Bài tập tính lưỡng tính của amino axit

X tác dụng với NaOH theo tỉ lệ 1 : 2 → X có dạng (NH₂)_xR(COOH)₂

n_muối = n_aa  = 0,1 mol → M_muối = 177

M_aa + 22.2= M_muối→ M_aa = 177 – 44 = 133

→ 16x + R = 43 → x = 1 và R = 27 (C₂H₃)

R là H₂N-C₂H₃(COOH)₂→ trong R có 7H

Gọi công thức chung của X có dạng R(COOH)_x

X tác dụng với NaOH thu được muối R(COONa)_x

Nhận xét: số mol O trong muối gấp đôi số mol Na

%m_O = \(\frac{{16.2x}}{m}.100\%  = 41,2\% \)→ x = 0,012875m

→ n_Na = x = 0,012875m

Ta có : m_aa + 22n_NaOH = m_muối →m+ 22.0,012875m = 20,532 → m = 16

X tác dụng với dung dịch H₂SO₄ (axit 2 nấc) theo tỉ lệ 1 : 1 → X có 2 nhóm NH₂

X tác dụng với dung dịch NaOH theo tỉ lệ 1 : 1 → X có 1 nhóm COOH

X tác dụng với dung dịch NaOH và dung dịch HCl đều theo tỉ lệ mol 1: 1

→ số nhóm COOH bằng số nhóm NH₂ trong X

Dựa vào 4 đáp án → X có 1 nhóm COOH và 1 nhóm NH₂

${n_C}:{\rm{ }}{n_H}:{\rm{ }}{n_O}:{\rm{ }}{n_N} = \frac{9}{{12}}:\frac{{1,75}}{1}:\frac{8}{{16}}:\frac{{3,5}}{{14}} = 3:7:2:1$→ CTĐGN của X là C₃H₇O₂N

→ CTPT C₃H₇O₂N

\({n_{HCl}} = {n_{N{H_2}}} = \dfrac{{{m_{m'}} - {m_X}}}{{36,5}}\)= 0,1 mol

\({n_{NaOH}} = {n_{COOH}} = \dfrac{{{m_{m'}} - {m_X}}}{{23 - 1}} = 0,1\,\,mol\)

→ số nhóm COOH bằng số nhóm NH₂ trong X

Dựa vào 4 đáp án → X có 1 nhóm COOH và 1 nhóm NH₂

→ n_X = n_HCl = n_NaOH = 0,1 mol

→ M_X = 103 (H₂N-C₃H₆-COOH)

Giả sử amino axit có x nhóm NH₂ và y nhóm COOH → CTPT X có dạng RO_2yN_x

Bảo toàn khối lượng:

m₁ = m_X + m_HCl = m_X + 36,5x

m₂ = m_X + 22.y.n_X = m_X + 22y

→ 22y – 36,5x = 7,5  (1)

Nếu x = 1 thay vào (1) → y = 2 →chọn B

Nếu x = 2 thay vào (1) → y = 3,6 (loại)

X tác dụng với NaOH theo tỉ lệ 1 : 2 → X có 2 nhóm COOH

X tác dụng với HCl theo tỉ lệ 1 : 1 → X có 1 nhóm NH₂

→ X có dạng NH₂-R-(COOH)₂

\({n_{Cl{H_3}N - R{{(COOH)}_2}}} = {\rm{ }}{n_X} = {\rm{ }}0,02{\rm{ }}mol\,\, \to \,\,{M_{Cl{H_3}N - R{{(COOH)}_2}}} = \frac{{3,67}}{{0,02}} = 183,5\)

→ R là C₃H₅

Vì X là $\alpha $ – amino axit → công thức của X là HOOC – CH₂CH₂CH(NH₂) – COOH

Gọi n_alanin = x mol; n_{axit glutamic} = y mol

X tác dụng với dung dịch NaOH dư : n_COOH = \(\dfrac{{{m_{m'}} - {m_{aa}}}}{{22}}\)

→ x + 2y = \(\dfrac{{m + 30,8 - m}}{{22}}\)= 1,4  (1)

X tác dụng với dung dịch HCl :

BTKL:  m_aa + m_HCl = m_muối→ m_HCl = m + 36,5 – m = 36,5 → n_HCl = 1 mol

→ n_NH2 = n_HCl = 1

→ x + y = 1  (2)

Từ (1) và (2) → x = 0,6;  y = 0,4

→ m = m_alanin + m_{axit glutamic} = 0,6.89 + 0,4.147 = 112,2 gam

Coi hh X gồm H₂NC₃H₅(COOH)₂và HCl không phản ứng với nhau và đều phản ứng với NaOH

→ n_{NaOH phản ứng} = n_{gốc COOH} + n_HCl = 0,15.2 + 0,35 = 0,65 mol

Gọi n_HCl = x mol

Coi hh X gồm CH₃-CH(NH₂)COOH và HCl không phản ứng với nhau và đều phản ứng với NaOH

→ m_HCl = m_X - ${{m}_{C{{H}_{3}}-CH(N{{H}_{2}})COOH}}$= 28,75 – 0,2.89 = 10,95 gam

→ n_HCl = 0,3 mol

→ n_{NaOH phản ứng} = n_{gốc COOH} + n_HCl = 0,2 + 0,3 = 0,5 mol

→ V = 500 ml

X tác dụng với HCl tỉ lệ 1 : 1 →trong X có 1 nhóm NH₂

Coi hh Y gồm X và HCl không phản ứng với nhau và đều phản ứng với NaOH

n_{NaOH phản ứng} = n_{gốc COOH} + n_HCl → n_{gốc COOH} = n_{NaOH phản ứng} - n_HCl = 0,3 – 0,1 = 0,2 mol

→n_{gốc COOH} = 2n_X→ X chứa 2 nhóm COOH

→ X có dạng H₂N-R(COOH)₂

Hỗn hợp muối X thu được gồm H₂N-R(COONa)₂ và NaCl

Bảo toàn nguyên tố :

\({n_{{H_2}N - R{{\left( {COONa} \right)}_2}}} = {n_X} = 0,1\,\,mol;\,\,{n_{NaCl}} = {n_{HCl}} = 0,1\,\,mol\)

→ m_Z = 0,1.(R + 150) + 0,1.58,5 = 24,95 → R = 41 (C₃H₅)

Giả sử lấy a lít dung dịch Y → n_NaOH = a mol; n_KOH = 3a mol

Coi hh Y gồm X và H₂SO₄ không phản ứng với nhau và đều phản ứng với NaOH và KOH

n_NaOH + n_KOH= n_{gốc COOH} + 2.n_H2SO4→ a + 3a = 0,1.2 + 2.0,2.0,5

→ a = 0,1

Dung dịch Z chứa các ion : \({H_2}NR{\left( {CO{O^ - }} \right)_2},{\rm{ }}SO_4^{2 - },{\rm{ }}{K^ + },N{a^ + }\)

→ m_muối = 0,1.(R + 104) + 96.0,1 + 39.0,1.3 + 23.0,1 = 36,7

→ R = 27

\( \Rightarrow \% {m_N} = \dfrac{{14}}{{16 + 27 + 45.2}}.100\%  = 10,526\% \)

${n_{{H_2}N - C{H_2} - COOH}} = 0,6\,\,mol$

Coi H₂N-CH₂-COOH và NaOH không phản ứng với nhau và đều phản ứng với HCl

\({n_{NaOH}} = {n_{{H_2}N - C{H_2} - COOH}}\)= 0,6 mol

→ m_muối = \({m_{Cl{H_3}N - C{H_2} - COOH}} + {m_{NaCl}}\)= 0,6.111,5 + 0,6.58,5 = 102 gam

n_lysin = 0,05 mol;   n_glyxin = 0,2 mol

Coi hh Y gồm lysin, glyxinvà KOH không phản ứng với nhau và đều phản ứng với HCl

→ n_{HCl phản ứng} = n_{nhóm NH2} + n_KOH= 0,05.2 + 0,2 + 0,3 = 0,6 mol

Bảo toàn khối lượng : m_muối = m_lysin + m_glyxin + m_KOH + m_HCl – m_{H2O sinh ra}

→ m_muối = 7,3 + 15 + 0,3.56 + 0,6.36,5 – 0,3.18 = 55,6

Hỗn hợp ban đầu có x mol H₂NCH₂COOH và y mol CH₃COOH

→ 75x + 60y = 21 (1)

Hỗn hợp muối X gồm x mol H₂NCH₂COOK và y mol CH₃COOK

→ 113x + 98y = 32,4 (2)

Từ (1) và (2) → x = 0,2;  y = 0,1

Khi X + HCl tạo muối ClH₃NCH₂COOH và KCl

Bảo toàn nguyên tố K : n_KCl = \({n_{{H_2}NC{H_2}COOK}} + {n_{C{H_3}COOK}}\)→ n_KCl = 0,2 + 0,1 = 0,3 mol

→ m_muối = 111,5.0,2 + 0,3.74,5 = 44,65

n_H2NCH2COOH = 15: 75 = 0,2 (mol)

PTHH: H₂NCH₂COOH + NaOH → H₂NCH₂COONa + H₂O

                    0,2               → 0,2                                              (mol)

→ V_NaOH  = n_NaOH : C_M = 0,2 : 2= 0,1 (lít) = 100 (ml)

Ta có sơ đồ:

Glu + NaOH, KOH → Chất tan + H₂O

Đặt n_Glu = a mol; n_NaOH = 0,5b (mol); n_KOH = 0,8b (mol) và n_H2O = c (mol)

Theo bảo toàn khối lượng ta có: m_Glu + m_NaOH + m_KOH = m_{chất tan} + m_H2O

→ 147a + 40. 0,5b + 56.0,8b = 14,43 + 18c (1)

Khi cho m gam axit glutamic vào dung dịch chứa NaOH và KOH ta xét 2 trường hợp:

Trường hợp 1: Nếu axit glutamic phản ứng hết thì n_H2O = 2.n_Glu ⟹ 2a = c (2)

Trường hợp 2: Nếu kiềm phản ứng hết thì n_NaOH + n_KOH = n_H2O → 0,5b + 0,8b = c (3)

Muối trong dung dịch Z chứa:

(HOOC)₂C₃H₅NH₃⁺: a mol

Na⁺: 0,5 b mol

K⁺: 0,8b mol

Cl^-: 0,8x mol

SO₄^2-: 0,6x mol

Trong đó x là thể tích dung dịch axit.

Theo bảo toàn điện tích ta có: a + 0,5b + 0,8b = 0,8x + 0,6x. 2 (4)

Ta có: m_muối = 148a + 23.0,5b + 39.0,8b + 0,8x.35,5 + 0,6x.96 = 23,23 (5)

Giải hệ trong trường hợp 1:

Giải hệ (1), (2), (4) và (5) ta có: a = 0,0576; b = 0,124; c = 0,1152 và x = 0,1094

⟹ m_Glu = 147a = 8,4672 (không có đáp án thỏa mãn)

Giải hệ trong trường hợp 2:

Giải hệ (1), (3), (4) và (5) ta có: a = 0,07; b = 0,1; c = 0,13 và x = 0,1

⟹ m_Glu = 147a = 10,29 (gam)

Phân tử aminoaxit có nhóm cacboxyl (COOH) thể hiện tính axit nên phản ứng được với dd NaOH và nhóm amino (NH₂) thể hiện tính bazơ nên phản ứng được với dd HCl.

Do vậy phân tử có khả năng phản ứng với cả dd NaOH và dd HCl vì có tính chất lưỡng tính.

Quy đổi hỗn hợp B thành \(\left\{ \begin{gathered}  Ala:0,1\,mol \hfill \\  \,Glu:\,0,15\,mol \hfill \\  NaOH:0,3\,mol \hfill \\\end{gathered}  \right.\)

Tóm tắt: \(B\left\{ \begin{gathered}Ala:0,1\,mol \hfill \\  \,Glu:\,0,15\,mol \hfill \\  NaOH:0,3\,mol \hfill \\\end{gathered}  \right. + HCl \to Muoi + {H_2}O\)

\({n_{HCl}} = {n_{Ala}} + {n_{Glu}} + {n_{NaOH}} = 0,1 + 0,15 + 0,3 = 0,55(mol)\)

\({n_{{H_2}O}} = {n_{NaOH}} = 0,3(mol)\)

\(BTKL \to {m_{muoi}} = {m_B} + {m_{HCl}} - {m_{{H_2}O}}\)

→ m = 0,1.89 + 0,15.147 + 0,3.40 + 0,55.36,5 - 0,3.18 = 57,625 gam

Mỗi phần chứa 0,02 mol X

Phần 1:

\({n_X}:{n_{HCl}} = 1:1 \to \)X có 1 nhóm NH₂

Phần 2:

\({n_X}:{n_{NaOH}} = 1:1 \to \)X có 1 nhóm COOH

Mà n_muối = n_X = 0,02 → M_muối = 111

→ M_X = 111 – 22 = 89

X là H₂NCH(CH₃)COOH