Bài tập phản ứng este hóa

Cách dùng để điều chế etyl axetat là đun hồi lưu hỗn hợp etanol, axit axetic và axit sunfuric đặc. Không dùng giấm và rượu trắng vì độ tinh khiết không cao => hiệu suất thấp

Các este chứa gốc phenyl không điều chế được bằng phản ứng của axit cacboxylic với phenol mà phải dùng anhiđrit axit hoặc clorua axit tác dụng với phenol.

(CH₃CO)₂O + C₆H₅OH  →  CH₃COOC₆H₅ + CH₃COOH

Để tăng hiệu suất phản ứng thuận:

        + Tăng nồng độ chất tham gia.

        + Giảm nồng độ sản phẩm bằng cách: đun nóng để este bay hơi hoặc dùng H₂SO₄ đặc để hút nước. H₂SO₄ đặc vừa là xúc tác, vừa làm tăng hiệu suất phản ứng.

Dầu chuối có CTCT: CH₃COOCH₂-CH₂-CH(CH₃)₂

=> được điều chế từ CH₃COOH và (CH₃)₂CH-CH₂-CH₂OH.

CH₃COOH + C₂H₅OH $\overset{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}\,,{{t}^{o}}}{\leftrightarrows}$ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

n_{CH3COOC2H5 theo pt} = n_CH3COOH = 0,4 mol

Mà n_{CH3COOC2H5 thực tế thu được} = 0,3 mol

=> H = n_{CH3COOC2H5 thực tế thu được} / n_{CH3COOC2H5 theo pt} = 0,3 / 0,4 = 75%

Vì số mol ancol lớn hơn số mol axit nên ancol dư.

Số mol ancol pư = số mol  axit = 0,2 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng : m_ancol + m_axit = m_este + m_nước

=> 0,2.46 + 12 = m_este + 0,2.18 => m_este = 17,6 gam

Nên  H = $\frac{{11.100}}{{17,6}}$= 62,5%

Vì số mol ancol lớn hơn số mol 2 axit nên ancol dư.

Số mol ancol pư = số mol 2 axit = 0,1 mol. áp dụng định luật bảo toàn khối lượng có

 m_ancol + m_axit = m_este + m_nước => 0,1.46 + 5,3 = m_este + 0,1.18 => m_este = 8,10 gam

H = 80% nên m_{este thu được} = $\frac{{8,10.80}}{{100}}$= 6,48 gam.

3CH₃COOH + C₃H₅(OH)₃ $\overset{{}}{\leftrightarrows}$ (CH₃COO)₃C₃H₅ + 3H₂O

0,4 mol               0,2 mol

Vì \(\frac{{0,4}}{3} < \frac{{0,2}}{1}\) => C₃H₅(OH)₃ dư, hiệu suất tính theo CH₃COOH

=> n_{este theo pt} = 0,4 / 3 => m_{este theo pt} = 218.0,4 / 3 = 436 / 15 gam

=> H = m_{este thực tế} / m_{este theo pt}$ = \frac{{21,8}}{{\frac{{436{\rm{ }}}}{{15}}}}.100\%  = 75\% $

xCH₃COOH + C₃H₅(OH)₃ $\overset{{}}{\leftrightarrows}$ (CH₃COO)_xC₃H₅(OH)_3-x + xH₂O

       0,15               0,1

Xét x = 1 => CH₃COOH dư, C₃H₅(OH)₃ hết

=> n_{este theo pt} = n_C3H5(OH)3 = 0,1 mol

=> n_{este thực tế} = 0,1.0,6 = 0,06 mol => m = 0,06.134 = 8,04 gam

Xét x = 2 => CH₃COOH hết, C₃H₅(OH)₃ dư

=> n_{este theo pt} = n_CH3COOH / 2 = 0,075 mol

=> n_{este thực tế} = 0,075.0,6 = 0,045 mol => m = 0,045.176 = 7,92 gam (đáp án D)

Xét x = 3 => CH₃COOH hết, C₃H₅(OH)₃ dư

=> n_{este theo pt} = n_CH3COOH / 3 = 0,05 mol

=> n_{este thực tế} = 0,05.0,6 = 0,03 mol => m = 0,03.218 = 6,54 gam

Hỗn hợp A$\left\{ \begin{array}{l}C{H_3}COOH:a\,\,mol\\{C_2}{H_5}OH:b\,\,mol\end{array} \right.\,\, =  > \,\,\left\{ \begin{array}{l}{n_A} = a + b = 2{n_{{H_2}}} = 0,3\,\,mol\\a = 2{n_{C{O_2}}} = 0,1\,\,mol\end{array} \right. =  > \,\left\{ \begin{array}{l}a = 0,1\,\,mol\\b = 0,2\,\,mol\end{array} \right.$

Vì a < b => hiệu suất tính theo axit => số mol este thực tế thu được: n = 0,1.60% = 0,06 mol

Þ Khối lượng este thực tế thu được: m = 0,06.88 = 5,28 gam

n_H2 = 0,095 mol => n_{axit và ancol dư} = 0,19 mol

Gọi x là hiệu suất phản ứng

Do số mol ancol < số mol axit nên hiệu suất tính theo ancol

=> n _{axit và ancol dư} = 0,3 – 0,25x + 0,25 – 0,25x = 0,19 => x = 0,72

=> n_este = 0,25.0,72 = 0,18 mol => M = 100 => este là CH₂=CH–COOC₂H₅

m_{1 phần} = 13,48 gam; n_CO2 = 0,2 mol => n_axit = n_CO2 = 0,2 mol

Do tạo thành este tạp chức => axit phản ứng với C₂H₄(OH)₂ theo tỉ lệ 1 : 1

=> n_H2O = n_C2H4(OH)2  = n_axit = 0,2 mol

Bảo toàn khối lượng : m_axit  + m_ancol = m_este + m_H2O

=> m_este = 13,48 + 0,2.62 – 0,2.18 = 22,28 gam

n _{CH3OH pư} = 0,72 mol

OHCCH₂CH₂CHO + O₂ → HOOCCH₂CH₂COOH

HOOC-CH₂CH₂-COOH + CH₃OH → HOOC-CH₂CH₂-COOCH₃

                 x                           x                       x

HOOC-CH₂CH₂-COOH + 2CH₃OH → CH₃OOC-CH₂CH₂-COOCH₃

                 y                           2y                     y

72% ancol chuyển thành este => n_{ancol phản ứng} = x + 2y = 0,72 (1)

Mà theo đề M_Z < M_Q nên Z là este ở pt1 và Q là este ở pt2

$ =  > {\rm{ }}\frac{{x.132}}{{y.146}} = 1,81{\rm{ }}\left( 2 \right)$

Từ (1) và (2) => x = 0,36; y = 0,18

             CH₃COOH + C₂H₅OH $\overset{{}}{\leftrightarrows}$ CH₃COOC₂H₅ + H₂O    (K_C = 4)

BĐ:         1 mol            1 mol

P/ứ:          x          →      x              →          x        →       x

CB:         1 – x              1 – x                        x                   x

$ =  > {\rm{ }}{K_C} = \frac{{{x^2}}}{{{{(1 - x)}^2}}} = 4\,\, =  > \,\,x = 0,6667$

=> H = 0,6667 / 1 . 100% = 66,67%

             CH₃COOH + C₂H₅OH $\overset{{}}{\leftrightarrows}$  CH₃COOC₂H₅  + H₂O    (K_C = 4)

BĐ:         1 mol            1,6 mol

P/ứ:          x        →         x                 →          x      →        x

CB:          1 – x              1,6 – x                        x                  x

$ =  > {\rm{ }}{K_C} = \frac{{{x^2}}}{{(1 - x).(1,6 - x)}} = 4\,\, =  > \,\,x = 0,8$

Vì n_axit < n_ancol => hiệu suất phản ứng tính theo axit

=> H = 0,8 / 1 . 100% = 80%

            CH₃COOH + C₂H₅OH $\overset{{}}{\leftrightarrows}$  CH₃COOC₂H₅  + H₂O  

BĐ:         1 mol           1 mol

P/ứ:         2/3                2/3                           2/3                 2/3

CB:          1/3                1/3                           2/3                 2/3

$ =  > {\rm{ }}{K_C} = \frac{{2/3.2/3}}{{1/3.1/3}} = 4$

Hiệu suất đạt cực đại H = 90% => n_{CH3COOH phản ứng} = 1.90% = 0,9 mol

Gọi số mol C₂H₅OH cần dùng = x mol

           CH₃COOH + C₂H₅OH $\overset{{}}{\leftrightarrows}$  CH₃COOC₂H₅  + H₂O  

BĐ:         1 mol            x mol

P/ứ:         0,9       →     0,9            →        0,9          →       0,9

CB:         0,1                x – 0,9                  0,9                     0,9

Vì 2 phản ứng thực hiện ở cùng nhiệt độ => K_C không đổi

$ =  > {\rm{ }}{K_C} = \frac{{0,9.0,9}}{{0,1.(x-0,9)}} = 4\,\, =  > \,\,x = 2,925$

Gọi công thức của este Z là: C_xH_yO₂ (đk: y ≤ 2x +2; x ≥ 2 )

Ta có:

\(\begin{gathered}\% C = \frac{{12x}}{{12x + y + 32}}.100\%  = 54,54\%  \hfill \\\Rightarrow 10x = y + 32 \hfill \\ \end{gathered} \)

Chạy thấy giá trị x = 4 và y = 8 thỏa mãn

Vậy công thức của Z: C₄H₈O₂

Các CTCT thỏa mãn là:

HCOOCH₂CH₂CH₃

HCOOCH(CH₃)CH₃

CH₃COOC₂H₅

C₂H₅COOCH₃

=> Có 4 CTCT thỏa mãn

n_{polimetaacylat} = 12:100 = 1,2 (mol)

=> n_{CH2=C(CH3)COOH} lí thuyết = n_{polimetaacylat} = 1,2 (mol)

=> n_{CH2=C(CH3)COOH} thực tế = n_{CH2=C(CH3)COOH} lí thuyết :%H₂ : %H₁ = 1,2 : 0,8 : 0,3 = 5 (mol)

=> m_{CH2=C(CH3)COOH} thực tế = 5. 86 = 430 (kg)