RƯỢU

CHUYÊN ĐỀ 19: RƯỢU

 

Công thức phân tử tổng quát và công thức phân tử của chất tương đương với hỗn hợp rượu.

 

Công thức một chất	Công thức chất tương đương
Rượu no: CnH2n + 2Ox x  n ; n, x  N*	C H2 +  2O    <
Rượu no đơn chức: CnH2n + 2O	C H2 +  2O > 1
Rượu chưa no no, mạch hở, có k nối  và đơn chức. CnH2n + 2 – 2kO n  3, n, k  N*	C H2 +  2- 2O > 3

Các phản ứng của rượu:

 

-         Phản ứng với kim loại kiềm:

2R(OH)_n + 2nM ----> 2R(OM)_n + nH₂

2R-OH + 2M ----> 2R-OM + H₂

R(OH)_n : Rượu n chức, R-OH: Rượu đơn chức.

-         Phản ứng với axit:

R-OH + H-Br ---> R-Br + H₂O

- Phản ứng tách nước:

C_nH_{2n + 1}-OH -------> C_nH_2n + H₂O.

-         Phản ứng ete hoá của rượu đơn chức, ta có:

Số mol ete = 1/2 số mol của rượu tham gia phản ứng.

Hỗn hợp 2 rượu bị ete háo sẽ tạo ra 3 ete.

-         Phản ứng cháy của rượu no hay ete no.

C H_{2 +  2}O + (3 + 1 -)/2 ------> CO₂ + ( + 1)H₂O

     xmol                                               xmol   ( + 1)x mol

Hệ quả:

  Rượu no hay ete no cháy ----> số mol H₂O > số mol CO₂. Và số mol rượu no hay ete no tham gia phản ứng = số mol H₂O – số mol CO₂.

 

Bài tập áp dụng:

 

Bài 1: Đốt cháy 3,075 gam hỗn hợp 2 rượu no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Sản phẩm thu được lần lượt cho qua bình 1 đựng H₂SO₄ đặc và bình 2 đựng KOH rắn. Tính khối lượng các bình này tăng lên, biết rằng nếu cho lượng rượu trên tác dụng với Na thấy thoát ra 0,672 lít H₂ (đktc). Lập công thức phân tử của 2 rượu.

Bài giải

Gọi  là số nguyên tử cacbon trung bình của 2 rượu. Ta có CTPT tương đương của 2 rượu là C H_{2+ 1}OH.

Phản ứng đốt cháy:

C H_{2+ 1}OH + O₂  ­CO₂ + ( + 1) H₂O           ⁽¹⁾

Khi cho sản phẩm thu được qua bình 1 đựng H₂SO₄ thì H₂O bị hấp thụ và qua bình 2 đựng KOH thì CO₂ bị giữ lại theo phương trình.

CO₂ + 2KOH  K₂CO₃  +  H₂O        ⁽²⁾

Phản ứng rượu tác dụng với Na

2C H_{2+ 1}OH + 2Na  2C H_{2+ 1}ONa + H₂     ⁽³⁾

Theo (3) số mol hỗn hợp 2 rượu là.

n_hh = 2.n_H= 2 = 0,06 (mol)

_hh =  = 51,25 = 14 + 18

 = 2,375. Vì 2 rượu kế tiếp nhau nên suy ra: C₂H₅OH và C₃H₇OH.

Theo (1) ta có:

Khối lượng bình 1 tăng = m_HO = 0,06(2,375 + 1).18 = 3,645 g

Khối lượng bình 2 tăng = m_CO= 0,06 . 2,375 . 44 = 6,27 g

 

Bài 2: A là hỗn hợp gồm rượu Etylic và 2 axit hữu cơ kế tiếp nhau có dạng C_nH_2n+1COOH và C_n+1H_2n+3COOH. Cho 1/2 hỗn hợp A tác dụng hết với Na thoát ra 3,92 lít H₂ (đktc). Đốt 1/2 hỗn hợp A cháy hoàn toàn, sản phẩm cháy được hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH)₂ dư thì có 147,75g kết tủa và khối lượng bình Ba(OH)₂ tăng 50,1 g.

a, Tìm công thức 2 axit trên.

b, Tìm thành phần hỗn hợp A.

 

        nH₂ =  = 0,175 (mol)

PT phản ứng:

          2C₂H₅OH + 2Na  2C₂H₅ONa + H₂                             (1)

          2C_nH_2n+1 COOH +2Na  2C_nH _2n+1COONa + H₂    (2)

2C_n+1H_2n+3 COOH +2Na  2C_n+1H_2n+3COONa + H₂         (3)

Biện luận theo trị số trung bình.

Tổng số mol 3 chất trong 1/2 hỗn hợp = 0,175.2= 0,35 (mol) 

                            t⁰ 

C₂H₆O + 3O₂       2CO₂ + 3H₂O               (4)

 

                                  t⁰

C_xH_2xO₂ + O₂  xCO₂ + xH₂O           (5)

Chất kết tủa là BaCO₃  nBaCO₃ =  = 0,75 (mol)

PT: CO₂ + Ba(OH)₂  BaCO₃ + H₂O (6)

Theo PT (6) ta có: nCO₂ = nBaCO₃ = 0,75 (mol)

 mCO₂ = 0,75 x44 = 33(g)                                                

 mH₂O = m tăng - mCO₂

 mH₂O = 50,1 - 33 = 17,1 (g)

 nH₂O =  = 0,95 (mol)                                                   

Từ PT  (4) ta thấy ngay:

Số mol rượu C₂H₅OH = 0,95 - 0,75 = 0,2 ( mol)                      

Theo PT (4) ta thấy số mol CO₂ tạo ra là

nCO₂  =  2.nC₂H₅OH  = 2.0,2 = 0,4 (mol)

Suy ra: 2 a xít cháy tạo ra  0,75 - 0,4 = 0,35  (mol CO₂)         

Từ PT (4) ta thấy nH₂O = 3.nC₂H₅OH = 3.0,2 = 0,6 (mol)

Suy ra 2 axit cháy tạo ra: 0,95 - 0,6 = 0,35 mol H₂O              

Với số mol 2axit = 0,35 - 0,2 = 0,15  x = 0,35 : 0,15 = 2,33

(x là số mol trung bình giữa n+1 và n+2)

 2 axit là CH₃COOH và C₂H₅COOH.                                                      

 Gọi số mol CH₃COOH, C₂H₅COOH trong 1/2 A là a, b.   

Theo phương trình đốt cháy ta có:

Số mol của 2 axit = 0,15mol = a + b.

nCO₂ sinh ra = 2a + 3 b = 0,35. Giải ra ta có: a = 0,1; b = 0,05.

Vậy hỗn hợp có 0,2 mol CH₃COOH là 12 g và 0,10 mol C₂H₅COOH là  7,4g

Bài 3: Hỗn hợp A gồm 0,1 mol Rượu Etylic và a mol Rượu X có công thức là: C_nH_2n(OH)₂. Chia A thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 cho tác dụng hết với Na thấy bay ra 2,8lít khí Hiđrô (ở ĐKTC). Phần thứ 2 đem đốt cháy hoàn toàn thu được 8,96 lít khí CO₂ (ở ĐKTC) và b g nước.

a/ Tìm các giá trị của a, b?

b/ Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của X, biết rằng mỗi nguyên tử C chỉ liên kết được với 1 nhóm OH?

Hướng dẫn:

1. Các phản ứng xảy ra.

2C₂H₅OH  +  2Na    2C₂H₅ONa + H₂         (1)

C_nH_2n(OH)­₂ + 2 Na     C_nH_2n(ONa)₂ + H₂   (2)

              C₂H₅OH   +   3 O₂            2  CO₂  + 3 H₂O                 (3)

            C_nH_2n(OH)₂ +   O₂    n CO₂ +  (n+1) H₂O          (4)

Theo phản ứng (1), (2) ta có:

n H₂ =  + =  = 0,125 (mol)   a = 0,2 mol.     

Theo phản ứng (3), (4):

n CO₂ =  . 2 + . n   =  = 0,4 (mol).   n = 3.   

Theo phản ứng (3), (4):

n H₂O  =   . 3  +  . 4 = 0,55 (mol).                       

m H₂O = b = 0,55 . 18 = 9,9g                                              

2. Công thức phân tử của X là: C_3­H₈O₂ hay C₃H₆(OH)₂.    

Công thức cấu tạo hợp chất là:                                             

                      CH₂ -  CH  -  CH₃                     CH₂ -  CH₂ -  CH₂               

                      OH     OH                                OH                  OH

Bài 4 :  Đốt cháy hoàn toàn 23g một rượu no đơn chức A, thu được 44g CO₂ và 27g H₂O.

a/ Xác định CTPT, CTCT của A

b/ Hỗn hợp X gồm A và B là đồng đẳng của nhau. Cho 18,8g hỗn hợp X tác dụng với Na dư, thu được 5,6 lit H₂ (đktc). Xác định CTPT, CTCT của A, B và tính thành phần % theo khối lượng của A, B trong X.

c/ Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X rồi cho toàn bộ sản phẩm đi qua bình đựng dung dịch Ca(OH)₂ dư, thu được 35g kết tủa. Tính khối lượng hỗn hợp X đem đốt cháy.

Hướng dẫn :

a/ Số mol CO₂ = 1 mol và số mol của H₂O = 1,5 mol. Nhận thấy số mol của H₂O > số mol của CO₂ -----> Rượu A là rượu no.

n_HO : n_CO =  = 1,5 ----> n = 2. CTPT của A là C₂H₆O và CTCT là CH₃ – CH₂ – OH.

b/ Gọi CTPT TB của A và B là C H_{2 +  1}OH, a là số mol của rượu tương đương.

m = (14 + 18)a = 18,8  (*)

2C H_{2 +  1}OH   +  2Na ------> 2C H_{2 +  1}ONa   + H₂

     a(mol)                                                                     a/2(mol)

Số mol H₂ = a/2 = 5,6/22,4 = 0,25 ----> a = 0,5 mol

Thay a = 0,5 vào (*) ---->  = 1,4 Vậy n <  < n + 1  (n nguyên dương và n  1)

Vậy rượu B chỉ có 1 nguyên tử C, B là CH₃ – OH.

Đặt số mol của CH₃ – OH là x, số mol của CH₃ – CH₂ – OH là y.

x + y = a = 0,5

32x + 46y = 18,8

Giải phương trình ta được: x = 0,3 và y = 0,2.

---> m_CHOH = 0,3 . 32 = 9,6g ---> % m_CHOH = 51,06% và % m_{CH- CH- OH} = 48,94%.

c/

2C H_{2 +  1}OH   + 3 O₂ ----> 2CO₂   +     2( + 1) H₂O                                                                                                                   

    a mol                                      a mol

   CO₂ + Ca(OH)₂ ----> CaCO₃ + H₂O

  a mol                         a mol

Số mol của CaCO₃ =  a = 35 : 100 = 0,35 mol ----> a = 0,35 :  = 0,35 : 1,4 = 0,25.

Ta có: m_X = (14 + 18)a = 14a + 18a = 14.0,35 + 18.0,25 = 9,4g.

 

Bài 5:

1 - Trong bình kín ở 150 ⁰C chứa hỗn hợp khí gồm 1 thể tích axetilen và 2 thể tích oxi. Đốt cháy axetilen bằng chính khí oxi trong bình. Sau khi phản ứng kết thúc đưa bình về nhiệt độ ban đầu thì áp suất trong bình thay đổi như thế nào?

2 - Trộn 12,4 g hỗn hợp hai rượu CH₃OH và C₂H₅OH với 3 g axit C_xH_yCOOH rồi đem đốt thì thu được 13,44 l khí CO₂ (ĐKTC). Nếu đem 3 g oxit trên trung hoà bởi dung dịch KOH 0,5 M thì cần 100 ml DD KOH.

a. Tìm CTHH của axit trên.

b. Tính % khối lượng hỗn hợp rượu ban đầu.

c. Viết PTHH các phản ứng Este hoá giữa các chất trên.

Hướng dẫn:

1 - ở 150⁰C nước ở thể hơi.

Gọi V là thể tích của C₂H­₂

thì V_O = 2V

Thể tích hỗn hợp C₂H₂ và O₂ trong bình bằng 3V

PTHH:

2C₂H₂(k) + 5O₂(k) ®  4CO₂(k)     +  2H₂O(h)

2 mol        5 mol           4 mol            2 mol

V l            2,5 V l       2 V l                V l

x l              2 Vl             y l                 z l

x =    y =    z  =    

V_CH còn dư = V -  =

V_hh sau phản ứng  = ( +  + ) =   

Gọi áp suất trong bình lúc đầu là 100%

áp suất trong bình sau phản ứng là a %. áp dụng công thức  =  =

Ta có: a =   = 86,7 (%)  

Vậy áp suất khí trong bình giảm đi là:

100 % - 86,7 % = 13,3 %   

2.

a- Tìm CTHH của axit:

n_KOH = 0,5 . 0,1 = 0,05 (mol)

PTHH: C_xH_yCOOH (dd) + KOH (dd) ® C_xH_yCOOK (dd) + H₂O (l)

                 0,05 mol                                  0,05 mol                                                      

M_CHCOOH =   = 60

12 x + y + 45 = 60

12x + y = 15

x = 1 và y = 3       ---->   CTHH của axit là: CH₃COOH.

b. Tính phần khối lượng của hỗn hợp rượu ban đầu:

N_co =  = 0,6  (mol)

Gọi x, y lần lượt là số mol CH₃OH và C₂H₅OH trong hỗn hợp (x, y > 0).

PTHH: Đốt cháy hỗn hợp

2CH₃OH (l)  +  3O₂ (k) ® 2CO₂(k)  + 4H₂O (h)           

x mol                                   x mol

C₂H₅OH (l) + 3O₂ (k) ® 2 CO₂ (k) + 3H₂O (h)             

y mol                                 2y mol

CH₃COOH (l) + 2O₂ (k) ® 2 CO₂ (k) + 2H₂O (h)         

0,05 mol                              0,1 mol

Tổng số mol CO₂: 2y + x + 0,1 = 0,6

2y + x = 0,5

Khối lượng hỗn hợp hai rượu bằng 12,4 gam

46 y + 32 x = 12,4

suy ra x = 0,1 mol  và  y = 0,2 mol

% CH₃OH =  . 100%    25,8 %

% C₂H₅OH = 100% - 25,8 % = 74,2%                          

 

c. Phản ứng ESTE hoá:

                                              H₂SO₄(đặc), t⁰

CH₃COOH (l) + C₂H₅OH (l)                      CH₃COOC₂H₅ (l) + H₂O (l)                                                         

                                              H₂SO₄(đặc), t⁰

CH₃COOH (l) + CH₃OH (l)                       CH₃COOCH₃ (l) + H₂O (l)

                                                       

CHUYÊN ĐỀ 20: AXIT VÀ ESTE

 

Công thức phân tử tổng quát của axit và este đa chức no, mạch hở.

 

C_nH_{2n + 2 – 2k}O_2k với k: nhóm chức – COOH hay – C – O – H và n, k thuộc N^* = 1, 2, 3..

                                                                                   

                                                                                    O   

Hỗn hợp: C_. H_{2 +  2 - 2}O₂ với ,  > 1.

k = 1: ---> este và axit đều đơn chức no có công thức phân tử là:

C_nH_2nO₂ 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 C_nH_2nO_x và mạch hở thì C_nH_2nO_x 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 m_A =30n

Theo công thức d_A/= 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 n_Y=    ;        n_O2= 

n_CO2=0.05x        ;                        n_H2O=0.05

Vì thể tích CO₂bằng thể tích hơi nước, do đó ta có:

0.05x = 0.05  y=2x    (2)

n_O2=(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.

 

Þ mC  = 1,2g                     ÞmO = 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

Þ 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 ® CH3COONa + H2O

* HCOOCH3 + NaOH ® HCOONa + CH3OH