SBT Hóa học 11 Bài 46: Luyện tập: Anđehit - Xeton- Axit cacboxylic

A tác dụng với dung dịch $AgN{O}_3$ trong amoniac tạo ra Ag; vậy A có chức anđehit.

0,2 mol anđehit kết hợp với hiđro phải tạo ra 0,2 mol ancol B có công thức $R{(CH}_{}$₂OH)x

Theo phương trình 1 mol B tạo ra x/2 mol $H_2$

Theo đầu bài 0,2 mol B tạo ra 0,2 mol $H_2$

Vậy B là ancol hai chức và A là anđehit hai chức.

$R{\left(CHO\right)}_2$ + 4$AgN{O}_3$ + 6$N{H}_3$ + 2$H_{2}O$ → $R{(COONH}_{}$₄)2 + 4$N{H}_{4}N{O}_3$ + 4Ag↓

Số mol anđehit A = (x/4)số mol Ag 

Khối lượng 1 mol A 

$R{\left(CHO\right)}_2$ = 72

⇒ R = 72 - 2.29 = 14. Vậy R là $C{H}_2$

 (propanđial)

Theo đầu bài 0,1 mol anđehit X kết hợp được với 0,2 mol $H_2$. Vậy X có thể là :

- Anđehit no hai chức $C_n{H}_{2n}{\left(CHO\right)}_2$ hoặc

- Anđehit đơn chức có 1 liên kết đôi ở gốc $C_n{H}_{2n-1}CHO$.

1. Nếu X là $C_n{H}_{2n}{\left(CHO\right)}_2$ thì :

$C_n{H}_{2n}{\left(CHO\right)}_2$ + 4$AgN{O}_3$ + 6$N{H}_3$ + 2$H_{2}O$ → $C_n{H}_{2n}{(COONH}_{}$₄)2 + 4$N{H}_{4}N{O}_3$ + 4Ag↓

Số mol X = số mol Ag / 4 = 6,25.${10}^{-2}$ (mol)

$M_{C_n{H}_{2n}{\left(CHO\right)}_2}$ = 112 (g/mol) hay 14n + 2.29 = 112 ⇒ n = 3,86 (loại)

2. Nếu X là $C_n{H}_{2n-1}CHO$ :

$C_n{H}_{2n-1}CHO$ + 2$AgN{O}_3$ + 3$N{H}_3$ + $H_{2}O$ → $C_n{H}_{2n-1}COON{H}_4$ + 2$N{H}_{4}N{O}_3$ + 2Ag↓

Số mol X = Số mol Ag / 2 = 1,25.${10}^{-1}$ (mol).

$M_{C_n{H}_{2n-1}CHO}$ = 56 (g/mol) ⇒ 14n + 28 = 56 ⇒ n = 2

CTPT: $C_3{H}_{4}O$

CTCT: $C{H}_2=CH-CHO$ propenal.

Số mol 3 chất trong 3,20 g hỗn hợp M: 

Số mol 3 chất trong 16 g M: 

Khi đốt hỗn hợp M ta chỉ thu được $C{O}_2$ và $H_{2}O$.

Vậy, các chất trong hỗn hợp đó chỉ có thể chứa C, H và O.

Đặt công thức chất X là $C_x{H}_y{O}_z$ thì chất Y là $C_{x+1}{H}_{y+2}{O}_z$. Chất Z là đồng phân của Y nên công thức phân tử giống chất Y.

Giả sử trong 16 g hỗn hợp M có a mol chất X và b mol hai chất Y và Z :

Khi đốt 16 g M thì tổng khối lượng $C{O}_2$ và $H_{2}O$ thu được bằng tổng khối lượng của M và $O_2$ và bằng :

Mặt khác, số mol $C{O}_2$ = số mol $H_{2}O$ = n:

44n + 18n = 49,6 ⇒ n = 0,8

Số mol $C{O}_2$ là: xa + (x + 1)b = 0,8 (mol) (3)

Số mol $H_{2}O$ là: 

do đó: ya + (y + 2)b = 1,6 (4)

Giải hệ phương trình :

Biến đổi (3) ta có x(a + b) + b = 0,8

Vì a + b = 0,3 nên b = 0,8 - 0,3x

Vì 0 < b < 0,3 nên 0 < 0,8 - 0,3x < 0,3 ⇒ 1,66 < x < 2,66

x nguyên ⇒ x = 2 ⇒ b = 0,8 - 0,3.2 = 0,2

⇒ a = 0,3 - 0,2 = 0,1

Thay giá trị của a và b vào (4), tìm được y = 4.

Thay giá trị của a, b, x và y vào (2), tìm được z = 1.

Vậy chất X có CTPT là $C_2{H}_{4}O$, hai chất Y và z có cùng CTPT là $C_3{H}_{6}O$.

Chất X chỉ có thể có CTCT là  (etanal) vì chất $C{H}_2=CH-OH$ không bền và chuyển ngay thành etanal.

Chất Y là đồng đẳng của X nên

CTCT là  (propanal).

Hỗn hợp M có phản ứng với Na. Vậy, chất Z phải là ancol $C{H}_2=CH-C{H}_2-OH$ (propenol):

2$C{H}_2=CH-C{H}_2-OH$ + 2Na → 2$C{H}_2=CH-C{H}_2-ONa$ + $H_2$↑

Số mol Z trong 48 g M là: 2. số mol $H_2$ = 0,15 (mol).

Số mol z trong 16 g M là: 

Số mol Y trong 16 g M là: 0,2 - 0,05 = 0,15 (mol).

Thành phần khối lượng của hỗn hợp M:

Chất X chiếm: 

Chất Y chiếm: 

Chất Z chiếm: 

Cho 4 dung dịch thử phản ứng với dung dịch $AgN{O}_3$ trong amoniac; dung dịch nào có phản ứng tráng bạc là dung dịch propanal (3 dung dịch còn lại không phản ứng):

Thử 3 dung dịch còn lại với nước brom, chỉ có axit propenoic làm mất màu nước brom :

Thử 2 dung dịch còn lại với $CaC{O}_3$, chỉ có axit propanoic hoà tan $CaC{O}_3$ tạo ra chất khí:

Dung dịch cuối cùng là dung dịch propan-1-ol.

A là axit no, mạch hở, chưa rõ là đơn chức hay đa chức; vậy chất Alà $C_n{H}_{2n+2-x}{\left(COOH\right)}_x$; CTPT là $C_{n+x}{H}_{2n+2}{O}_{2x}$

Khối lượng mol A là (14n + 44c + 2) gam.

Khối lượng A trong 50 g dung dịch 5,2% là 

Số mol NaOH trong 50 ml dung dịch 1 M là: 

Theo phương trình: cứ (14n + 44x + 2) g A tác dụng với x mol NaOH

Theo đầu bài: cứ 2,6 g A tác dụng với 0,05 mol NaOH

Theo phương trình: Khi đốt (14n + 44x + 2) g A thu được (n + x) mol $C{O}_2$

Theo đầu bài:

Khi đốt 15,6 g A thu được  (mol) $C{O}_2$

Từ (1) và (2), tìm được n = 1, x = 2 CTPT của A: $C_3{H}_4{O}_4$

CTCT của A: HOOC - $C{H}_2$ - COOH (Axit propanđioic)

Khi đốt 0,5 mol hỗn hơp M, số mol $C{O}_2$ thu đươc là :

Nếu đốt 1 mol hỗn hợp M, số mol $C{O}_2$ thu được sẽ là 2,4 (mol).

Như vậy chất A và chất B có chứa trung bình 2,40 nguyên tử cacbon , chất A lại kém chất B 1 nguyên tử cacbon. Vậy, A có 2 và B có 3 nguyên tử cacbon.

A là ancol no có 2 cacbon: $C_2{H}_{6-x}{\left(OH\right)}_x$ hay $C_2{H}_6{O}_x$

B là axit đơn chức có 3 cacbon: $C_3{H}_y{O}_2.$

Đặt số mol A là a, số mol B là b :

a + b = 0,5 (1)

Số mol $O_2$ là: (3,5 - 0,5x)a + (2 + 0,25y)b = 1,35 (mol) (2)

Số mol $C{O}_2$ là: 2a + 3b = 1,2 (mol) (3)

Số mol $C{O}_2$ là:

Giải hệ phương trình đại số tìm được: a = 0,3; b = 0,2; x = 2; y = 4.

Chất A: $C_2{H}_6{O}_2$ hay  etanđiol (hay etylenglicol)

Chiếm  khối lượng M.

Chất B: $C_3{H}_4{O}_2$ hay $C{H}_2=CH-COOH$, axit propenoic chiếm 43,64% khối lượng M.

Các axit đơn chức tác dụng với NaOH như sau :

RCOOH + NaOH → RCOONa + $H_{2}O$

Cứ 1 mol RCOOH biến thành 1 mol RCOONa thì khối lượng tăng thêm: 23 - 1 = 22 (g).

Khi 29,6 g M biến thành hỗn hợp muối, khối lượng đã tăng thêm: 40,6 - 29,6= 11 (g).

Vậy số mol 3 axit trong 29,60 g M là : 

Khối lượng trung bình của 1 mol axit trong hỗn hợp là:

Vậy trong hỗn hợp M phải có axit có phân tử khối nhỏ hơn 59,2. Chất đó chỉ có thể là H-COOH. Nhưng M có 2 axit no kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng nên đã có HCOOH thì phải có $C{H}_{3}COOH$.

Giả sử trong 8,88 g M có x mol HCOOH, y mol $C{H}_{3}COOH$ và z mol $C_n{H}_{2n-1}COOH$ :

2HCOOH + $O_2$ → 2$C{O}_2$ + 2$H_{2}O$

x mol                       x mol

$C{H}_{3}COOH$ + 2$O_2$ → 2$C{O}_2$ + 2$H_{2}O$

y mol                       2y mol

x + 2y + (n + 1)z = 0,3 (3)

Cách giải hệ phượng trình :

Nhân 2 vế của phương trình (3) với 14 ta có

14x + 28y + (14n + 14)z = 4,2 (3’)

Lấy (2) trừ đi (3') :

32x + 32y + 30z = 4 68 (2')

Nhân (1) với 30 ta có:

30x + 30y + 30z = 4,50 (1')

Lấy (2') trừ đi (1'): 2x + 2y = 0,18 ⇒ x + y = 0,09 ⇒ z = 0,15 - 0,09 = 0,06

Thay các giá trị vừa tìm được vào phương trình (3), ta có :

0,09 + y + 0,06(n + 1) = 0,3

y = 0,15 - 0,06n

0 < y < 0,09 ⇒ 0 < 0,15 - 0,06n < 0,09

1 < n < 2,5

⇒ n = 2 ; y = 0,15 - 0,06.2 = 0,03 ⇒ x = 0,06.

Thành phần khối lượng của hỗn hợp:

H-COOH($C{H}_2{O}_2$) axit metanoic là:

$C{H}_3$-COOH($C_2{H}_4{O}_2$) axit etanoic là

$C{H}_2$ = CH-COOH($C_3{H}_4{O}_2$) axit propenoic là: