Tổng hợp bài tập Amin - Amino axit hay và khó (phần 2)

n_X = 37,2/186 = 0,2 mol

n_KOH = 0,6 mol

Vì n_X : n_KOH = 1 : 3 → công thức cấu tạo thỏa mãn của X là:

PTHH:         X   +   3KOH → CH(NH₂)₃ + KNO₃ + K₂CO₃ + 3H₂O

                   0,2         0,6                    →     0,2 →     0,2                (mol)

→ m = m_KNO3 + m_K2CO3 = 0,2.101 + 0,2.138 = 47,8 gam

Hỗn hợp X gồm: 

\(\left\{ \matrix{
\left. \matrix{
{C_2}{H_5}N{H_3}N{O_3} \hfill \cr
{(C{H_3})_2}N{H_2}N{O_3} \hfill \cr} \right\}\,a(mol) \hfill \cr
\left. \matrix{
C{H_2}{(N{H_3})_2}C{O_3} \hfill \cr
N{H_2} - C{H_2} - N{H_3}HC{O_3} \hfill \cr} \right\}\,b(mol) \hfill \cr} \right.\)

n_Z = a + b = 0,3 (1)

n_NaNO3 = a và n_Na2CO3 = b

→ 85a + 106b = 29,28 (2)

giải (1) và (2) ra được a = 0,12 và b = 0,18

X + HCl chỉ có CH₂(NH₃)₂CO₃ và NH₂-CH₂-NH₃HCO₃ phản ứng

→ n_CO2 = b = 0,18 (mol)

→ V= 0,18.22,4 = 4,032 (lít)

n _amin = 7,392 : 22,4 = 0,33 mol

M _amin = 2.107/6 = 35,67

Mà chỉ có CH₃NH₂ có M < 35,67 => 2 amin là CH₃NH₂ (x mol) và C₂H₅NH₂ (y mol)

n _khí = x + y = 0,33

m _khí = 31x + 45y = 0,33.107/3

=> x = 0,22 và y = 0,11

Dựa vào dữ kiện đề bài ta suy ra công thức cấu tạo của X, Y:

n_X = n_C2H5NH2 = 0,11 mol; n_Y = 0,5n_CH3NH2 = 0,11 mol

=> Muối gồm:

CH₃COOK: 0,11 + 0,11 = 0,22 mol; H₂NCH₂COOK: 0,11 mol

KOOC-CH₂CH₂CH(NH₂)-COOK: 0,11 mol

=> m = 0,22.98 + 0,11.113 + 0,11.223 = 58,52 gam

Do thu được 2 amin no kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng nên suy ra Y là C₂H₅NH₃OOC-COONH₃CH₃

=> Muối có 2C => ancol có 1C=> X là CH₃COONH₃-CH₂-COOCH₃

Vậy muối G gồm:

KOOC-COOK (0,15 mol)

H₂N-CH₂-COOK (0,1 mol)

CH₃-COOK (0,1 mol)

%m KOOC-COOK = \(\frac{{0,15.166}}{{0,15.166 + 0,1.113 + 0,1.98}}.100\% \) = 54,13%

Dễ thấy A và B có cùng phân tử khối = 152 đvC => n_X = 53,2 : 152 = 0,35 (mol)

Gọi công thức của 2 amin no,đơn chức, đồng đẳng kế tiếp là:

Ta có:

\(\eqalign{
& {\overline M _{{C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 3}}N}} = 18,5 \times 2 = 37 \cr
& \Rightarrow 14\overline n + 17 = 37 \cr
& \Rightarrow \overline n = {{10} \over 7} \approx 1,43 \cr} \)

=> công thức 2 amin là CH₃N và C₂H₅N

A: C₅H₁₆O₃N₂ (có dạng C_nH_2n+6N₂O₃ : là muối của H₂CO₃ với amin hoặc NH₃)

=> CTCT A: (C₂H₅NH₂)₂CO₃

B: C₄H₁₂O₄N (Có dạng C_nH_2n+4N₂O₄: là muối của axit cacboxylic 2 chức và amin hoặc NH₃)

=> CTCT B: (COONH₃CH₃)₂

PTHH: (C₂H₅NH₂)₂CO₃ + 2NaOH → Na₂CO₃ + 2C₂H₅NH₂ + 2H₂O

                     1,5a                                ←                         3a                    (mol)

(COONH₃CH₃)₂ + 2NaOH → (COONa)₂ + 2CH₃NH₃ + 2H₂O

           2a                          ←                           4a                        (mol)

Ta có: n_X = 2a + 1,5a = 0,35 => a = 0,1 (mol)

Phần trăm khối lượng của A là: \(\% {C_5}{H_{16}}{O_3}{N_2} = {{152.1,5.0,1} \over {53,2}}.100\%  = 42,86\% \)

n_amin = 0,12 mol ; n_X = 0,4 mol

Bảo toàn oxi : $2.{n_{{O_2}}} = 2.{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}} =  > {n_{{H_2}O}} = 0,94{\text{ }}mol$

TQ : C_nH_2n+3N ; C_mH_2m+2 ; C_tH_2t

=> ${n_{{H_2}O}}-{n_{C{O_2}}} = 1,5{n_{amin}} + {n_{ankan}}$

=> n_ankan = 0,2 mol => n_anken = 0,08 mol

Bảo toàn C : 0,12n + 0,2m + 0,08t = 0,56

=> n = m = 1 ; t = 3

=> CH₅N ; CH₄ ; C₃H₆

=> $\% {m_{{C_3}{H_6}}} = 32,6\% $

Đặt CTTB của 2 amino axit là H₂N-R-COOH : 23,9 gam

$\left\{ \begin{gathered}{H_2}N{\text{R}}COOH \hfill \\HCl \hfill \\ \end{gathered}  \right.\xrightarrow{{ + NaOH}}\left\{ \begin{gathered}{H_2}N{\text{R}}COONa:0,3\,mol \hfill \\NaCl:0,35\,mol \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

→ M_X = 79,67 → R = 18,67

Nên 2 aa trong X là H₂NCH₂COOH, CH₃CH(NH₂)COOH

(H₂N)₂C₃H₅COOH+2OH →muối

H₂SO₄ +2OH →muối

HCl+ OH → muối

→ n_OH = V.0,2 + V.0,4 = 0,6V = 0,24 → V = 0,4 lít

→n_NaOH = 0,08 mol và n_KOH = 0,16 mol

Bảo toàn khối lượng có

 m_X +m_HCl + m_H2SO4+ m_NaOH + m_KOH =m_muối + m_H2O

→ 0,04.118 + 0,04.98 + 0,12.36,5 + 0,08.40 + 0,16.56 = m_muối + 0,24.18

→ m_muối = 20,86

10,36 gX + 0,12 mol HCl → X có 0,12 mol NH₂

→ m_N(X) = 1,68 gam → m_{O (X)} = $\dfrac{{1,68}}{7}.16$ = 3,84 gam

n_O = 0,24 mol → n_COOH = 0,24 : 2 = 0,12 mol

X chứa 0,12 mol COOH + 0,15 mol NaOH → 0,12 mol H₂O

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

m_X + m_NaOH = m_rắn + m_H2O → m_rắn  = 10,36 + 0,15.40 - 0,12.18 = 14,2 gam

Đặt số mol axit glutamic là x mol, alanin là y mol thì x + y = 0,027 mol

Cho X + 0,03 mol HCl + 0,069 mol NaOH thì

Axit glutamic + 2NaOH → muối + nước

Alanin +NaOH → muối + nước

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

→ n_NaOH = 0,069 = 0,03 + 2x + y

Giải được x = 0,012 mol và y = 0,015 mol

2 mol M phản ứng với 9 mol HCl → M có số N_tb = 9 : 2=4,5

2mol M pư với 8 mol NaOH→ M có số lk không no trung bình là k_tb = 8 : 2=4

2 mol M đốt thu được 15 mol CO₂ → M có số nguyên tử C_tb là 15 :2 =  7,5

Ta có

 ${k_{tb}} = \dfrac{{2{C_{tb}} - {H_{tb}} + {N_{tb}} + 2}}{2}$ nên H_tb = 13,5 → công thức TB của M là C_7,5H_13,5O_aN_4,5

→ đốt 2 mol M thu được 13,5 mol H₂O và 4,5 mol N₂

X + NaOH → chất hữu cơ đa chức + hỗn hợp muối vô cơ + nước

=> X là muối của amin với axit vô cơ

X có CTCT : NO₃NH₃-C₂H₄-NH₃HCO₃

NO₃NH₃-C₂H₄-NH₃HCO₃ + 3NaOH → C₂H₄(NH₂)₂ + NaNO₃ + Na₂CO₃ + 3H₂O

            0,15                             0,45                 0,15            0,15          0,15 (mol)

=> n_{NaOH dư} = 0,15 mol => m_rắn = 34,650 gam

n_O2 = 7/22,4 = 0,3125 (mol)

Gọi số mol của X và Y lần lượt là a và 5a (mol)

BTKL: ${m_Z} + {m_{{O_2}}} = {m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}} + {m_{{N_2}}}$  

=> ${m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}} + {m_{{N_2}}}$ = 3,17 + 0,3125.32 =13,17 (gam)  (1)

Khối lượng dung dịch NaOH đặc tăng chính là khối lượng của CO₂ và H₂O

=> ${m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}}$ = 12,89 (g)  (2)

Từ (1) và (2) => ${m_{{N_2}}} = 0,28\left( g \right) \Rightarrow {\text{ }}{n_{{N_2}}} = 0,01{\text{ }}\left( {mol} \right)$

BTNT N => ${n_X} = 2{n_{{N_2}}} = 0,02\left( {mol} \right)$

=> n_Z = 6n_X = 0,12 (mol)

Gọi x và y lần lượt là số mol của CO₂ và H₂O

$\left\{ \begin{gathered}\sum {{m_{(C{O_2} + {H_2}O)}}}  = 44x + 18y = 12,89 \hfill \\\xrightarrow{{BTNT\,:\,O}}2x + y = 0,3125.2 \hfill \\ \end{gathered}  \right. =  > \left\{ \begin{gathered}x = 0,205 \hfill \\y = 0,215 \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

Số C trung bình trong Z là: $\overline C  = \dfrac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_Z}}} = \dfrac{{0,205}}{{0,12}} = 1,7$ 

=> Y phải có CH₄

TH₁: Hiđrocacbon còn lại trong Y không có liên kết pi

=>  ${n_{{H_2}O}}-{n_{C{O_2}}}$ = 1,5n_amin + n_Y => ta thấy không thỏa mãn vì: 0,01 ≠ 0,08 => loại

TH₂: Hiđrocacbon còn lại trong Y không có 1 liên kết pi

=>  ${n_{{H_2}O}}-{n_{C{O_2}}} = 1,5{n_{amin}} + {n_{C{H_4}}}$  (Vì đốt HC có 1 liên kết pi cho số mol CO₂ = H₂O )

=> n_CH4 = ( 0,215 – 0,205) – 1,5.0,02 = - 0,02 (mol) < 0 => loại

TH₃: Hiđrocacbon còn lại trong Y không có 2 liên kết pi

Gọi a và b lần lượt là số mol của CH₄ và C_mH_2m-2 trong Y

$\left\{ \begin{gathered}\sum {{n_Y} = a + b = 0,1}  \hfill \\{n_{{H_2}O}} - {n_{C{O_2}}} = 1,5{n_{a\min }} + (a - b) \hfill \\ \end{gathered}  \right. =  > \left\{ \begin{gathered}a + b = 0,1 \hfill \\0,01 = 1,5.0,02 + (a - b) \hfill \\ \end{gathered}  \right. =  > \left\{ \begin{gathered}a = 0,04 \hfill \\b = 0,06 \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

Gọi CTPT chung của 2 amin là:

$\left\{ \begin{gathered}{C_{\overline n }}{H_{2\overline n  + 3}}N:0,01\,mol \hfill \\C{H_4}:0,04\,mol \hfill \\{C_m}{H_{2m - 2}}:\,0,06\,mol \hfill \\ \end{gathered}  \right.\xrightarrow{{BTNT:\,C}}{n_{C{O_2}}} = 0,01\overline n  + 0,04 + 0,06m = 0,205$

$ =  > 2 < \overline n  = \dfrac{{0,165 - 0,06m}}{{0,02}} < 3$

$ =  > 1,75 < m < 2,08$

$ =  > m = 2 =  > {C_2}{H_2}$

$ =  > \overline n  = 2,25$

Gọi u và v lần lượt là số mol của C₂H₇N và C₃H₉N

$\left\{ \begin{gathered}\sum {{n_X} = u + v = 0,02}  \hfill \\\overline n  = \dfrac{{2u + 3v}}{{0,02}} = 2,25 \hfill \\ \end{gathered}  \right. =  > \left\{ \begin{gathered}u = 0,015\,mol \hfill \\v = 0,005\,mol \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

$ =  > \% {C_2}{H_7}N = \dfrac{{0,015.45}}{{0,015.45 + 0,005.59}}.100\%  = 69,58\% $

Gần nhất với 70%

X + NaOH → amin Z + ancol T + muối E có cùng số nguyên tử C nên X tạo bởi amin, ancol và muối có 2C

→ X là C₂H₅NH₃ – OOC – COO – C₂H₅; Z là C₂H₅NH₂, T là C₂H₅OH; E là (COONa)₂

X, Y + NaOH : 0,6 mol → 13,5 g Z + 9,2 g T + Q gồm 3 chất hữu cơ cùng C và là các muối

→ Y có 2 nhóm chức este và n_X + n_Y = ½ . n_NaOH = 0,3 mol

n_Z = 0,3 mol = n_X + n_Y và n_C2H5OH = 0,2 mol < n_X + n_Y → X và Y được tạo bởi C₂H₅NH₂ còn C₂H₅OH chỉ  được  tạo từ X → n_X = n_C2H5OH = 0,2 mol → n_Y = 0,1 mol

→ (COONa)₂ : 0,2 mol

Vì 3 muối trong M có cùng số C nên 3 muối cùng có 2 C→ Y tạo ra 2 muối 2C

→ Y là CH₃COOCH₂COONH₃C₂H₅

→ 2 muối tạo ra là CH₃COONa : 0,1 mol và OHCH₂COONa: 0,1 mol

→ Trong M muối có phân tử khối nhỏ nhất là CH₃COONa : 0,1 mol → %CH₃COONa = 18,3%

n_este = n_C2H5OH = n _{muối cacboxylic} = 0,024 mol

=> n_Lys-Na = 14n _{muối cacboxylic} = 0,024.14 = 0,336 mol

Do các a.a và peptit đều được tạo nên bởi Ala và Lys nên ta có thể quy đổi thành:

CONH, CH₂, H₂O, NH (n_H2O = n _peptit; n_NH = n_Lys)

Este là no, đơn, hở nên quy đổi thành: HCOOC₂H₅ và CH₂

Vậy ta quy đổi hỗn hợp M thành: CONH, CH₂, H₂O, NH, HCOOC₂H₅

n_CONH = n_NaOH - n_HCOOC2H5 = 0,6 - 0,024 = 0,576 (mol)

+ m_M = 0,576.43 + 14x + 18y + 15.0,336 + 0,024.74 = 65,4 (1)

+ Xét phản ứng đốt cháy M:

n_CO2 : n_H2O = 2,36 : 2,41 => \(\dfrac{{x + 0,648}}{{x + y + 0,528}} = \frac{{2,36}}{{2,41}}\\) (2)

Giải hệ (1) và (2) được x = 2,184 và y = 0,18

BTKL: a = m _muối = m_M + m_NaOH - m_C2H5OH - m_H2O = 65,4 + 0,6.40 - 0,024.46 - 0,18.18 = 85,056 gam

=> B sai

Tỷ lệ:

Đốt 65,4 gam M thu được x + 0,648 = 2,184 + 0,648 = 2,832 mol CO₂

=> b gam M ...................................................................2,36 mol CO₂

=> b = 54,5 gam => C đúng

n_Lys-Na = 0,336 mol => n_Ala-Na = 0,576 - 0,336 = 0,24 mol => m_Ala-Na = 0,24.111 = 26,64 (g) => D đúng

=> m_R-COONa = 85,056 - 0,24.111 - 0,336.168 = 1,968 gam

=> M_R-COONa = 1,968 : 0,024 = 82 => CH₃COONa

=> %m _este = %m_CH3COOC2H5 = 0,024.88/65,4 = 3,23% => A đúng

Công thức cấu tạo của 2 chất là CH₃NH₃NO₃ và (C₂H₅NH₃)(NH₄)CO₃

→ Z gồm NaNO₃ và Na₂CO₃ → Khí thu được là khí CO₂ → n_C3H12O3N2 = n_CO2 = 0,04 mol

→ n_CH6O3N2 = (6,84 - 0,04.124) : 94 = 0,02 (mol)

→ Y gồm 0,02 mol CH₃NH₂; 0,04 mol C₂H₅NH₂; 0,04 mol NH₃

→ Muối gồm 0,02 mol CH₃NH₃Cl; 0,04 mol C₂H₅NH₃Cl và 0,04 mol NH₄Cl

→ m_muối = 0,02 . 67,5 + 0,04 . 81,5 + 0,04 . 53,5 = 6,75 (gam)

M _amin = 16,9.2 = 33,8 => 2 amin là CH₃NH₂ (a mol) và C₂H₅NH₂ (b mol)

=> Y là CH₃NH₃OOC-COONH₃COOC₂H₅

=> a : b = 11,2 : 2,8 = 4 : 1

n_CH3NH2 > n_C2H5NH2 => X tác dụng với KOH cũng sinh ra CH₃NH₂

T gồm 2 muối khan có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử (trong đó có 1 muối của axit cacboxylic và 1 muối của α-amino axit) => Các muối đều có chứa 2C

=> Muối gồm: (COOK)₂ và H₂N-CH₂-COOK

Suy ra X có cấu tạo là: C₂H₅OOC-COONH₃-CH₂COONH₃CH₃ hoặc CH₃NH₃OOC-COONH₃-CH₂-COOC₂H₅

Giả sử: n_CH3NH2 = 4 mol => n_C2H5NH2 = 1 mol

n_Y = n_C2H5NH2 = 1 mol

n_X = n_CH3NH2 - n_Y = 4 - 1 = 3 mol

Vậy muối gồm: (COOK)₂ (3 + 1 = 4 mol) và H₂N-CH₂-COOK (3 mol)

=> %m_Gly-K = 3.113/(4.166 + 3.113).100% = 33,79% gần nhất với giá trị 33,8%

X + NaOH → X là muối của axit cacboxylic 2 chức và 2 amin no

=> Công thức của X là C₂H₅NH₃OOC-CH₂-COONH₃CH₃

Y + NaOH → 1 ancol đơn chức , 1 axit cacboxylic , 1 amino axit tự nhiên

=> Y là muối của 1 ancol đơn chức , 1 axit cacboxylic , 1 amino axit tự nhiên

=> Công thức cấu tạo của Y là C₂H₅COONH₃C₂H₄COOCH₃

=> G gồm :      0,1 mol CH₂(COONa)₂  (M = 148);

                        0,2 mol C₂H₅COONa (M = 96);

                        0,2 mol H₂NC₂H₄COONa (M = 111)

=> m_C2H5COONa = 96.0,2 = 19,2g

X là muối của axit hữu cơ đa chức => X có CTCT là: (COONH₃CH₃)₂

Y là muối của axit vô cơ mà cho hỗn hợp X, Y tác dụng với NaOH thu được 2 khí làm xanh quỳ tím ẩm

=> CTCT của Y là: C₂H₅NH₃NO₃

\(7,36(g)\,E\left\{ \begin{gathered}
{(C{\text{OON}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{C}}{{\text{H}}_{\text{3}}}{\text{)}}_{\text{2}}}{\text{:a}}\,{\text{mol}} \hfill \\
{C_2}{H_5}N{H_3}N{O_3}:b\,mol \hfill \\
\end{gathered} \right. \to T\left\{ \begin{gathered}
{(C{\text{OONa)}}_{\text{2}}}{\text{:a}} \hfill \\
NaN{O_3}:b \hfill \\
\end{gathered} \right. + 0,08\,mol\left\{ \begin{gathered}
C{H_3}N{H_2}:2a \hfill \\
{C_2}{H_5}N{H_2}:b \hfill \\
\end{gathered} \right.\)

m_E = 152a + 108b = 7,36 (1)

n _khí = 2a + b = 0,08 (2)

Giải (1) và (2) được a = 0,02 và b = 0,04

=> m _muối = m_(COONa)2 + m_NaNO3 = 0,02.134 + 0,04.85 = 6,08 gam