Bài tập thủy phân este đa chức

\(\begin{array}{l}
- B:{C_x}{H_y}{O_z}\\
{C_x}{H_y}{O_z}{\rm{ }} + {\rm{ }}\left( {x{\rm{ }} + \frac{y}{4} - \frac{z}{2}} \right){\rm{ }}{O_2}_{\rm{ }} \to xC{O_2}_{\rm{ }} + {\rm{ }}\frac{y}{2}{\rm{ }}{H_2}O\;\\
{\rm{2 }}mol\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \to 7{\rm{ }}mol\;\\
= > {\rm{ }}x{\rm{ }} + \frac{y}{4} - \frac{z}{2}{\rm{ }} = {\rm{ 3,5 }} < = > {\rm{ }}4x{\rm{ }} + {\rm{ }}y{\rm{ }} - {\rm{ }}2z{\rm{ }} = {\rm{ }}14\;\\
z = {\rm{ }}2{\rm{ }} = > {\rm{ }}4x{\rm{ }} + {\rm{ }}y{\rm{ }} = {\rm{ }}18{\rm{ }} = > {\rm{ }}x{\rm{ }} = {\rm{ 3 ; }}y{\rm{ }} = {\rm{ }}6{\rm{ }} = > {\rm{ }}{C_3}{H_6}{O_{2{\rm{ }}}}\\
{\rm{ }}z = {\rm{ 3 }} = > {\rm{ }}4x{\rm{ }} + {\rm{ }}y{\rm{ }} = {\rm{ 20 }} = > {\rm{ }}x{\rm{ }} = {\rm{ 3 ; }}y{\rm{ }} = {\rm{ 8 }} = > {\rm{ }}{C_3}{H_8}{O_{{\rm{3 }}}}\left( {TM} \right)\\
= > {\rm{ }}B{\rm{ }}:{\rm{ }}HO - C{H_2} - CH(OH) - C{H_2} - OH\;
\end{array}\)

=> este X là este đa chức. Mặt khác X là este mạch hở=> A là axit no đơn chức

- CTPT X: (RCOO)₃C₃H₅

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

0,15                                   → 0,45

=> M _muối = 68 => R + 67 = 68 => R = 1 => A là HCOOH 

=> X có CTCT là (HCOO)₃C₃H₅

Z \(\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}\,dac,{t^0}}}\) CH₃OCH₃  → Z là CH₃OH → Z không có khả năng làm mất màu dung dịch nước brom → A sai

Chất T phản ứng với HBr, thu được hai sản phẩm là đồng phân cấu tạo của nhau → T chứa liên kết đôi C=C và không đối xứng

X: C₆H₈O₄ có độ bất bão hòa \(k = \dfrac{{6.2 + 2 - 8}}{2} = 3 = 2{\pi _{COO}} + {\pi _{C = C}}\)

Thủy phân 1 mol X trong NaOH thu được Y nối đôi và 2 mol CH₃OH → X phải có cấu tạo

→  X phản ứng tối đa với H₂(Ni, t⁰) theo tỉ lệ mol 1:1 → D sai

Y là CH₂=C(COONa)₂ có CTPT là C₄H₂O₂Na₂ → B sai

T có công thức CH₂=CH(COOH)₂ không có đồng phân hình học → C đúng

Z tham gia phản ứng với H₂SO₄ đặc thu được đimetyl ete (CH₃OCH₃)

$ \to $ Z là CH₃OH, không làm mất màu dung dịch brom $ \to $ D sai.

Chất T phản ứng với HBr, thu được hai sản phẩm là đồng phân cấu tạo của nhau

$ \to $ chứa liên kết đôi C=C

X có công thức phân tử là C₆H₈O₄ $ \to k = \dfrac{{6.2 + 2 - 8}}{2} = 3 = 2{\pi _{COO}} + {\pi _{C = C}}$

Thủy phân 1 mol X trong NaOH thu được Y chứa nối đôi và 2 mol CH₃OH

$ \to $ X có dạng CH₃OOC-C₂H₂-COOCH₃

$ \to $ X phản ứng với H₂ theo tỷ lệ 1:1 $ \to $ B sai

Y là C₂H₂(COONa)₂ có công thức phân tử là C₄H₂O₄Na₂ $ \to $ C sai

T phản ứng với HBr cho 2 sản phẩm là đồng phân cấu tạo của nhau

$ \to $ T có công thức CH₂=C(COOH)₂

$ \to $ T không có đồng phân hình học $ \to $ A đúng

Đốt ancol cho ${n_{C{O_2}}} = 0,15\,\,mol < {n_{{H_2}O}} = 0,2\,\,mol$

$ \to {n_{ancol}} = 0,2 - 0,15 = 0,05\,\,mol$

$ \to {M_{ancol}} = \dfrac{{4,6}}{{0,05}} = 92 \to {C_3}{H_5}{(OH)_{3s}}$

$ \to $ X là axit $ \to {M_{muoi}} = \dfrac{{33,6}}{{0,3}} = 112 \to $ muối: C₂H₅COOK

$ \to $ X là C₂H₅COOH (0,3 – 0,05.3 = 0,15 mol) và Y là (C₂H₅COO)₃C₃H₅ (0,05 mol)

$ \to m = 0,15.74 + 0,15.260 = 50,1\,\,gam$

Trong phân tử X có chứa 7 liên kết π = 3 liên kết π C=O + 4 liên kết π C=C

$ \to {n_{{H_2}}} = 4{n_X} \to {n_X} = 0,02\,\,mol$

$ \to $ n_{NaOH phản ứng} = 0,02.3 = 0,06 mol

Mà NaOH phản ứng = (100% - 25%) NaOH ban đầu

$ \to $ n_{NaOH ban đầu} = 0,06 : 75% = 0,08 mol

Bảo toàn khối lượng cho phản ứng thủy phân: m_X + m_{NaOH ban đầu} = m_rắn  + m_glixerol

$ \to $ m  + 0,08.40 = 18,44 + 0,06.92

$ \to $ m = 20,76 gam

Xét TN₁: n_NaOH = 1,8 : 40 = 0,045 (mol)

=> n_NaOH : n_este = 0,045 : 0,015 = 3 : 1

=> este được tạo bởi ancol 3 chức và axit cacboxylic đơn chức

Đặt CTPT của este là: (RCOO)₃R'

Xét TN₂: n_NaOH = 3: 40 = 0,075 (mol)

(RCOO)₃R' + 3NaOH → 3RCOONa + R'(OH)₃

       0,025 ← 0,075     → 0,075          → 0,025    (mol)

=> M_RCOONa = 7,05 : 0,075 = 94

=> R + 67 = 94

=> R = 27 (C₂H₃-)

=> công thức muối: CH₂=CH-COONa

BTKL ta có: m_este + m_NaOH = m_muối + m_ancol

=> 6,35 + 3 = 7,05 + m_ancol

=> m_ancol = 2,3 (mol)

M_R'(OH)3 = 2,3 : 0,025 = 92

=> R' + 3.17 = 92

=> R' = 41 (C₃H₅-)

=> công thức ancol là C₃H₅(OH)₃

=> Công thức của este: (CH₂=CHCOO)₃C₃H₅    

$ - k = \frac{{2 + 2x - y}}{2} = \frac{{2 + 12 - 10}}{2} = 2$

- A, B, C không phản ứng với Na =>A, B, C không có H linh động

- A + NaOH → A tạo thành 1 muối và 2 ancol có số nguyên tử Cacbon gấp đôi nhau.

→ CTCT của A: CH₃OOC-CH₂-COO-C₂H₅

- B + NaOH  →2 muối + 1ancol => B là este của ancol 2 chức no và 2 axit đơn chức no

→ CTCT của B: HCOO-CH₂-CH₂-CH₂-OOCCH₃ hoặc HCOO-CH₂-CH₂-OOC-CH₂-CH₃

- C + NaOH → 1 muối + 1 ancol => C là este của 1 axit no 2 chức và 1 ancol no đơn chức hoặc 1 axit no đơn chức và 1 ancol no hai chức.

→ Vậy C có thể có các CTCT sau:

CH₃-OOC-CH₂-CH₂-COOCH₃ ; C₂H₅-OOC-COO-C₂H₅ ; CH₃-COO-CH₂-CH₂-OOC-CH₃, HCOO-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-OOCH

Mà ancol của C không tác dụng với Cu(OH)₂ => C là CH₃-OOC-CH₂-CH₂-COOCH₃ ; C₂H₅-OOC-COO-C₂H₅  và HCOO-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-OOCH

\({n_X}{\rm{ }} = {\rm{ }}\dfrac{{{n_{C{O_2}}}{\rm{ }} - {\rm{ }}{n_{{H_2}O}}}}{2} = > {\rm{ }}k{\rm{ }} = {\rm{ 4}}\)

\( - BTKL:{m_X}{\rm{ + }}{m_{{H_2}}} = {\rm{ }}{m_Y}{\rm{ = > }}{m_X} = {m_Y} - {\rm{ }}{m_{{H_2}}}{\rm{ }} = {\rm{ 17}}\)

- Do X là đieste nên số liên kết pi trong gốc hidrocacbon = 2

\(\begin{array}{l}
X{\rm{ }} + {\rm{ }}2{H_2} \to Y\\
= > {n_X} = {\rm{ }}{n_Y} = {\rm{ }}\dfrac{{{n_{{H_2}}}}}{2}{\rm{ }} = {\rm{ }}0,1 = > {n_{{C_2}{H_4}{{\left( {OH} \right)}_2}}} = {n_X} = 0,1mol
\end{array}\)

\(\begin{array}{l}
- BTKL:{m_X}{\rm{ }} + {\rm{ }}{m_{NaOH}}{\rm{ }} = {\rm{ }}{m_{ran}}{\rm{ }} + {\rm{ }}{m_{{C_2}{H_4}{{\left( {OH} \right)}_2}}}\\
= > {m_{ran}} = 30,8g
\end{array}\)

X là este no có phản ứng tráng bạc nên X có gốc axit là HCOO

→ X tạo bởi ancol hai chức và axit HCOOH

Số C không quá 5 nên ancol 2 chức này có thể là C₂H₄(OH)₂ hoặc C₃H₆(OH)₂

CTCT : HCOO – CH₂ – CH₂ – OOCH

             HCOO – CH₂ – CH (COOH) – CH₃

            HCOO – CH₂ – CH₂ – CH₂ – OOCH

R(COOR’)_n \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \) R(COOH)_n + nR’OH

=> Thủy phân thu được axit đa chức và ancol đơn chức

Hướng dẫn giải:

R₁OOC – R – COO – R₂ + NaOH →  \(R\left\langle \begin{array}{l}{\rm{COO - Na}}\\{\rm{COO - Na}}\end{array} \right.\) + R₁OH + R₂OH

CH₃OOCCH₂OOCCH₃ + NaOH → CH₃ – COONa + OH – CH₂ – COONa + CH₃OH

=> Thủy phân este thu được 2 muối à 1 ancol đơn chức

Phương trình thủy phân:

- HCOOCH₃ + NaOH → HCOONa + CH₃OH

- \(\left. \begin{array}{l}C{H_3} - C{\rm{OO}}\\{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}} - {\rm{COO}}\end{array} \right\rangle {C_2}{H_4} + 2NaOH \to 2{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}} - {\rm{COO}}Na + {C_2}{H_4}{(OH)_2}\)

- \(C{H_2}\left\langle \begin{array}{l}{\rm{COO}} - {\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}\\{\rm{CO}}O - C{H_3}\end{array} \right. + 2NaOH \to C{H_2}{(COONa)_2} + 2C{H_3}OH\)

- HCOOCH₂OOCCH₃ + 2NaOH → HCOONa + CH₃COONa + CH₂(OH)₂ không bền → HCHO

- C₂H₅OOCCH₂COOC₂H₅ + 2NaOH → \(C{H_2}\left\langle \begin{array}{l}{\rm{COO}} - Na\\{\rm{CO}}O - Na\end{array} \right.\) + 2C₂H₅OH

=> 4 chất

- Tính số liên kết pi trong X: \(\pi  = \frac{{6.2 + 2 - 10}}{2} = 4\)

=> X  có 2 nối đôi

- Mà X + NaOH theo tỉ lệ 1: 2

=> X là este 2 chức

- X + NaOH sinh ra ba sản phẩm hữu cơ, trong đó không có sản phẩm tạp chức và ít nhất 1 ancol => X có thể được tạo ra từ ancol 2 chức và 2 axit đơn chức hoặc từ 1 axit 2 chức và 2 ancol đơn chức

=> TH1:  X tạo ra từ ancol 2 chức và 2 axit đơn chức => X là: HCOO- C₂H₄ -OOCC₂H₅; HCOO- CH₂CH₂CH₂ –OOCCH₃; HCOO-CH₂ – CH(CH₃) –OOCCH₃ ; CH₃COO – CH₂ – CH(CH₃)OOCH

=> TH2:  X tạo ra từ 1 axit 2 chức và 2 ancol đơn chức => X là: CH₃OOC – COOCH₂C₂H₅; CH₃OOC – COOCH₂(CH₃)₂; CH₃OOC – CH₂ – COOC₂H₅

Vì X  + NaOH → muối + anđehit => X chứa chức este

X có 4 O => có 2 nhóm COO

Thủy phân X chỉ có 1 muối + 1 anđehit

=> axit 2 chức và 1 anđehit đơn chức

=> HOOC-CH₂-COO-CH=CH₂

hoặc HOOC-COO-CH=CH-CH₃

Ta có phương trình phản ứng với mỗi đáp án:

* HOOC-CH₂-CH=CH-OOCH + 2NaOH → NaOOC-CH₂-CH₂-CHO + HCOONa + H₂O

* HOOC-CH₂-COO-CH=CH₂ + 2NaOH → NaOOC-CH₂-COONa + CH₃CHO + H₂

* HOOC-CH=CH-OOC-CH₃ +2 NaOH → NaOOC-CH₂-CHO + CH₃COONa + H₂O

* HOOC-COO–CH₂-CH=CH₂ +2 NaOH → NaOOC-COONa + CH₂=CH-CH₂OH

$ - k = \frac{{2 + 2x - y}}{2} = \frac{{2 + 12 - 10}}{2} = 2$

- A, B, C không phản ứng với Na =>A, B, C không có H linh động

- A + NaOH → A tạo thành 1 muối và 2 ancol có số nguyên tử Cacbon gấp đôi nhau.

→ CTCT của A: CH₃OOC-CH₂-COO-C₂H₅

- B + NaOH  →2 muối + 1ancol => B là este của ancol 2 chức no và 2 axit đơn chức no

→ CTCT của B: HCOO-CH₂-CH₂-CH₂-OOCCH₃ hoặc HCOO-CH₂-CH₂-OOC-CH₂-CH₃

- C + NaOH → 1 muối + 1 ancol => C là este của 1 axit no 2 chức và 1 ancol no đơn chức hoặc 1 axit no đơn chức và 1 ancol no hai chức.

→ Vậy C có thể có các CTCT sau:

CH₃-OOC-CH₂-CH₂-COOCH₃ ; C₂H₅-OOC-COO-C₂H₅ ; CH₃-COO-CH₂-CH₂-OOC-CH₃, HCOO-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-OOCH

Mà ancol của C không tác dụng với Cu(OH)₂ => C là CH₃-OOC-CH₂-CH₂-COOCH₃ ; C₂H₅-OOC-COO-C₂H₅  và HCOO-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-OOCH

\( k = \dfrac{{2 + 2x - y}}{2} = \dfrac{{2 + 12 - 10}}{2} = 2\)

- A, B, C không phản ứng với Na =>A, B, C không có H linh động

- A + NaOH → A tạo thành 1 muối và 2 ancol có số nguyên tử Cacbon gấp đôi nhau.

→ CTCT của A: CH₃OOC-CH₂-COO-C₂H₅

- B + NaOH  →2 muối + 1ancol => B là este của ancol 2 chức no và 2 axit đơn chức no

→ CTCT của B: HCOO-CH₂-CH₂-CH₂-OOCCH₃ hoặc HCOO-CH₂-CH₂-OOC-CH₂-CH₃

- C + NaOH → 1 muối + 1 ancol => C là este của 1 axit no 2 chức và 1 ancol no đơn chức hoặc 1 axit no đơn chức và 1 ancol no hai chức.

→ Vậy C có thể có các CTCT sau:

CH₃-OOC-CH₂-CH₂-COOCH₃ ; C₂H₅-OOC-COO-C₂H₅ ; CH₃-COO-CH₂-CH₂-OOC-CH₃, HCOO-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-OOCH

Mà ancol của C không tác dụng với Cu(OH)₂ => C là CH₃-OOC-CH₂-CH₂-COOCH₃ ; C₂H₅-OOC-COO-C₂H₅  và HCOO-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-OOCH

B₁ : Xác định khối lượng muối

Bảo toàn khối lượng : m_muối = m_CO2 + m_Na2CO3 + n_H2O – n_O2 = 39,4g

B₂ : Xác định dạng este của E

Bảo toàn C : n_{C(sp cháy)} = n_C(muối) = n_C(E) = n_CO2 + n_Na2CO3 = 1,6mol

Bảo toàn Na : n_NaOH = 2n_Na2CO3 = 0,4 mol

Bảo toàn O : n_O(Muối) = 2n_CO2 + 3n_Na2CO3 + n_H2O – 2n_O2 = 0,6 mol

Vì E + NaOH chỉ tạo 2 muối + H₂O => E là este của phenol

B₃ : Xác định tỉ lệ mol C : H : O của E

Bảo toàn khối lượng : m_E + m_NaOH = m_muối + m_H2O

=> n_{H2O(thủy phân)} = 0,2 mol

=> n_H2O = ½ n_NaOH = 0,2 mol

Phản ứng tổng quát : E + 2xNaOH → Muối + xH₂O

Bảo toàn H : n_H(E) = n_H(muối) + 2n_H2O – n_NaOH = 2.0,7+ 2.0,2– 0,4= 1,4mol

Bảo toàn O : n_O(E) = n_O(Muối) + n_H2O – n_NaOH = 0,4mol

=> n_C : n_H : n_O = 1,6: 1,4 : 0,4 = 8 : 7 : 2

B₄ : Biện luận CTCT và CTPT phù hợp. Từ đó tính %m

Vì số H chẵn

=> Xét chất : C₁₆H₁₄O₄ có CTCT (CH₂COOC₆H₅)₂ hoặc (COOC₆H₄CH₃)₂ thỏa mãn đề bài

C₆H₈O₄ có 3 pi, trong đó có 2 pi ở COO

Đun Z với H₂SO₄ đặc không tạo ra 2 anken là đồng phân cấu tạo  => Z là ancol không no có 1 C=C

=> Z phải có ít nhất 3C

=> X chỉ có thể có công thức là : CH₃OOC-COOCH₂-CH=CH₂

=> Z : CH₂=CH-CH₂-OH ; T : CH₃OH ; Y : (COOH)₂

- Phân tử X có 4 oxi => X thuộc este 2 chức

Thủy phân X thu được 2 ancol đơn chức => X có dạng \(R\left\langle \begin{array}{l}{\rm{COO}} - {{\rm{R}}_{\rm{1}}}\\{\rm{CO}}O - {R_2}\end{array} \right.\)

- X có CTPT C₅H₈O₄ => số nguyên tử C của R + R₁ + R₂ = 3

Mặt khác số nguyên tử C của R₂ = R₁  +1

=> R + 2R₁ +1 = 3

=> R =0  và R₁ = 1

 => \(X:\left\langle \begin{array}{l}{\rm{COO}} - {\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}\\{\rm{CO}}O - {C_2}{H_5}\end{array} \right.hay\,C{H_3}OOC - COO{C_2}{H_5}\)