Tổng hợp bài tập Este - Lipit hay và khó (phần 2)

Bước 1: Tính số mol X, Y trong hỗn hợp

- Ta thấy 1 < n_NaOH : n_hh = 0,3 : 0,25 = 1,2 < 2

⟹ Trong hỗn hợp có 1 este của phenol (giả sử là X) và 1 este thường (giả sử là Y).

- Gọi n_{este của phenol} = a mol, n_{este thường} = b mol.

Ta có hệ phương trình \(\left\{ \begin{array}{l}X:{a^{mol}}\\Y:{b^{mol}}\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}{n_{hh}} = a + b = 0,25\\{n_{NaOH}} = 2{\rm{a}} + b = 0,3\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}a = 0,05\\b = 0,2\end{array} \right.\)

Bước 2: Tính khối lượng muối do X sinh ra

- PTHH: X + 2NaOH → Muối 1 + Muối 2 + H₂O

0,05 →                0,05 →   0,05 →  0,05 (mol)

- Tổng khối lượng muối 1 và muối 2 = 0,05.136 + 0,1.40 - 0,05.18 = 9,9 gam.

Bước 3: Tìm CTCT muối Y, biện luận tìm X

- Khối lượng muối do Y tác dụng với NaOH tạo ra là 23,5 - 9,9 = 13,6 gam.

⟹ M_{muối do Y} = 13,6 : 0,2 = 68 (HCOONa).

- Do sau phản ứng thu được 3 muối nên X phải sinh ra 2 muối khác HCOONa

⟹ X là CH₃COOC₆H₅.

Bước 4: Tính khối lượng muối của phenol

Muối của phenol trong Z là C₆H₅ONa (0,05 mol)

⟹ m_{muối của phenol} = 0,05.116 = 5,8 gam.

- Sơ đồ bài toán:

Bước 1: Tìm CTPT của Z

- n_H2 = 0,05 mol ⟹ n_OH(ancol) = 2n_H2 = 0,1 mol = n_NaOH(pư).

BTKL: m_Z = 5,94 + 0,1.40 - 6,74 = 3,2 gam.

Đặt ancol Z: R(OH)_x (\(\dfrac{{0,1}}{x}\)mol) ⟹ \(\dfrac{{0,1}}{x}\).(R + 17x) = 3,2 ⟹ R = 15x ⟹ x = 1; R = 15 (CH₃-) thỏa mãn.

Vậy Z là CH₃OH.

Bước 2: Tìm CTPT của hh muối T

- BTNT "Na" ⟹ n_Na2CO3 = ½n_NaOH = 0,05 mol

⟹ n_C(muối) = n_Na2CO3 + n_CO2 = 0,05 + 0,05 = 0,1 mol

- Nhận thấy n_C = n_Na ⟹ Muối gồm HCOONa (a mol) và (COONa)₂ (b mol) (vì M_X,Y < 150).

Bước 3: Tính %m_X

- Ta có hệ phương trình: \(\left\{ \begin{array}{l}a + 2b = 0,1\left( {BT:Na} \right)\\68{\rm{a}} + 134b = {m_{muoi}} = 6,74\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}a = 0,04\\b = 0,03\end{array} \right.\)

⟹ \(E\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{X:HCOOC{H_3}\left( {0,04} \right)}\\{Y:{{\left( {COOC{H_3}} \right)}_2}\left( {0,03} \right)}\end{array}} \right.\)

⟹ %m_X = 40,40%.

Bước 1: Đặt X là RCOOR’, xác định R.

- X + AgNO₃:

Ta thấy n_Ag : n_X = 2 : 1 ⟹ Cả 2 este đều có đầu HCOO-.

Bước 2: Xác định CTCT của 2 este

- X + NaOH:

+ Do thu được CH₃OH ⟹ 1 este là HCOOCH₃ ⟹ n_HCOOCH3 = n_CH3OH = 1,6/32 = 0,05 mol.

+ Sau phản ứng thu được 2 muối ⟹ este còn lại là este của phenol có dạng HCOOC₆H₄Y

\(\begin{array}{l}X\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{HCOOC{H_3}:0,05}\\{HCOO{C_6}{H_4}Y:0,03}\end{array}} \right.\\ \to Muối{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \,gồm:\begin{array}{*{20}{l}}{HCOON{\rm{a}}:0,08{\mkern 1mu} mol}\\{Y{C_6}{H_4}ON{\rm{a}}:0,03{\mkern 1mu} mol}\end{array}\end{array}\)

⟹ m_muối = 0,08.68 + 0,03.(Y + 115) = 9,34 ⟹ Y = 15 (CH₃-)

Bước 3: Tính %m este có PTK lớn hơn trong X

- \(X\left\{ \begin{array}{l}HCOOC{H_3}:0,05\\HCOO{C_6}{H_4}C{H_3}:0,03\end{array} \right.\)

⟹ %m_HCOOC6H4CH3 = \(\dfrac{{0,03.136}}{{0,05.60 + 0,03.136}}.100\% \) = 57,63%.

Bước 1: Xác định CTCT của 2 muối trong T

- Xét E + O₂ ⟶ CO₂ + H₂O

BTKL ⟹ m_H2O = 3,42 gam ⟹ n_H2O = 0,19 mol.

BTNT O ⟹ n_O(E) = 2n_CO2 + n_H2O - 2n_O2 = 0,2 mol ⟹ n_-COO-(E) = 0,1 mol.

- Xét E + NaOH

⟹ n_NaOH(pứ) = n_-COO-(E) = 0,1 mol.

⟹ n_{NaOH(dư trong T)} = 0,1.20%/100% = 0,02 mol.

* Xét đốt cháy T gồm 0,02 mol NaOH ⟶ 0,01 mol H₂O

BTNT H ⟹ n_NaOH = 2n_H2O ⟹ muối trong T không chứa H mà 3 este trong E no, mạch hở

⟹ Axit tạo nên este trong E là (COOH)₂ và 2 ancol tạo E đồng đẳng no, đơn chức, mạch hở.

Ta có muối trong T là (COONa)₂ có n_(COONa)2 = n_NaOH(pứ)/2 = 0,05 mol.

⟹ m_T = m_(COONa)2 + n_NaOH(dư) = 7,5 gam.

Bước 2: Xác định CTCT của 2 ancol trong T

- Xét E + NaOH ⟶ T + ancol

BTKL ⟹ m_ancol = m_E + m_NaOH - m_T = 6,46 + 0,12.40 - 7,5 = 3,76 gam.

Lại có n_ancol = n_NaOH(pứ) = 0,1 mol.

⟹ M_TB(ancol) = 37,6/0,1 = 37,6 ⟹ Hỗn hợp hai ancol là CH₃OH và C₂H₅OH.

Bước 3: Xác định CTCT của Y, tính M_Y.

- Hỗn hợp E gồm ba este no, mạch hở X, Y, Z (M_X < M_Y < M_Z < 248)

⟹ X là (COOCH₃)₂ ; Y là CH₃OOC-COOC₂H₅ và Z là (COOC₂H₅)₂.

⟹ M_Y = 132.

Bước 1: Xác định CTCT của 2 muối của 2 axit đồng đẳng kế tiếp

- Đặt n_NaOH = e ⟹ n_OH(ancol) = e ⟹ n_H2 = 0,5e.

m_tăng = m_ancol - m_H2 ⟹ m_ancol = e + 4,83.

- Bảo toàn khối lượng phản ứng:

m_E + m_NaOH = m_muối + m_ancol ⟹ 10,86 + 40e = 11,88 + e + 4,83 ⟹ e = 0,15 mol

- M_muối = 11,88/0,15 = 79,2 ⟹  2 muối là HCOONa; CH₃COONa.

Bước 2: Tính số mol 2 muối của 2 axit đồng đẳng kế tiếp

- Ta có: n_HCOONa + n_CH3COONa = n_NaOH (1)

68.n_HCOONa + 82.n_CH3COONa = 11,88 (2)

Từ (1) (2) n_HCOONa = 0,03 mol; m_CH3COONa = 0,12 mol

Bước 3: Quy đổi hỗn hợp ancol, tính số mol các chất

- Quy đổi ancol thành CH₃OH (a); C₂H₄(OH)₂ (b) và CH₂ (c).

+) n_NaOH = a + 2b = 0,15

+) m_ancol = 32a + 62b + 14c = 4,83 + 0,15 = 4,98

+) n_{C (ancol)} = a + 2b + c = 0,44 - n_{C (muối)} = 0,44 - 0,03 - 0,12.2 = 0,17

⟹ n_CH3OH = a = 0,05 mol; n_C2H4(OH)2 = b = 0,05 mol và n_CH2 = c = 0,02 mol

Bước 4: Xác định CTCT X, Y, Z. Tính %m_Y

- Hỗn hợp ancol chứa 0,05 mol C₂H₄(OH)₂

Mà n_HCOONa = 0,03 mol < n_C2H4(OH)2 = 0,05 mol

⟹ Este đa chức là (CH₃COO)₂C₂H₄ (0,05).

- Còn lại HCOONa (0,03); CH₃COONa (0,02); CH₃OH (0,05) và CH₂ (0,02) của các este đơn chức tạo ra.

Do c < 0,03 và c = 0,02 nên các este đơn chức là:

X là HCOOCH₃ (0,03); Y là CH₃COOC₂H₅ (0,02).

⟹ %m_Y = 16,20%.

Bước 1: Biện luận xác định thành phần và tính số mol các chất trong hh của este

- Ta thấy 1 < n_NaOH/n_E = 1,22 < 2 ⟹ hỗn hợp có este thường và este của phenol.

- Gọi n_{este thường} = a; n_{este phenol} = b

⟹ a + b = 0,09 mol và n_NaOH = a + 2b = 0,11

⟹ n_{este thường ancol} = 0,07 mol; n_{este phenol} = 0,02 mol

Bước 2: Xác định CTCT chung của 2 muối

- Phần 1: n_Ag = 0,04 mol ⟹ n_anđehit = 0,02 mol

⟹ n_ancol = 0,035 - 0,02 = 0,015 mol.

- Phần 2: Gọi số C trong anđehit và ancol lần lượt là x và y

⟹ n_CO2 = 0,02x + 0,015y = 0,07 ⟹ x = y = 2

⟹ CH₃CHO và C₂H₅OH.

- Hỗn hợp chỉ gồm có 2 muối ⟹ 3 este cùng chung 1 gốc axit ACOONa (0,09 mol) và muối phenol: BONa (0,02 mol)

m_muối = m_ACOONa + m_BONa = 9,7 ⟹ 9A + 2B = 289

⟹ A = 15 (CH₃-) và B = 77 (C₆H₅-)

Bước 3: Tính %m_Y trong E.

- Vậy hỗn hợp E gồm:

X: CH₃COOC₂H₅ (0,03 mol)

Y: CH₃COOCH=CH₂ (0,04 mol)

Z: CH₃COOC₆H₅ (0,02 mol)

⟹ %m_Y = 30%.

Bước 1: Xác định CTCT 2 muối Z

- Đốt hỗn hợp muối Z:

+ Bảo toàn C: n_{C (muối)} = n_CO2 + n_Na2CO3 = 0,55 mol

+ Bảo toàn Na: n_Na = 2.n_Na2CO3 = 0,55 mol

Ta thấy số C = số Na ⟹ hai muối là HCOONa và (COONa)₂.

- Đặt n_HCOONa = a; n_(COONa)2 = b

+ Bảo toàn Na: a + 2b = 0,55 (1)

+ m_muối = 68a + 134b = 37 (2)

Từ (1), (2) ⟹ n_HCOONa = a = 0,15 mol; n_(COONa)2 = b = 0,2 mol.

Bước 2: Biện luận, dự đoán CTCT 2 ancol T

- Các ancol tách nước tạo anken ⟹ Hai ancol no, đơn chức, mạch hở (từ C₂H₅OH trở lên).

Bước 3: Xác định CTCT 2 este X, Y

- Gọi công thức 2 este là HCOOC₂H₅.xCH₂ (0,15 mol) và (COOC­₂H₅)₂.yCH₂ (0,2 mol)

Bước 4: Tính %m_Y trong E.

- Bảo toàn C: n_CO2 = 0,15.(x + 3) + 0,2.(y + 6) = 1,85

⟹ 3x + 4y = 4 ⟹ x = 0; y = 1 thỏa mãn

⟹ 2 este là HCOOC₂H₅ và C₂H₅OOC-COOC₃H₇.

⟹ %m_Y = 74,246%.

Bước 1: Tính số mol của COO trong hỗn hợp X₁

- Đốt X₁: n_CO2 = 0,505 mol; n_H2O = 0,3 mol

⟹ n_O(X1) = (m_X - m_C - m_H)/16 = 0,17 mol

⟹ n_COO = 0,085 mol (do nhóm COO có 2 nguyên tử O)

Bước 2: Tính n_KOH phản ứng

- Khi ancol tác dụng với K:

n_OH(ancol) = 2n_H2 = 0,065 mol

⟹ n_COO(phenol) = 0,085 - 0,065 = 0,02 mol

⟹ n_H2O = 0,02 mol ⟹ n_{KOH pư} = 0,065 + 0,02.2 = 0,105 mol

Bước 3: Tính a

Bảo toàn khối lượng: m_X1 + m_{KOH pư} = m_muối + m_X2 + m_H2O

⟹ 9,38 + 0,105.56 = a + 2,43 + 0,02.18

⟹ a = 12,47 gam.

Bước 1: Xác định CTCT các hợp chất của G

- Do sau phản ứng thu được 2 ancol đồng đẳng kế tiếp nên các ancol phải là đơn chức.

Mà thu được 2 muối (trong đó có 1 muối 2 chức) nên 2 este đơn chức phải có chung gốc axit.

- Bảo toàn Na: n_NaOH = 2n_Na2CO3 = 0,75 mol

⟹ n_{ancol G} = n_NaOH = 0,75 mol

⟹ n_{H2O (pư ete hóa)} = ½.n_{ancol G} = 0,375 mol

- BTKL cho pư ete hóa: m_{ancol G} = m_ete + m_H2O = 19,35 + 0,375.18 = 26,1 gam

⟹ \({\bar M_G} = \dfrac{{26,1}}{{0,75}} = 34,8\)

⟹ CH₃OH (0,6 mol) và C₂H₅OH (0,15 mol) (giải hệ số mol và khối lượng hỗn hợp G để tìm mol mỗi ancol)

Bước 2: Tính số mol các muối M

- Quy đổi hỗn hợp muối thành:

\(\left\{ \begin{array}{l}C{H_2} = CHCOON{\rm{a}}:a\\{(COON{\rm{a}})_2}:b\\C{H_2}:c\end{array} \right. + {O_2}:1,675 \to \left\{ \begin{array}{l}N{a_2}C{O_3}:0,375\\C{O_2}:3{\rm{a}} + 2b + c - 0,375(BT.C)\\{H_2}O:0,875\end{array} \right.\)

+) Bảo toàn Na: a + 2b = 0,75

+) Bảo toàn H: 3a + 2c = 2.0,875

+) Bảo toàn O: 2a + 4b + 2.1,675 = 3.0,375 + 2.(3a + 2b + c - 0,375) + 0,875

Giải hệ trên được a = 0,35; b = 0,2; c = 0,35.

Bước 3: Tính %m_Y

Từ \(\left\{ \begin{array}{l}C{H_2} = CHCOON{\rm{a}}:0,35\\{(COON{\rm{a}})_2}:0,2\\C{H_2}:0,35\end{array} \right. \Rightarrow M\left\{ \begin{array}{l}{C_3}{H_5}COON{\rm{a}}:0,35\\{(COON{\rm{a}})_2}:0,2\end{array} \right.\)

Kết hợp thành phần muối và thành phần ancol ta suy ra:

\(E\left\{ \begin{array}{l}X:{C_3}{H_5}COOC{H_3}\left( {0,6 - 0,2.2 = 0,2} \right)\\Y:{C_3}{H_5}COO{C_2}{H_5}\left( {0,15} \right)\\Z:{\left( {COOC{H_3}} \right)_2}\left( {0,2} \right)\end{array} \right.\)

⟹ %m_Y(E) = 28,17%.

Bước 1: Xác định CT chung của este X

- Xét Y ⟶ T (ete) + H₂O

Ta có: V_T = V_{(3,36 gam N2)} ⟹ n_T = n_N2 = 3,36/28 = 0,12 mol.

Luôn có: n_H2O = n_T = 0,12 mol và n_Y = 2n_T = 0,24 mol.

Bảo toàn khối lượng ⟹ m_Y = m_T + m_H2O = 8,8 gam.

- Nhận thấy n_Y = 0,24 mol < n_NaOH = 0,56 mol

Mà Y gồm 2 ancol no, đơn chức, mạch hở ⟹ X chứa este có dạng RCOOC₆H₄R' và R₁COOR₁'

Bước 2: Tính số mol các chất trong hỗn hợp muối Z

- Xét X + NaOH

Bảo toàn khối lượng ⟹ m_X + m_NaOH = m_Y + m_Z + m_H2O

Bước 3: Tính giá trị của b

Vậy b = m_Z = 35,04 + 0,56.40 - 8,8 - 0,16.18 = 45,76 gam.

Bước 1: Tính n _{este đơn chức}  và n _{este hai chức} trong phản ứng thủy phân hh E

- n_NaOH = 0,234.2,5 = 0,585 mol

- Xét phản ứng thủy phân hỗn hợp E trong NaOH:

- Đặt n _{este đơn chức} = x và n _{este hai chức} = y (mol)

⟹ n_E = x + y = 0,36 mol và n_NaOH = x + 2y = 0,585

Giải hệ thu được x = 0,135 và y = 0,225

⟹ x : y = 3 : 5

Bước 2: Tính n _{este đơn chức}  và n _{este hai chức} trong phản ứng đốt cháy E

- Xét phản ứng đốt cháy E:

Do X, Y đều chứa 4 liên kết π nên ta giả sử E gồm:

C_nH_2n-6O₂ (3a mol) và C_mH_2m-6O₄ (5a mol)

- n_CO2 - n_H2O = 3n_E ⟹ n_CO2  - 0,37 = 3.8a

⟹ n_CO2 = 24a + 0,37 (mol)

- Mặt khác: m_E = m_C + m_H + m_O 

⟹ 12(24a + 0,37) + 0,37.2 + 3a.32 + 5a.64 = 12,22 ⟹ a = 0,01 mol

⟹ n_CO2 = 24.0,01 + 0,37 = 0,61 mol; n _{este đơn chức} = 0,03 và n _{este hai chức} = 0,05 (mol)

Bước 3: Xác định CTCT các chất trong E

- BTNT "C": n_CO2 = 0,03n + 0,05m = 0,61 chỉ có nghiệm n = 7 và m = 8 thỏa mãn

(Do các axit đều 4C và ancol không no tối thiểu 3C nên n ≥ 7 và m ≥ 8)

- Do thủy phân E trong NaOH thu được hỗn hợp X gồm các muối của các axit cacboxylic không no, có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử; hai ancol không no, đơn chức và một ancol no, đơn chức nên ta suy ra cấu tạo của các chất trong E là:

Bước 4: Xác định CTCT của ancol đơn chức và đa chức. Tính m₁:m₂

Ancol đa chức gồm: CH≡C-CH₂-OH (0,03 mol) và CH₂=CH-CH₂-OH (0,05 mol)

⟹ m₁ = 0,03.56 + 0,05.58 = 4,58 gam

Ancol đơn chức gồm: CH₃OH (0,05 mol)

⟹ m₂ = 0,05.32 = 1,6 gam

⟹ m₁ : m₂ = 4,58 : 1,6 = 2,8625 gần nhất với 2,9.