Bài tập thủy phân chất béo

$\begin{array}{l}C{H_3}COO{C_6}{H_5} + 2NaOH \to C{H_3}COONa + {C_6}{H_5}ONa + {H_2}O\\\,\,\,Phenyl{\rm{ }}axetat\\C{H_3}COOC{H_2}CH = C{H_2} + NaOH \to C{H_3}COONa + HOC{H_2}CH = C{H_2}\\\,\,\,\,\,anylaxetat\\C{H_3}COOC{H_3} + NaOH \to C{H_3}COONa + C{H_3}OH\\\,\,\,\,metylaxetat\\HCOO{C_2}{H_5} + NaOH \to HCOONa + {C_2}{H_5}OH\\\,\,\,\,etylfomiat\\{({C_{15}}{H_{31}}COO)_3}{C_3}{H_5} + 3NaOH \to 3{C_{15}}{H_{31}}COONa + {C_3}{H_5}{(OH)_3}\\\,\,\,\,tripanmitin\end{array}$

Vậy có 4 chất khi thủy phân trong dung dịch NaOH (dư), đun nóng sinh ra ancol

Triolein có CT (C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅

k = 1

=> triolein phản ứng với H₂ (Ni, t^o), dung dịch NaOH (t^o)

X có CTHH là (C₁₇H₃₃COO)_n(C₁₇H₃₅COO)_3-n C₃H₅

X + O₂ → 57CO₂ → n_X = 9,12 : 57 = 0,16 mol

X + H₂ → (C₁₇H₃₅COO)₃ C₃H₅ : 0,16 mol

Y + NaOH → 3C₁₇H₃₅COONa : 0,48 mol

Bảo toàn nguyên tố H khi đốt muối có 2n_H2O = n_H = 0,48. 35 =16,8 mol

→ n_H2O = 8,4 mol → m_H2O = 151,2 gam gần nhất với 150 gam

=> CTCT của X là:

A. đúng, phân tử X có 5 liên kết π với 3 liên kết π trong nhóm -COO- và 2 liên kết π C=C trong nhóm C₁₇H₃₃-

B. đúng

C. sai, công thức phân tử của X là C₅₅H₁₀₂O₆

D. đúng, vì X có 2 liên kết π C=C trong nhóm C₁₇H₃₃-

Đặt công thức của hỗn hợp X các triglixerit là (RCOO)₃C₃H₅ : 0,05 (mol) (với R là giá trị trung bình)

BTNT (O) ta có:\(6{n_X} + 2{n_{{O_2}}} = {n_{{H_2}O}} + 2{n_{C{O_2}}}\)

                  → 0,05.6 + 2.3,75 = \({n_{{H_2}O}}\) + 2.2,7

                  → \({n_{{H_2}O}}\) = 2,4 (mol)

BTKL ta có: m_X = \({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}} - {m_{{O_2}}}\) = 2,7.44 + 2,4.18 - 3,75.32 = 42

\({M_X} = \dfrac{{42}}{{0,05}} = 840\) g/mol

Xét 50,4 gam X phản ứng với NaOH

\({n_X} = \dfrac{{50,4}}{{840}} = 0,06\,\,mol\)

PTHH: (RCOO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3RCOONa + C₃H₅(OH)₃

                  0,06      →      0,18                            →  0,06           (mol)

BTKL ta có: m_X + m_NaOH = m_muối­  + \({m_{{C_3}{H_5}{{(OH)}_3}}}\)

→ 50,4 + 0,18.40 = m_muối + 0,06.92

→ m_muối = 52,08 (g)

Ta có a g X + 3,26 mol O₂ → 2,28 mol CO₂ + 39,6 gam nước

Bảo toàn khối lượng có a + 3,26.32 = 2,28.44 + 39,6 → a = 35,6 gam

Bảo toàn nguyên tố O có n_O(X) + 2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O 

→ n_O(X) + 2.3,26 = 2.2,28 + 2,2 → n_O(X) = 0,24 mol

Vì X là triglixerit nên X chứa 6 O trong công thức phân tử nên n_X = 0,04 mol

Ta có a gam X + 3NaOH → muối + C₃H₅(OH)₃

Ta có n_NaOH  = 3n_X = 3.0,04 =0,12 mol

          n_C3H5(OH)3 = 0,04 mol

Bảo toàn khối lượng có m_X + m_NaOH =m_muối + m_C3H5(OH)3 

→ 35,6 + 0,12.40 = 0,04.92 + m_muối → m_muối = 36,72 g

m (g) X phản ứng với tối đa a mol Br₂ thì cũng phản ứng được tối đa a mol H₂

Quy đổi X thành: (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ và H₂ (-a mol)

(1) BTKL: 890b - 2a + 3,22.32 = 2,28.44 + 18.(55b - a)

(2) Bảo toàn O: 6b + 3,22.2 = 2,28.2 + (55b - a)

Giải hệ được a = 0,08 và b = 0,04

Vậy a = 0,08

*Đốt a mol X:

Bảo toàn O → n_H2O = 6n_X + 2n_O2 - 2n_CO2 = 6a + 2.7,75 - 2.5,5 = 6a + 4,5 (mol)

Giả sử chất béo X có độ bất bão hòa toàn phân tử là k.

Ta có công thức: \({n_X} = \frac{{{n_{C{O_2}}} - {n_{{H_2}O}}}}{{k - 1}} \to a = \frac{{5,5 - \left( {6{\rm{a}} + 4,5} \right)}}{{k - 1}}\)

→ ak + 5a = 1 (1)

*a mol X + Br₂ thì:

X + (k - 3)Br₂ → Sản phẩm cộng

→ n_Br2 = (k - 3).n_X → 0,2 = (k - 3).a

→ ak - 3a = 0,2 (2)

Như vậy ta có hệ pt: \(\left\{ \begin{array}{l}ak + 5{\rm{a}} = 1\\ak - 3{\rm{a}} = 0,2\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}ak = 0,5\\a = 0,1\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}k = 5\\a = 1\end{array} \right.\)

BTKL phản ứng cháy

→ m_X = m_CO2 + m_H2O - m_O2 = 85,8 gam

BTKL phản ứng thủy phân

→ m_muối = m_X + m_NaOH - m_C3H5(OH)3 = 85,8 + 0,3.40 - 0,1.92 = 88,6 gam

A đúng, vì mỡ lợn và dầu ăn đều có thành phần chính là chất béo.

B sai, vì mục đích thêm NaCl bão hòa là để làm tăng khối lượng riêng của dung dịch phía dưới và làm giảm độ tan của xà phòng, khiến cho xà phòng dễ nổi lên và tách ra khỏi dung dịch hơn.

C đúng, vì chất lỏng trong bát sứ có chứa glixerol có thể hòa tan được Cu(OH)₂.

D đúng, chất rắn nổi lên chính là xà phòng.

Lượng X có thể làm mất màu tối đa 0,04 mol Br₂

→ Hiđro hóa hoàn toàn lượng X trên cần 0,04 mol H₂ tạo thành Y có công thức (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅

Vậy lượng O₂ cần dùng để đốt lượng Y trên bằng tổng lượng O₂ đốt X và lượng O₂ đốt H₂

→ n_O2 = 3,24 + 1/2.n_H2 = 3,26 mol

Đặt n_X = n_Y = a (mol)

Sơ đồ:

Bảo toàn O → 6a + 2.3,26 = 2.57a + 55a → a = 0,04

Nếu Y phản ứng hết với NaOH thì thu được C₁₇H₃₅COONa (0,12 mol)

→ m_{muối (do Y)} = 0,12.306 = 36,72 (gam)

→ m_{muối (do X)} = m_{muối (do Y)} - m_H2 = 36,72 - 2.0,04 = 36,64 gam

Vậy m = 36,64 gam

Từ tỉ lệ mol của các muối trong X ta giả sử X chứa:

C₁₇H_xCOONa: 3a (mol)

C₁₅H₃₁COONa: 4a (mol)

C₁₇H_yCOONa: 5a (mol)

Số C trung bình của muối là: \(\frac{{18.3 + 16.4 + 18.5}}{{3 + 4 + 5}} = \frac{{52}}{3}\)

⟹ Số C trung bình của chất béo E là: \(3.\frac{{52}}{3} + 3 = 55\)

Hiđro hóa hết E sẽ tạo thành các chất béo no Y có CT trung bình là C₅₅H₁₀₆O₆ → M = 862 (g/mol)

⟹ n_Y = 68,96 : 862 = 0,08 (mol) = n_E

n_cb = 1/3.n_muối = 4a = 0,08 → a = 0,02 (mol)

Vậy muối X chứa:

C₁₇H_xCOONa: 3a = 0,06 (mol)

C₁₅H₃₁COONa: 4a = 0,08 (mol)

C₁₇H_yCOONa: 5a = 0,1 (mol)

- Xét phản ứng đốt X:

Bảo toàn C → n_CO2 = n_C(muối) + n_C(glixerol)

= (0,06.18 + 0,08.16 + 0,1.18) + 0,08.3 = 4,4 (mol)

Bảo toàn O → n_H2O = 6n_X + 2n_O2 - 2n_CO2

= 6.0,08 + 2.6,14 - 2.4,4 = 3,96 (mol)

BTKL → m = m_X = m_CO2 + m_H2O - m_O2

= 4,4.44 + 3,96.18 - 6,14.32 = 68,4 (g)

Theo đề bài: \({n_{{C_{17}}{H_{33}}COON{\rm{a}}}}:{n_{{C_{15}}{H_{31}}COON{\rm{a}}}} = 2:1\) nên chất béo được tạo nên từ 2 gốc C₁₇H₃₃COO- và 1 gốc C₁₅H₃₁COO-

→ X là (C₁₇H₃₃COO)₂(C₁₅H₃₁COO)C₃H₅

Mà gốc C₁₇H₃₃- là gốc hiđrocacbon không no, có chứa 1 π; C₁₅H₃₁- là gốc hiđrocacbon no,  không chứa π

→ X có chứa 2 π (gốc hiđrocacbon); 3 π (của COO) và không có vòng

→ Độ bất bão hòa k = π + vòng = (2 + 3) + 0 = 5

Đốt cháy hợp chất hữu cơ X (chứa C, H, O) ta có mối liên hệ:

\({n_X} = \frac{{{n_{C{O_2}}} - {n_{{H_2}O}}}}{{k - 1}} \Leftrightarrow a = \frac{{b - c}}{{5 - 1}} \Leftrightarrow b - c = 4{\rm{a}}\)

Tristearin là (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅

Do chất béo chứa 20% tạp chất trơ nên 80% còn lại là tristearin

→ m_tristearin = \(2,225.\frac{{80}}{{100}}\) = 1,78 (kg)

→ n_tristearin = \(\frac{{1,78}}{{890}}\) = 0,002 (kmol)

PTHH: (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3 C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃

Theo PTHH → n_glixerol = n_tristearin = 0,002 (kmol)

→ m_glixerol = 0,002.92 = 0,184 (kg)

Đặt n_X = x và nCO2 = y (mol)

+ BTNT "O" → 6n_X + 2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O

→ 6x + 3,08.2 = 2 + 2y (1)

→ m_X = m_C + m_H + m_O = 12y+ 2 + 16.6x = 96x + 12y + 4 (g)

+ Khi cho X phản ứng với NaOH:

n_NaOH = 3x và n_C3H5(OH)3 = x (mol)

BTKL: m_X + m_NaOH = m _muối + m_Glixerol

→ (96x + 12y + 4) + 40.3x = 35,36 + 92x (2)

Giải (1) (2) → x = 0,04 và y = 2,2

Đặt số liên kết pi có trong X là k

Áp dụng công thức khi đốt cháy 1 hợp chất hữu cơ có độ bất bão hòa k ta có:

\({n_X} = \frac{{{n_{C{O_2}}} - {n_{{H_2}O}}}}{{k - 1}} \to 0,03 = \frac{{1,65 - 1,5}}{{k - 1}} \to k = 6\)

k = 6 trong đó có chứa 3 liên kết pi mạch ngoài C=C và 3 liên kết pi trong 3 nhóm -COO-. Khi phản ứng với dd Br₂ chỉ có liên kết pi trong C=C phản ứng

→ n_Br2 = (k-3).n_X = (6 - 3).0,04 = 0,12 mol

X là (C₁₇H₃₃COO)(C₁₇H₃₅COO)(C₁₅H₃₁COO)C₃H₅

→ M_X = 860

PTHH: (RCOO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3RCOONa + C₃H₅OH

→ n_Glixerol = 1/3.n_NaOH = 0,1 mol

Bảo toàn khối lượng: m_X + m_NaOH = m_glixerol + m_muối

→ m_X = 0,1.92 + 91,8 - 0,3.40 = 89 gam

TH1: \(\dfrac{{{m_{{C_{17}}{H_{35}}COON{\text{a}}}}}}{{{m_{{C_{15}}{H_{31}}COON{\text{a}}}}}} = 1,817 \to \dfrac{{306.{n_{{C_{17}}{H_{35}}COON{\text{a}}}}}}{{278.{n_{{C_{15}}{H_{31}}COON{\text{a}}}}}} = 1,817\)

\( \to \dfrac{{{n_{{C_{17}}{H_{35}}COON{\text{a}}}}}}{{{n_{{C_{15}}{H_{31}}COON{\text{a}}}}}} = 1,65 \to \) loại

TH2: \(\dfrac{{{m_{{C_{15}}{H_{31}}COON{\text{a}}}}}}{{{m_{{C_{17}}{H_{35}}COON{\text{a}}}}}} = 1,817 \to \dfrac{{278.{n_{{C_{15}}{H_{31}}COON{\text{a}}}}}}{{306.{n_{{C_{17}}{H_{35}}COON{\text{a}}}}}} = 1,817\)

\( \to \dfrac{{{n_{{C_{15}}{H_{31}}COON{\text{a}}}}}}{{{n_{{C_{17}}{H_{31}}COON{\text{a}}}}}} = 2\)

Vậy trong phân tử X có 2 nhóm C₁₅H₃₁COO và 1 gốc C₁₇H₃₁COO

Đặt số liên kết pi trong toàn phân tử X là k, nX = a, CO₂ = b.

+ n_CO2 - n_H2O = (k-1).n_X => b - 1,53 = (k-1)a (1)

+ n_Br2 = (k - 3).a = 0,06 (2)

+ BTKL: m_X = m_C + m_H + m_O => 12b + 2.1,53 + 16.6a = 25,74 (3)

Từ (1), (2) và (3) => a = 0,03; b = 1,65; k = 5

- Xét phản ứng thủy phân:

n_Glixerol = n_X = 0,03 mol; n_NaOH = 3n_X = 0,09 mol

BTKL: m_X + m_NaOH = m _muối + m _Glixerol

=> 25,74 + 0,09.40 = m + 0,03.92 => m = 26,58 gam

Bảo toàn nguyên tố oxi: n_O(X) + 2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O

=> n_O(X) = 0,6 mol

Vì X là triglixerit => 3 nhóm COO => 6 nguyên tử oxi

=> n_X = 1/6.n_O(X) = 0,1 mol

Gọi số liên kết pi trong X là k

=> Khi đốt cháy X thì thu được sản phẩm: n_CO2 – n_H2O = (k – 1)n_X

=> k = 4. Có 3 liên kết pi trong 3 nhóm COO

=> có 1 liên kết pi ở gốc hiđrocacbon (C=C)

=> n_Br2 = n_X = 0,1 mol

n_Glixerol = 1,84 : 92 = 0,02 mol

(RCOO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3RCOONa + C₃H₅(OH)₃

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

=> n_Y = n_Glixerol = 0,02 mol

Mà n_NaOH = 3n_Y + n_Z => n_Z = 0,1 - 3.0,02 = 0,04 mol

Giả sử X gồm: (RCOO)₃C₃H₅ (0,02 mol) và RCOOH (0,04 mol)

=> m_X = 0,02.(3R + 173) + 0,04.(R + 45) = 28,96 => R = 237

=> M_Z = 237 + 45 = 282