Bài tập thủy phân este đơn giản

PTHH: HCOOCH₃ + NaOH → HCOONa + CH₃OH

              CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

Ta thấy n_C2H4O2 = n_NaOH = 0,3 mol → m_C2H4O2 =m_X = 0,3.60 = 18g

Đặt công thức tổng quát của các chất trong M như sau

X: C_nH_2n+2O (x mol)

Y, Z: C_mH_2mO₂ (y mol)

${C_n}{H_{2n + 2}}O + \dfrac{{3n}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O$

${C_m}{H_{2m}}{O_2} + \dfrac{{3m - 2}}{2}{O_2} \to mC{O_2} + m{H_2}O$

Ta có: ${n_{C{O_2}}} = n{\text{x}} + my = 0,14$

Mà ${n_{{O_2}}} = \dfrac{{3n}}{2}x + \frac{{3m - 2}}{2}y = 0,18$

$ \to \dfrac{3}{2}(n{\text{x}} + my) - y = 0,18$

$ \to \dfrac{3}{2}.0,14 - y = 0,18 \to y = 0,03\,\,mol$

Vì phản ứng tạo muối chỉ liên qua đến este và axit nên ta chỉ cần tính y là đủ

Rắn tạo thành gồm có RCOONa (0,03 mol) và NaOH dư (0,05 – 0,03 = 0,02 mol)

Do đó: 0,03(R + 44 + 23) + 0,02.40=3,68

$ \to R = 29$

Vậy Y là C₂H₅COOH

n_NaOH = 0,02.2 = 0,04 (mol)

n_ancol = n_anken = 0,015 (mol)

→ Hỗn hợp X ban đầu gồm 1 este no, đơn chức, mạch hở và một axit no, đơn chức, mạch hở

Đặt CTPT este: C_nH_2nO₂: 0,015 (mol) (Suy ra từ mol ancol)

CTPT axit: C_mH_2mO₂: 0,04 - 0,015 = 0,025 (mol) (Suy ra từ mol NaOH)

BTNT "C": n_CO2 = 0,015n + 0,025m

BTNT"H": n_H2O = 0,015n + 0,025m

m_{bình tăng} = m_CO2 + m_H2O → (0,015n + 0,025m).44 + (0,015n+ 0,025m).18 = 7,75

→ 3n + 5m = 25

Do n ≥ 3 và m ≥ 1 và m, n nguyên dương nên ta có n = 5 và m =2 là nghiệm duy nhất

Vậy X gồm CH₃COOC₃H₇: 0,015 (mol) và CH₃COOH: 0,025 (mol)

$ \to m = 0,015.102 + 0,025.60 = 3,03\,\,gam$

${n_{NaOH}} = 0,15.1,5 = 0,225\,\,mol$

${n_{NaOH}} = {n_{RCOO\overline R }} \to {M_{RCOO\overline R }} = \dfrac{{14,55}}{{0,225}} = 64,67$

$ \to R + \overline R  = 64,67 - 44 = 20,67$

TH1: R = 1 $ \to \overline R  = 19,66 \to  - C{H_3}$ và –C₂H₅

$ \to $ este: HCOOCH₃ (x mol) và HCOOC₂H₅ (y mol)

m_este = 60x + 74y = 14,55

n_NaOH = x + y = 0,225

$ \to x = 0,15;y = 0,075$

$\% {m_{HCOOC{H_3}}} = \dfrac{{0,15.60}}{{14,55}}.100\%  = 61,86\% $

$\% {m_{HCOO{C_2}{H_5}}} = \dfrac{{0,075.74}}{{14,55}}.100\%  = 38,14\% $

TH2: R = 15 $ \to \overline R  = 5,67$ (loại)

CH₃COOH → CH₃COONa

0,05 mol →      0,05 mol

→ m = 0,05. 82 = 4,1 g

n_KOH =0,5 mol

Vì X là 2 este đơn chức nhưng X tác dụng với KOH theo tỉ lệ khác 1 :1 nên X có chứa 1 este là este của phenol

Gọi A là este đơn chức thông thường còn B là este của phenol

Thì n_A + n_B = n_X = 0,3 mol

 n_KOH = n_A + 2n_B = 0,5 mol nên n_A = 0,1 mol và n_B =0,2 mol 

X + KOH tạo Y no đơn chức mạch hở có khả năng tráng bạc nên Y là andehit (Y không phải muối nên không thể là muối của HCOOH) và Y được tạo từ A : n_Y = n_A = 0,1 mol

Xét Y có CTPT là C_nH_2nO

\({C_n}{H_{2n}}O\; + {\text{ }}\frac{{3n - 1}}{2}{O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}n\;C{O_2} + n{H_2}O\)

Suy ra :\(0,1.\frac{{3n - 1}}{2} = {n_{{O_2}}} = 0,25 \to n = 2\) (C₂H₄O : 0,1 mol)

Khi cho X + KOH thì :

                               A + 0,1 mol KOH → muối + 0,1 mol C₂H₄O

                               B + 0,4 mol KOH  →  muối + 0,2 mol H₂O ( vì B là este của phenol nên n_H2O = n_B)

Bảo toàn khối lượng có m_X + m_KOH = m_muối + m_C2H4O + m_H2O nên m_X + 0,5.56 = 53 + 0,1.44+0,2.18

=> m_X = 33 (g)

X tác dụng với NaOH theo tỉ lệ 1 : 2 nên X là este của phenol

Sản phẩm thu được khôn có khả năng tráng bạc nên X không tạo từ HCOOH

Các CTHH thỏa mãn X : CH₃COOC₆H₄-CH₃ (3 CTCT tại vị trí m, o, p) và C₂H₅COOC₆H₅

=> có 4 CTCT thỏa mãn

Ta thấy este có chung phân tử khối PTK = 74, và đều phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1 : 1

=> n_NaOH = 37/74 = 0,5 (mol).

=> m_NaOH = 0,5. 40 = 20g.

Muối có khối lượng bằng 41/37 khối lượng este mà este đơn chức => số mol muối bằng số mol este

=> M_muối =  M_este

=> M_muối = 74 * 41/37= 82 (CH₃COONa)

Este : CH₃COOCH₃

M_muối = 74 * 41/37 = 82 (CH₃COONa)

Este : CH₃COOCH₃

X, Y + NaOH → 1 muối + 2 ancol ancol đồng đẳng liên tiếp

=> 2 este ban đầu được tạo từ cùng 1 gốc axit và 2 ancol đồng đẳng liên tiếp

Gọi CT của 2 este là RCOOR’

n_este = n_NaOH = 0,25 (mol) 

\(\begin{gathered}
= > \overline M = \frac{{16,4}}{{0,25}} = 65,6 \hfill \\
= > \,R\, + 44 + R' = 65,6 \hfill \\
= > R + R' = 21,6 \hfill \\
\end{gathered} \)

 => 2 este phải là HCOOCH₃ và HCOOC₂H₅

Gọi HCOOCH₃ : x (mol) ; HCOOC₂H₅ : y (mol) 

\(\begin{gathered}
\left\{ \begin{gathered}
x + y = 0,25 \hfill \\
60x + 74y = 16,4 \hfill \\
\end{gathered} \right. = > \left\{ \begin{gathered}
x = 0,15 \hfill \\
y = 0,1 \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
= > \% HCOOC{H_3} = \frac{{0,15.60}}{{16,4}}.100\% = 54,88\% \hfill \\
\end{gathered} \)

M + 0,15 mol NaOH → muối  + 4,8 g ancol + nước

Đặt CTTB của muối là \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n  + 1}}{\text{COONa}}\) : 0,15 mol ( bảo toàn Na )

Đốt muối ta có n_H2O = \(0,15.\dfrac{{2\overline n  + 1}}{2} = 0,075 \Rightarrow \overline n  = 0\)

→ muối thu được chỉ có duy nhất HCOONa : 0,15 mol

Bảo toàn khối lượng ta có m_M + m_NaOH = m_muối + 4,8 + m_H2O

→ m_H2O = 9,27 + 0,15.40 - 4,8 – 0,15 . 68 = 0,27 g → n_H2O  = 0,015 mol

Mà n_H2O = n_axit = 0,015 mol và n_este = n_NaOH – n_axit  = 0,15 – 0,015 =0,135 mol

→ M có HCOOH : 0,015 mol, HCOOC_xH_2x+1 : 0,135 mol và ancol C_xH_2x+1OH : a mol

→ → X < \(\dfrac{{\dfrac{{4,8}}{{0,135}} - 18}}{{14}} = 1,25\) → ancol là CH₃OH

→ %HCOOCH₃ = 0,135.60.100% : 9,27 =87,38%

X là este no, đa chức => z ≥ 4 => 2  <  x  ≤ 5

CTPT của X thoản mãn là: C₄H₆O₂ và C₅H₈O₂

CTCT thoản mãn X có tham gia phản ứng tráng bạc và tác dụng với NaOH chỉ thu được một muối của axit cacboxylic và một ancol là:

=> có 3 công thức thỏa mãn

X là CH₃COOCH₃: metyl axetat

CH₃COOCH₃ + NaOH → CH₃COONa + CH₃OH

X, Y + NaOH → 1 muối + 2 ancol ancol đồng đẳng liên tiếp

=> 2 este ban đầu được tạo từ cùng 1 gốc axit và 2 ancol đồng đẳng liên tiếp

Gọi CT của 2 este là RCOOR’

n_este = n_NaOH = 0,25 (mol) 

\(\begin{gathered}
= > \overline M = \frac{{16,4}}{{0,25}} = 65,6 \hfill \\
= > \,R\, + 44 + R' = 65,6 \hfill \\
= > R + R' = 21,6 \hfill \\
\end{gathered} \)

 => 2 este phải là HCOOCH₃ và HCOOC₂H₅

Gọi HCOOCH₃ : x (mol) ; HCOOC₂H₅ : y (mol) 

\(\begin{gathered}
\left\{ \begin{gathered}
x + y = 0,25 \hfill \\
60x + 74y = 16,4 \hfill \\
\end{gathered} \right. = > \left\{ \begin{gathered}
x = 0,15 \hfill \\
y = 0,1 \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
= > \% HCOOC{H_3} = \frac{{0,15.60}}{{16,4}}.100\% = 54,88\% \hfill \\
\end{gathered} \)

Đáp án B

$m\,gam:\overline R COO\overline R \xrightarrow{{ + KOH}}\left\langle \begin{gathered}\overline R COOK:8,96gam \hfill \\\overline R OH:4,04gam \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

- n_KOH = 0,1mol

n _muối = n _{este phản ứng} = n_{KOH phản ứng} = n_ancol = 0,1mol

- BTKL: m_este + m_KOH = m_muối + m_ancol => m_este = 4,04 + 8,96 – 5,6 = 7,4g

=> M_este = 74g/mol (C₃H₆O₂)

$ +) {M_{\overline {R'} OH}} = \frac{{4,04}}{{0,1}} = 40,4 =  > {M_{\overline {R'} }} = 23,4$

$=  > 2ancol:\left\{ \begin{gathered}C{H_3}OH \hfill \\{C_2}{H_5}OH \hfill \\ \end{gathered}  \right.\,$

${M_{\overline R COOK}} = \frac{{8,96}}{{0,1}} = 89,6 =  > {M_{\overline R }} = 6,6 =  > \left\{ \begin{gathered}HCOOK \hfill \\C{H_3}COOK \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

$ =  > 2este:\left\{ \begin{gathered}HCOO{C_2}{H_5} \hfill \\C{H_3}COOC{H_3} \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

$16,4gam:RCOO\overline R \xrightarrow{{ + NaOH}}\left\langle \begin{gathered}RCOONa:17 gam \hfill \\\overline R OH:9,4gam \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

- BTKL: m_este + m_NaOH = m_muối + m_ancol => m_NaOH = 2,05 + 0,94 – 1,99 = 10g

=> n_NaOH = 0,25mol

- n _muối = n _{este phản ứng} = n_{NaOH phản ứng} = n_ancol = 0,25mol

$ - {M_{\overline {R'} OH}} = \dfrac{{94}}{{0,25}} = 37,6 => {M_{\overline {R'} }} = 20,6$

$ =  > 2\,\,ancol:C{H_3}OH\,và \,{C_2}{H_5}OH$

${M_{RCOONa}} = \dfrac{{17}}{{0,25}} = 68 => {M_R} = 1(H - )$

=> 2 este: HCOOCH₃ và HCOOC₂H₅

n_este = 0,05 mol và n_NaOH = 0,02 mol

PTHH: CH₃COOC₂H₅ + NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH

  Bđ       0,05                    0,02

Sau        0,03                    0                  0,02

→ phản ứng dư este nên rắn tạo thành chỉ có CH₃COONa: 0,02 mol → m =1,64

- m_X = 0,6 mol; n_NaOH = n_X = 0,1 mol
- m _muối = 7,4g =>    = 74 => muối gồm HCOONa và CH₃COONa
=> X gồm HCOOR và CH₃COOR
- Do m_X < m_muối nên M_R < M_Na => R là CH₃

- Thủy phân este đơn chức : n_este = n_NaOH = 0,15

→ M_X = 13,2 : 0,15 = 88

→ X là C₄H₈O₂.

Có 4 CTCT thỏa mãn là HCOOCH₂CH₂CH₃, HCOOCH(CH₃)₂, CH₃COOCH₂CH₃, CH₃CH₂COOCH₃.