Bài tập đốt cháy amino axit

n_N2 = 0,05 mol; n_CO2 = 0,4 mol; n_H2O = 0,45 mol

nH₂O > nCO₂, phân tử có 1 nhóm NH₂ và 1 nhóm COOH

Đây là amino axit, no, đơn chức mạch hở

Amin này có dạng CnH_2n+1NO₂

n_aa = 2 n_N2 = 2 * 0,05 = 0,1 (mol)

0,1 mol amino axit  tạo ra 0,4 mol CO₂ 

1 mol amino axit  tạo ra 4 mol CO₂ => n trong CnH_2n+1NO_2 ⁼ 4

=> CTPT X là C₄H₉NO₂

Bảo toàn nguyên tố N có n_X = 2n_N2 = 2.0,05 = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tố C có (n+1).n_X = n_CO2 → (n+1).0,1 = 0,3 → n = 2

→X là H₂N – C₂H₄ –COOH → CTPT là C₃H₇O₂N

- Khi đốt m gam X: n_CO2 = 0,05 mol; n_H2O = 0,055 mol

=> n_H2O > n_CO2 => amino là amino axit no, có 1 nhóm NH₂, 1 nhóm COOH

Gọi công thức của X có dạng: C_nH_2n+1O₂N

C_nH_2n+1O₂N + O₂ → nCO₂ + (n+0,5)H₂O

                                0,05        0,055

=> 0,055n = 0,05(n+0,5) => n = 5 (C₅H₁₁O₂N)

- Xét phản ứng cho 29,25 gam X phản ứng với H₂SO₄ thu được Y, sau đó cho Y tác dụng với hỗn hợp NaOH và KOH vừa đủ:

n_X = 29,25 : 117 = 0,25 mol

Xét dung dịch Y gồm có: Na⁺: 0,2 mol ; K⁺ : 0,25 mol ; C₅H₁₀O₂N^- : 0,25 mol;

SO₄^2- = a (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích

=> 2a + 0,25 = 0,2 + 0,25 => a = 0,1 (mol)

Khối lượng muối sau phản ứng là:

0,2 * 23 + 0,25 * 39 + 0,25 * 116 + 0,1 * 96 = 52,95 (g)

Do n_H2O > n_CO2 => X là amino axit no, chứa 1 nhóm COOH, 1 nhóm NH₂

- Thí nghiệm 2:

{X, KOH, NaOH} + HCl → Muối + H₂O

Ta có: n_HCl = n_X + n_KOH + n_NaOH = 0,2 + 0,4 + 0,3 = 0,9 mol

n_H2O = n_KOH + NaOH = 0,4 + 0,3 = 0,7 mol

BTKL: m_X + m_KOH + m_NaOH + m_HCl = m _muối + m_H2O

m_X + 0,4.56 + 0,3.40 + 0,9.36,5 = 75,25 + 0,7.18 => m _muối = 20,6 gam

=> M_X = 20,6 : 0,2 = 103

=> X có công thức là H₂N-C₃H₆-COOH

- Thí nghiệm 1:

n_X = 12,36 : 103 = 0,12 mol

H₂N-C₃H₆-COOH → 4,5 H₂O

     0,12             →      0,54

=> b = 0,54 mol

* Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố C và H

Khi đem đốt cháy 1 mol NH₂-(CH₂)_n -COOH thu được (n+1) mol CO₂ và (2n+3)/2 mol H₂O

* Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố O

=> n_O2 tham gia phản ứng = n_CO2 + 1/2 n_H2O - n_aa

= (n+1) + (2n+3)/4 -1 = (6n+3)/4 (mol)

n_Gly = \(\frac{{2,25}}{{75}}\)= 0,03 mol

C₂H₅O₂N → 2CO₂

0,03        →   0,06 mol

=> V_CO2 = 0,672 lít

n_N2 = 0,15 mol; n_H2O = 0,525 mol

Đốt cháy amino axit no phân tử chỉ chứa 1 nhóm NH₂ và 1 nhóm COOH ta có : \({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = {n_{{N_2}}} = \dfrac{1}{2}{n_{aa}}\)

\( \to 0,525 - {n_{C{O_2}}} = 0,075\,\, \to \,\,{n_{C{O_2}}} = 0,45\)

=> V_CO2 = 10,08 lít

A tác dụng với NaOH hoặc HCl đều theo tỉ lệ 1 : 1

→ A là aminaxit no, trong phân tử có 1 nhóm NH₂ và 1 nhóm COOH → CTPT A dạng C_nH_2n+1O₂N

Số C = n = \(\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_A}}}\)= 2 → A là C₂H₅O₂N

A là a-amino axit → A là NH₂CH₂COOH

n_CO2 = \(\frac{{1,792}}{{22,4}}\)= 0,08 mol ; n_H2O = \(\frac{{1,62}}{{18}}\)= 0,09 mol

Đốt cháy amino axit no phân tử chỉ chứa 1 nhóm NH₂ và 1 nhóm COOH ta có : \({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = {n_{{N_2}}} = \frac{1}{2}{n_{aa}}\)

\( \to {n_{aa}} = 2({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}}) = 2.(0,09 - 0,08) = 0,02\,\,mol\)

Số C = n_CO2/n_aa = 0,08/0,02 = 4  => Có thể là: NH₂CH₂CH₂CH₂COOH

n_O2 = \(\dfrac{{10,08}}{{22,4}}\)= 0,45 mol.

Gọi n_CO2 = x mol; n_H2O = y mol

Amino axit X no phân tử chỉ chứa 1 nhóm NH₂ và 1 nhóm COOH → X có dạng C_nH_2n+1O₂N

→ Đốt cháy X ta có : \({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = {n_{{N_2}}} = \dfrac{1}{2}{n_X}\)

→ n_N2 = y – x;  n_X = 2.(y – x) → n_{O (trong X)} = 2n_X = 4.(y – x)

BTNT oxi:  \({n_{O(trong\,\,X)}} + {\rm{ }}2.{n_{{O_2}}} = {\rm{ }}2.{n_{C{O_2}}} + {\rm{ }}{n_{{H_2}O}}\)

→ 4.(y – x) + 2.0,45 = 2x + y   (1)

BTKL: m_aa = m_C + m_H + m_O + m_N

→ 10,68 = 12x + 2y + 16.4.(y – x) + 14.2.(y – x)   (2)

Từ (1) và

 (2) → x = 0,36;  y = 0,42

→ n_X = 0,12

=>số C trong X = n_CO2/n_X = 3 → X là C₃H₇O₂N

n_N2 = 0,05 mol

BTKL: m_aa = m_C + m_H + m_O/aa + m_N

\( \to {\rm{ }}{{\rm{n}}_{O{\rm{ }}(trong{\rm{ }}A)}} = \frac{{10,68--0,36.12--0,42.{\rm{ }}2--0,06.28}}{{16}} = 0,24\,\,mol\)

Vì trong A chỉ chứa 1 nhóm COOH =>n_A = nO / 2 = 0,12 mol

→ số C = n_CO2 / n_A = 0,36 / 0,12 = 3

Số H = 2n_H2O / n_A= 7

Số N = 2n_N2 / n_A = 1

=>  CTPT C₃H₇O₂N

Vì A là α-aminaxit → CTCT: CH₃-CH(NH₂)COOH

Aminoaxit là C_mH_{2m -1}O₄N, amin là C_nH_2n+3N

Phản ứng cháy:

\({C_m}{H_{2m{\rm{ }} - 1}}{O_4}N\buildrel { + O2} \over
\longrightarrow m{\rm{ }}C{O_2} + {{2m - 1} \over 2}{H_2}O{\rm{ }} + {1 \over 2}{N_2}\)

\({C_n}{H_{2n + 3}}N\buildrel { + O2} \over
\longrightarrow nC{O_2} + {{2n + 3} \over 2}{H_2}O{\rm{ }} + {1 \over 2}{N_2}\)                  

Số mol CO₂ là : n+m =4 → n_H2O = n + m+ 1 = 5.

Số mol N₂ = 1

Amino axit Y chứa 1 nhóm COOH, 1 nhóm NH₂ → Y có dạng C_nH_2n+1O₂N (n\( \ge \)2)

Đốt cháy Y thu được \({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = {n_{{N_2}}} = \dfrac{1}{2}{n_Y}\)

Z là este no, mạch hở, đơn chức có dạng C_mH_2mO₂  (m \( \ge \) 2) → đốt cháy Z thu được \({n_{{H_2}O}} = {n_{C{O_2}}}\)

→ đốt cháy hỗn hợp Z thu được \({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = \dfrac{1}{2}{n_Y}\)

→ n_y = 0,02 mol  → n_Z = 0,03 – 0,02 = 0,01 mol

Bảo toàn C : n_CO2 = 0,02n + 0,01m = 0,07

→ n + 5m = 12

→ Y là H₂N-CH₂-COOH, Z là C₃H₆O₂ mà Z không tráng bạc => Z là CH₃COOCH₃→ 2 muối thu được là H₂N-CH₂-COONa, Z là CH₃COONa

→ m_muối = 0,02.97 + 0,01.82 = 2,76gam

n_H2O = 0,65 mol<n_CO2 = 0,7mol → amino axit là no, có 2 nhóm COOH, 1 nhóm NH₂ (vì axit có n_CO2 = n_H2O)

Đặt công thức chung là amino axit là C_mH_2m-1O₄N

Phương trình đốt cháy:

C_mH_2m-1O₄N + xO₂  → mCO₂ + (2m-1)/2 H₂O

     a mol                        ma            (2m-1)a/2

 =>  2(n_CO2 – n_H2O) = 2ma – (2m – 1)a  = a

=>  Số mol amino axit là: n_aa = 2.(0,7 – 0,65) = 0,1 mol => Chiếm 1/3 mol hỗn hợp

=> Với 0,6 mol X phản ứng thì có 0,2 mol amino axit

=> nHCl = 0,2 mol

Amino axit Y chứa 1 nhóm COOH, 1 nhóm NH₂ → Y có dạng C_nH_2n+1O₂N

Đốt cháy Y thu được \({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = {n_{{N_2}}} = \frac{1}{2}{n_Y}\)

Z là axit cacboxylic no, mạch hở, đơn chức có dạng C_mH_2mO₂  (m \( \ge \) 2) → đốt cháy Z thu được \({n_{{H_2}O}} = {n_{C{O_2}}}\)

→ đốt cháy hỗn hợp Z thu được \({n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = \frac{1}{2}{n_Y}\)

=> n_Y = 0,15 mol = n_axit

Số C trung bình = 0,6 / 0,3 = 2

=>NH₂CH₂COOH và CH₃COOH hoặc NH₂CH₂CH₂COOH và HCOOH

Ta có n_NH2 = n_HCl = 0,3 mol

n_O : n_N = 10 : 3 → n_O­ = 1 mol

Khi đốt cháy X : đặt n_CO2 = x mol; n_H2O = y mol

Bảo toàn O: 2n_CO2 + n_H2O = n_{O (trong X)} + 2n_{O2 phản ứng}

→ 2x + y = 1 + 0,675.2 = 2,35 mol  (1)

BTKL: m_X + m_O2 = m_CO2 + m_H2O + m_N2

→31,3 + 0,675.32 = 44x + 18y + 0,3.14  (2)

Từ (1) và (2) → x = 0,8 mol

→ m_{kết tủa} = 0,8.100 = 80 gam

B₁ : Xác định công thức trung bình của 2 amino axit

n_O2 = 0,675 mol ; n_CO2 = 0,8 mol

CTTQ của amino axit : C_nH_{2n + 2+ t – 2x}O_2xN_t

n_HCl = 0,3 mol = n_gốcNH2 ; n_X = 0,3 mol → số nguyên tử N trong X = 1

Số C trung bình = n_CO2 / n_X  = 0,8 / 0,3 = 8 / 3

CT trung bình : C_8/3H₅O_10/3N

\({C_{\dfrac{8}{3}}}{H_{\dfrac{{25}}{3} - 2t}}{O_{2t}}N + {\rm{ }}\left( {\dfrac{{19}}{4}--1,5t} \right){O_2} \to {\rm{ 8}}/3C{O_2} + \left( {\dfrac{{25}}{6}--t} \right){H_2}O + \dfrac{1}{2}{N_2}\)

     0,3 mol                   0,675 mol

=> 0,675 = (19/4 – 1,5t).0,3

=>t = 5/3

Vậy X có 1 nhóm COOH

X là C_8/3H₅O_10/3N

B₂ : xác định khối lượng m dựa vào bảo toàn khối lượng

=> Khi Y phản ứng với NaOH thì : n_NaOH = n_HCl + n_{gốc COOH} = 0,6 mol

n_H2O = n_COOH  + n_HCl = 0,6 mol

Bảo toàn khối lượng : m =m_X + m_HCl + m_NaOH – m_H2O

=> m = 63,45 gam

Khi X + HCl : n_HCl = n_NH2 = 0,15 mol

Trong X có  m_O : m_N = 64 : 21 => n_O : n_N = 8 : 3

=> n_O(X) = 0,4 mol => n_COOH(X) = 0,2 mol

Khi đốt cháy X :

Giả sử n_O2 = x mol; n_H2O = y

Bảo toàn khối lượng : m_X + m_O2 = m_CO2 + m_H2O + m_N2

=> 14,15+ 32x = 17,6 + 18y + 28.0,075

=> 32x – 18y = 5,55 (1)

Bảo toàn O : 2n_COOH(X) + 2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O

=> x – 2y = - 0,4  (2)

Từ (1,2) => x = 0,4125 ; y = 0,425 mol

=> V_O2 = 9,24 lit

Bảo toàn nguyên tố N có n_X = 2n_N2 = 2.0,05 = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tố C có (n+1).n_X = n_CO2 → (n+1).0,1 = 0,3 → n = 2

→X là H₂N – C₂H₄ –COOH → CTPT là C₃H₇O₂N

n_CO2 = 8,8:44 = 0,2 (mol)

n_N2(đktc) = 1,12 :22,4 = 0,05 (mol)

BTNT "N": n_X = 2n_N2 = 2.0,05 = 0,1 (mol)

Tất cả đáp án đều có 2 oxi nên đặt công thức aminoaxit có dạng: C_xH_yO₂N: 0,1 (mol)

=> x = n_CO2: n_X = 0,2 : 0,1 = 2

=> y chỉ có thể bằng 5 thỏa mãn, y bằng 7 không thỏa mãn được

Vậy công thức của aminoaxit là C₂H₅NO₂