axit không no có đồng phần hình học thì số C trong axit không no ít nhất phải bằng 4.
Vậy trong este của axit với CH3OH số C ít nhất là 5 vậy n=5
Với \(n = 5 \to b = 0,02,{\rm{ }}a = 0,04{\rm{ }} \to {\rm{ }}{m_{HCOOC{H_3}}} + {\rm{ }}{m_{C{H_3}COOC{H_3}}} = {\rm{ }}3,88g\)
→ \({m_{este{\rm{ }}khong{\rm{ }}no}} = 5,88 - {\rm{ }}3,88{\rm{ }} = {\rm{ }}2g{\rm{ }} \to {\rm{ }}\% {m_{este{\rm{ }}khong{\rm{ }}no}}{\rm{ }} = {\rm{ }}2{\rm{ }}5,88{\rm{ }}.{\rm{ }}100\% {\rm{ }} = {\rm{ }}34,01\% \)
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Hóa học
Trường THPT Nguyễn Thái Học
