Tìm công thức phân tử của Este dựa vào phản ứng đốt cháy

Xác định công thức este dựa vào phản ứng đốt cháy

VnDoc xin giới thiệu tới bạn đọc Tìm công thức phân tử của Este dựa vào phản ứng đốt cháy. Nội dung tài liệu hướng dẫn bạn đọc giải các dạng bài tập liên quan đến phản ứng giải bài tập đốt cháy este, từ đó luyện tập vận dụng làm bài tập. Chắc chắn sẽ giúp các bạn giải bài tập Hóa học lớp 12 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

Hóa học 12 Tìm công thức phân tử của Este dựa vào phản ứng đốt cháy

I. Phương pháp giải bài tập đốt cháy este
- 1. Phản ứng đốt cháy 1 este
- 2. Bài toán đốt cháy hỗn hợp các este
II. Bài tập ví dụ minh họa đốt cháy este
III. Bài tập vận dụng tìm công thức phân tử este

I. Phương pháp giải bài tập đốt cháy este

1. Phản ứng đốt cháy 1 este

a. Este no, đơn chức, mạch hở

CTTQ: C_nH_2nO₂, n ≥ 2

Phản ứng cháy:

C_nH_2nO₂ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ nCO₂ + nH₂O

⇒ n_CO2 = n_H2O

b. Este không no, đơn chức, mạch hở có 1 liên kết C=C:

CTTQ: C_nH_2n-2O₂, n ≥ 4

Phản ứng cháy:

C_nH_2n-2O₂ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ nCO₂+ (n-1)H₂O

+ n_CO2 > n_H2O

+ n_este= n_CO2 – n_H2O

c. Este 2 chức, no, mạch hở

C_nH_2n-2O₄ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ n_CO2 + (n-1)H₂O

+ n_CO2 > n_H2O

+ n_este= n_CO2 – n_H2O

d. Este không no, đơn chức, có k liên kết C=C trong phân tử

CTTQ: C_nH_2n-2kO₂:

e. Este không no, có từ 2 liên kết C=C trở lên trong phân tử

C_nH_2n+2-2kO_m + O₂ → nCO₂ + (n+1-k)H₂O

n_CO2 > n_H2O

neste = (n_CO2- n_H2O)/(k-1)

f. Este bất kì

CTTQ: C_xH_yO_z. x, y, z nguyên dương, x ≥ 2, z ≥ 2

Phản ứng cháy:

C_xH_yO_z + O₂ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ xCO₂ + y/2 H₂O

Áp dụng các định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố… để giải bài toán.

2. Bài toán đốt cháy hỗn hợp các este

a. Bài toán đốt cháy 2 este đồng phân

Các este đồng phân ⇒ có cùng CTPT, cùng KLPT.

b. Bài toán đốt cháy 2 este tạo thành từ cùng 1 axit, 2 ancol đồng đẳng hoặc cùng 1 ancol, 2 axit đồng đẳng:

Các este này sẽ có cùng dạng CTTQ ⇒ Đặt CTPT trung bình để viết phương trình phản ứng, đưa về bài toán 1 este.

số liên kết pi trong phân tử:

c. Bài toán đốt cháy hỗn hợp nhiều este có cùng CTTQ

Đặt CTPT trung bình

Áp dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán.

II. Bài tập ví dụ minh họa đốt cháy este

Ví dụ 1: Đốt cháy 6 gam este Y ta thu được 4,48 (l) CO₂ (đktc) và 3,6 (g) H₂O. Tìm CTCT của Y.

Đáp án hướng dẫn giải

n_CO2 = 0,2 mol ; n_H2O = 0,2 mol

Ta có: n_CO2= n_H2O ⇒ este Y no, đơn chức, mạch hở

Đặt CTTQ của Y là C_nH_2nO₂

C_nH_2nO₂ + O₂ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ nCO₂ + nH₂O

14n + 32 n

6 0,2

⇒ (14n +32).0,2 = 6n ⇒ n = 2

⇒ CTPT của Y: C₂H₄O₂

⇒ CTCT của Y: HCOOCH₃

Ví dụ 2: X là một este đơn chức, có tỷ khối hơi đối với CH₄ là 5,5. Nếu đem đun 2,2 gam este X với dung dịch NaOH dư thu được 2,05 g muối. Xác định CTCT của X.

Đáp án hướng dẫn giải

M_X = 5,5 . 16 = 88 ⇒ X: C₄H₈O₂

Do X là este no đơn chức nên n_muối = n_X = 2,2/88 = 0,025 (mol)

M_muối= 2,05/0,025 = 82 ⇒ muối CH₃COONa

⇒ Công thức cấu tạo thu gọn của X là: CH₃COOC₂H₅

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 2 este no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được 2,7gam nước và V lít CO₂ (đkc). Giá trị của V là?

Đáp án hướng dẫn giải

2 este no, đơn chức đồng đẳng có công thức tổng quát: C_mH_2mO₂ (chọn hỗn hợp là 1 mol)

C_mH_2mO₂ → mCO₂ + mH₂O

1 m m (mol)

Ta thấy: n_CO2 = n_H2O = 2,7/18 = 0,15(mol)

V_CO2 = 0,15.22,4 = 3,36(lit)

Ví dụ 4. Cho 0,3 mol hỗn hợp X gồm hai este đơn chức tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch KOH 2M, thu được chất hữu cơ Y (no, đơn chức, mạch hở, có tham gia phản ứng tráng bạc) và 53 gam hỗn hợp muối. Đốt cháy toàn bộ Y cần vừa đủ 5,6 lít O₂ (đktc). Khối lượng của 0,3 mol X là

A. 31,0 gam.

B. 41,0 gam.

C. 33,0 gam.

D. 29,4 gam.

Đáp án hướng dẫn giải bài tập

Đáp án C

n_KOH = 0,5 mol; n_este = 0,3 mol

=> 1 < n_KOH : neste = 0,5 : 0,3 = 1,67 < 2 => X chứa 1 este của phenol

Đặt x, y lần lượt là số mol của este thường và este của phenol

n_X = x + y = 0,3

n_KOH= x + 2y = 0,5

Giải hệ được x = 0,1 và y = 0,2

Y có phản ứng tráng bạc nên Y là anđehit.

n_Y = x = 0,1 mol;

* Xét phản ứng đốt Y:

Đặt công thức của Y là C_nH_2nO

C_nH_2nO + (3n-1)/2 O₂→ nCO₂+ nH₂O

0,1 mol → 0,25 mol

=> 0,1.(3n - 1)/2 = 0,25 => n = 2 (CH₃CHO)

*Xét phản ứng thủy phân X: nH₂O = y = 0,2 mol

Bảo toàn khối lượng: m_X = m_muối + m_Y + mH₂O – m_KOH = 53 + 0,1.44 + 0,2.18 – 0,5.56 = 33 gam

Ví dụ 5. Đốt cháy hoàn toàn este no, đơn chức, mạch hở X thấy thể tích khí O₂cần dùng gấp 1,25 lần thể tích CO₂ tạo ra. Số lượng công thức cấu tạo của X.

Đáp án hướng dẫn giải bài tập

Gọi công thức của este no, đơn chức, mạch hở là: C_nH_2nO₂: 1 mol

C_nH_2nO₂ + (3n-2)/2O₂ → nCO₂ + nH₂O

1→ 0,5(3n - 2 ) → n (mol)

Ta có:

V_O2/V_CO2 =1,25 ⇒ 0,5(3n−2)/n = 1,25 ⇒ 1,5n−1 = 1,25/n ⇒ n = 4

=> Công thức phân tử của este là: C₄H₈O₂

Có 4 công thức cấu tạo thỏa mãn là: HCOOCH₂CH₂CH₃; HCOOCH(CH₃)CH₃; CH₃COOC₂H₅; C₂H₅COOCH₃

Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam hỗn hợp hai este đồng phân, thu được 6,72 lít CO₂( ở đktc) và 5,4 gam H₂O. Xác định công thức cấu tạo của 2 este đó.

Đáp án hướng dẫn giải bài tập

n_CO2= 0,3 mol

n_H2O = 0,3 mol

=> nH2O = n_CO2

=> Các este đều là este no, đơn chức mạch hở: C_nH_2nO2

Bảo toàn kim loại

m_este+ m_O2= m_CO2+ m_H2O

⇔ 7,4 + m_O2= 0,3.44 + 0,3.18

⇔m_O2 = 11,2g=> n_O2 = 0,35 mol

Bảo toàn nguyên tố oxi oxi:

2n_este + 2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O

⇔2n_este+ 0,35.2 = 2.0,3 + 0,3

⇔ n_este = 0,1 mol

2n_este+ 2nO2 = 2n_CO2+ n_H2O

⇔ 2n_este + 0,35.2 = 2.0,3 + 0,3 ⇔ n_este= 0,1 mol

=> M_este =7,4/0,1 = 74

=> Công thức phân tử: C₃H₆O₂

III. Bài tập vận dụng tìm công thức phân tử este

Câu 1. Đốt cháy hoàn toàn 7,8 gam este X thu được 11,44 gam CO₂ và 4,68 gam H₂O. Công thức phân tử của este là

A. C₄H₈O₄

B. C₄H₈O₂

C. C₂H₄O₂

D. C₃H₆O₂

Đáp án hướng dẫn giải

n_CO2 = n_H2O = 0,26 mol

⇒ este là no, đơn chức

Gọi công thức este là C_nH_2nO₂

⇒ Tìm công thức phân tử của Este dựa vào phản ứng đốt cháy = n_CO2 = 0,26 ⇒ n = 2 ⇒ CTPT: C₂H₄O₂

Đáp án C

Câu 2. X là một este tạo từ axit và ancol no. Đốt cháy hoàn toàn 1 mol X thu được 3 mol CO₂. Hãy cho biết có bao nhiêu este thoả mãn?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Đáp án hướng dẫn giải

n_CO2 = 3n_X⇒ X có 3 nguyên tử C

X no nên chỉ có thể là: HCOOCH₂CH₃ ; CH₃COOCH₃

Câu 3. Thực hiện phản ứng este hoá giữa axit axetic với 2 ancol no đơn chức là đồng đẳng kế tiếp nhau thu được hỗn hợp 2 este. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp 2 este đó thu được 10,08 lít CO₂. Hãy lựa chọn công thức cấu tạo của 2 ancol?

A. CH₃OH và C₂H₅OH

B. C₂H₅OH và CH₃CH(OH)CH₃

C. C₂H₅OH và CH₃CH₂CH₂OH

D. n-C₃H₇OH và n-C₄H₉OH

Đáp án hướng dẫn giải

Số C trung bình trong este: n_CO2/ n_este = 4,5

⇒ số C trung bình của 2 ancol là 4,5 – 2 = 2,5.

⇒ 2 ancol là C₂H₅OH và C₃H₇OH

Câu 4. Đốt cháy hoàn toàn 1,32 gam một este X thu được 1,344 lít CO₂ (ở đktc) và 1,08 gam nước. Khi đun nóng m gam X với dung dịch NaOH dư đến phản ứng hoàn toàn thu được 41m/44 gam muối. Công thức cấu tạo của X là

A. CH₃COO-CH₃

B. H-COO-CH₂C₂H₅

C. CH₃COO-C₂H₅

D. C₂H₅COO-CH₃

Đáp án

n_CO2 = n_H2O = 0,06mol → n_C = 0,06mol

n_H= 0,12 mol và n_O = (m_X - m_C - m_H)/16 = 0,03 mol

→ C : H : O = 2 : 4 : 1

X no, đơn chức nên X là C₄H₈O₂

m_RCOONa= m_RCOONa = 41.m_X/44 gam

Vì n_RCOONa= n_Xnên: R + 67 = 41.88/44

→ R = 15: -CH₃ ⇒ X là CH₃COOC₂H₅

Câu 5. Khi đốt cháy hoàn toàn một este no, đơn chức thì số mol CO₂ sinh ra bằng số mol O₂ đã phản ứng. Tên gọi của este là:

A. n-propyl axetat.

B. metyl axetat.

C. etyl axetat.

D. metyl fomat.

Đáp án hướng dẫn giải

Este no, đơn chức: C_nH_2nO₂ (n ≥ 2) (chọn 1 mol)

C_nH_2nO₂ + (3n- 2)/2 O₂ → n_CO2 + nH₂O

1 mol (3n-2)/2 n

n_CO2 = n_O2 => n = (3n - 2)/2 => n = 2 => C₂H₄O

⇒ CT este: HCOOCH₃: metyl fomat

Câu 6. Đốt cháy 3g một este Y ta thu được 2,24 lít khí (ĐKTC) và 1,8g H₂O. Y có CTCT thu gọn là?

A. HCOOCH₃

B. CH₃COOCH₃

C. HCOOC₂H₅

D. CH₃COOC₂H₅

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

n_CO2 = 0,1mol, n_H2O = 0,1mol

n_CO2 = n_H2O ⇒ este no, đơn chức.

C_nH_2nO₂ + (3n - 2)/2 O₂ → nCO₂ + nH₂O

14n + 32 (gam) n

3 gam 0,1

(14n + 32)/3 = n/0,1 => n = 2. CTPT C₂H₄O₂

Câu 7. Đốt cháy hoàn toàn 1,1g một hợp chất hữu cơ X thu được 2,2g CO₂ và 0,9g H₂O. Cho 4,4g X tác dụng vừa đủ với 50ml dd NaOH 1M thì tạo ra 4,8g muối. CTCT của X là:

A. C₂H₅COOCH₃

B. CH₃COOC₂H₅

C. HCOOCH₂CH₂CH₃

D. HCOOC₃H₇

Đáp án hướng dẫn giải

n_CO2 = 0,05 mol, n_H2O= 0,05 mol

n_CO2 = n_H2O. Vậy este no, đơn chức.

C_nH_2nO₂ + (3n - 2)/2 O₂ → nCO₂ + nH₂O

14n + 32 (gam) n

(14n + 32)/1,1 = n/0,05 =>n = 4. CTPT C₄H₈O₂

RCOOR′ + NaOH → RCOONa + R′OH

n_X= n_NaOH= 0,05 mol

M_muối= 4,8/0,05 = 96

Vậy muối là C₂H₅COONa

Vậy este là C₂H₅COOCH₃

Câu 8. Đốt cháy este 2 chức mạch hở (X được tạo từ axit cacboxylic no, đa chức, phân tử X không có quá 5 liên kết pi) thu được tổng thể tích CO₂ và H₂O gấp 5/3 lần thể tích O₂ cần dùng. Lấy 21,6 gam X tác dụng hoàn toàn với 400ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam chất rắn. Giá trị lớn nhất của m là?

A. 28,0

B. 26,2

C. 24,8

D. 24,1

Đáp án hướng dẫn giải

C_xH_yO₄ + (x+y/4-2) O₂ → xCO₂ + y/2H₂O

=> x + y/2 = 5/3 (x + y/4 - 2)

→ 8x – y = 40

→ x = 6 & y = 8

→ X là C₆H₈O₄

X tạo từ axit no nên X là:

CH₃-OOC-CH₂-COO-CH=CH₂ (0,15 mol)