Bài 4: Bài tập Este - Phần 3

Bài tập Este (công thức cấu tạo) - Phần 3 sẽ cung cấp cho các em các dạng bài tập tìm công thức cấu tạo của Este: từ công thức đơn giản, công thức tổng quát... và đưa ra phương pháp giải phù hợp giúp các em rèn luyện kỹ năng giải quyết bài tập định tính, định lượng, xác định công thức cấu tạo của Este.

Câu 1: 0,1 mol este E phản ứng vừa đủ với dd chứa 0,2 mol NaOH, cho ra hỗn hợp gồm 2 muối natri có công thức C₂H₃O₂Na; C₃H₃O₂Na và 6,2 gam ancol X. E có công thức phân tử là:

A. C₆H₁₀O₄                 B. C₆H₈O₄                     C. C₇H₁₀O₄                    D. C₇H₁₂O₄

Giải:

\(\left\{\begin{matrix} C_{2}H_{3}O_{2}Na \\ C_{3}H_{3}O_{2}Na \end{matrix}\right.\) và 6,2 gam ancol X

CTPT Este E?

n_Este = 0,1 mol

n_NaOH = 0,2 mol

+ Este mạch hở → muối của axit + ancol

\(\frac{n_{NaOH}}{n_{Este}} =\) số nhóm chức este (-COO-)

\(\frac{n_{NaOH}}{n_{Este}} =2\) ⇒ có 2 nhóm chức

R₁COONa: CH₃-COONa 

R₂COONa: CH₂=CH-COONa

\(\\ M_{X} = \frac{6,2}{0,1} = 62 = R+34 \\ \\ R = 28 \ (-CH_{2}-CH_{2}-) \\ \\ CTCT este: CH_{3}-COO-CH_{2}-CH_{2}-OOC-CH=CH_{2} \\ \\ CTPT: \ C_{7}H_{10}O_{4}\)

⇒ Chọn C

Câu 2: Xà phòng hoá hoàn toàn 66,6 gam hỗn hợp hai este HCOOC₂H₅ và CH₃COOCH₃ bằng dung dịch NaOH, thu được hỗn hợp X gồm hai ancol. Đun nóng hỗn hợp X với H₂SO₄ đặc ở 140^oC, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam nước. Giá trị m là:

A. 18,00.                      B. 8,10.                          C. 16,20.                       D. 4,05

Giải:

\(\\ \\ 66,6 \ (g) \begin{Bmatrix} HCOOC_{2}H_{5 } \ \ \\ CH_{3}COOCH_{3} \end{Bmatrix} C_{3}H_{6}O_{2} \ (74) \\ \\ 2\overline{R'}OH \xrightarrow[140^0C]{ \ H_{2}SO_{4} \ dac \ } \overline{R'}O \overline{R'} + H_{2}O \\ \\ 0,9 \ \ \ \ \ \ \ \ \rightarrow \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0,45 \ mol \\ \\ m_{H_{2}O} = 0,45.18 = 8,1 \ (gam)\)

⇒ Chọn B

Câu 3 (THPT QG 2015): Đun 3 gam CH₃COOH với C₂H₅OH dư (xúc tác H₂SO₄ đặc), thu được 2,2 gam CH₃COOC₂H₅. Hiệu suất của phản ứng este hóa tính theo axit là:

A. 25%                         B. 50%                           C. 36,67%                     D. 20,75%

Giải:

\(\\ n_{CH_{3}COOH} = \frac{3}{60} = 0,05 \ mol \\ \\ n_{CH_{3}COOC_{2}H_{5}} = \frac{2,2}{88} = 0,025 \ mol\)

⇒ Chọn B

Câu 4: Đun 6 gam CH₃COOH với 9,2 gam C₂H₅OH (có H₂SO₄ đặc làm xúc tác) đến khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng được 5,5 gam este. Hiệu suất phản ứng este hóa là:

A. 55%                         B. 62,5%                         C. 75%                         D. 80%

Giải:

\(\\ n_{CH_{3}COOH} = \frac{6}{60} = 0,1 \ mol; \ n_{C_{2}H_{5}OH} = \frac{9,2}{46}=0,2 \ mol \\ \\ n_{este} = \frac{5,5}{88}=0,0625 \ mol\)

⇒ Chọn B

Câu 5 (TSCĐ 2014): Đun nóng 24 gam axit axetic với lượng dư ancol etylic (xúc tác H₂SO₄ đặc), thu được 26,4 gam este. Hiệu suất của phản ứng este hóa là:

A. 75%                         B. 44%                           C. 55%                          D. 60%

Giải:

\(\\ n_{CH_{3}COOH} = \frac{24}{88} = 0,4 \ mol \\ \\ n_{este} = \frac{26,4}{88} = 0,3 \ mol\)

ĐA: 75%

⇒ Chọn A

Câu 6 (TSCĐ 2012): Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm 2 ancol đơn chức, cùng dãy đồng đẳng, thu được 15,68 lít khí CO₂ (đkc) và 17,1 gam nước. Mặt khác, thực hiện phản ứng este hóa m gam X với 15,6 gam axit axetic, thu được a gam este. Biết hiệu suất phản ứng este hóa của 2 ancol đều bằng 60%. Giá trị của a là:

A. 15,48                        B. 25,79                          C. 24,8                         D. 14,88

Giải:

\(\\ n_{CO_{2}} = \frac{15,68}{22,4} = 0,7 \ mol \\ \\ n_{H_{2}O} = \frac{17,1}{18} = 0,95 \ mol \\ \\ n_{H_{2}O} > n_{CO_{2}} \Rightarrow ancol \ no \\ \\ n_{ancol} = 0,25 \ mol\)

\(\\ \overline{n}_{ancol} = \frac{0,7}{0,25} = 2,8 = \overline{c}\)

\(\\ \overline{M}_{este} = 15 + 44 + 14 \overline{n} + 1 = 99,2 \\ \\ \Rightarrow m_{este} = 99,2.0,25. \frac{60}{100} = 14,88 \ (gam)\)

⇒ Chọn D

Câu 7 (TSĐH A 2007): Hỗn hợp X gồm axit HCOOH và axit CH₃COOH (tỉ lệ mol 1:1). Lấy 5,3 gam hỗn hợp X tác dụng với 5,75 gam C₂H₅OH (có xúc tác H₂SO₄ đặc) thu được m gam hỗn hợp este (hiệu suất của các phản ứng este hóa đều bằng 80%). Giá trị của m là:

A. 10,12                        B. 6,48                             C. 8,1                          D. 16,2

Giải:

\(X\left\{\begin{matrix} HCOOH : a \ \ \ \\ CH_{3}COOH:a \end{matrix}\right. \Rightarrow \overline{R}COOH \ (5,5 \ gam)\)

\(\begin{matrix} \overline{R}COOH \\ \ \\ 0,1 \end{matrix} \begin{matrix} \ + \ \\ \ \\ \ < \ \end{matrix} \begin{matrix} C_{2}H_{5}OH \\ \ \\ 0,125 \end{matrix}\)    \(\begin{matrix} \overline{R}COOC_{2}H_{5} \ + \ H_{2}O \\ \rightarrow 0,1.\dfrac{80}{100}.M \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \end{matrix}\)

\(\\ n_{C_{2}H_{5}OH} = \frac{5,75}{46} = 0,125 \ mol \\ \\ \overline{M}_{\overline{R}COOH} = \frac{46.a+60.a}{2a} = 53 \\ \\ n_{2 \ axit} = \frac{5,3}{53} = 0,1 \ mol \\ \\ \overline{R } + 45 = 53 \Rightarrow \overline{R} = 8 \\ \\ M_{este } = 8 + 44 + 29 = 81 \\ \\ m_{este} = 0,08.81 = 6,48\)

⇒ Chọn B

Câu 8 (TSĐH B 2013): Hỗn hợp X gồm một axit cacboxylic no, mạch hở, đơn chức, và một ancol đơn chức, mạch hở. Đốt cháy hoàn toàn 21,7 gam X, thu được 20,16 lít khí CO₂ (đkc) và 18,9 gam H₂O. Thực hiện phản ứng este hóa X với hiệu suất 60%, thu được m gam este. Gía trị của m là:

A. 15,3                          B. 12,24                            C. 10,8                        D. 9,18

Giải:

\(X \left\{\begin{matrix} RCOOH: C_{n}H_{2n}O_{2} \ (a \ mol) \\ R'OH: C_{m}H_{2m+2}O \ (b \ mol) \ \ \end{matrix}\right.\)

\(\\ n_{CO_{2}} = \frac{20,16}{22,4} = 0,9 \ mol \\ \\ n_{H_{2}O} = \frac{18,9}{18} = 1,05 \ mol\)

⇒ Ancol no, đơn

\(\\ n_{ancol} = 1,05 - 0,9 = 0,15 \ mol = b\)

Bảo toàn khối lượng:

\(\\ m_{hh} + m_{O_{2} \ dc} = m_{CO_{2}} + m_{H_{2}O} \\ \\ \Rightarrow m_{O_{2}} = 0,9.44 + 18,9 - 21,7 = 36,8 \ (g) \\ \\ \Rightarrow n_{O_{2}} = \frac{36,8}{32} = 1,15 \ mol\)

Bảo toàn nguyên tố oxy:

2a + b + 1,15.2 = 0,9.2 + 1,05

2a + b = 0,55 mol

a = 0,2 mol

+) (14n + 32)0,2 + (14m + 18)0,15 = 21,7

n.0,2 + m.0,15 = 0,9

⇒ n = 3 (C₃H₆O₂)

    m = 2 (C₂H₆O)

\(n_{{CO_{{2}}}} = 0,9 = 0,2.n+0,15.m\)

\(\\ C_{2}H_{5}COOH + C_{2}H_{5}OH\rightleftharpoons C_{2}H_{5}COOC_{2}H_{5} + H_{2}O \\ 0,2 \ \ \ \ \ > \ \ \ \ \ \ \ \ 0,15 \ \ \ \ \ \xrightarrow[]{ \ \ \ } 0,15.\frac{60}{100}.102 = 9,18\)

⇒ Chọn D

Câu 9: Khối lượng axit metacrylic và ancol metylic lần lượt cần lấy để điều chế được 100kg poli (metyl metacrylat) là bao nhiêu? Cho biết hiệu suất toàn bộ quá trình điều chế đạt 80%.

A. 86 kg và 32 kg                               B. 107,5 kg và 40 kg         

C. 68,8 kg và 25,6 kg                          D. 75 kg và 30 kg.

Giải:

\(\begin{matrix} CH_{2}=C-COOH \\ ^| \ \ \ \\ CH_{3} \ \ \ \end{matrix} \begin{matrix} \ + \ CH_{3}OH \\ \ \\ \ \end{matrix} \begin{matrix} \ \rightleftharpoons \ CH_{2}=C-COOCH_{3} + H_{2}O \\ ^| \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \\ CH_{3 } \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \end{matrix}\)

⇒ Chọn B

Câu 10 (TSĐH A 2010): Cho hỗn hợp X gồm ancol metylic và 2 axit cacboxylic (no, đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng) tác dụng hết với Na, giải phóng ra 6,72 lít khí H₂ (đkc). Nếu đun nóng hỗn hợp X (có H₂SO₄ đặc làm xúc tác) thì các chất trong hỗn hợp phản ứng vừa đủ với nhau tạo thành 25 gam hỗn hợp este (giả thiết phản ứng este hóa đạt hiệu suất 100%). Hai axit trong hỗn hợp là:

A. HCOOH, CH₃COOH                                      C. CH₃COOH, C₂H₅COOH

C. C₂H₅COOH, C₃H₇COOH                               D. C₂H₇COOH, C₄H₉COOH

Giải:

\(X\left\{\begin{matrix} CH_{3}OH : a \ mol \\ \overline{R}COOH: b \ mol \end{matrix}\right.\)

\(\\ \begin{matrix} CH_{3}OH \\ a \end{matrix} \begin{matrix}\ \xrightarrow[]{ \ \ \ \ \ } \\ \rightarrow \end{matrix} \begin{matrix} \ \frac{1}{2} H_{2} \\ \frac{a}{2} \end{matrix} \\ \\ \begin{matrix} \overline{R}COOH \\ b \end{matrix} \begin{matrix} \ \xrightarrow[]{ \ \ \ \ \ } \\ \rightarrow \end{matrix} \begin{matrix} \ \frac{1}{2} H_{2} \\ \frac{b}{2} \end{matrix} \begin{matrix} \\ \end{matrix}\)

\(\\ n_{H_{2}} = \frac{6,72}{22,4} = 0,3 \ (mol) \\ \\ \frac{a}{2} + \frac{b}{2} = 0,3 \\ \\ a + b = 0,6 \ mol \ \ (1) \\ \\ \begin{matrix} \overline{R}COOH \\ a \end{matrix} \begin{matrix}\ + \ CH_{3}OH \\ b \end{matrix} \begin{matrix} \ \rightleftharpoons \\ \rightarrow \end{matrix} \begin{matrix}\ \overline{R}COOCH_{3} \\ a = 0,3 \end{matrix} \begin{matrix} \ + \ H_{2}O \\ \ \end{matrix} \\ \\ \Rightarrow a = b \ \ (2) \Rightarrow a = b = 0,3 \ mol\)

\(\\ \overline{M}_{este} = \frac{25}{0,3} = 83,33 \\ \\ \Rightarrow \overline{R} + 44 + 15 = 83,33 \\ \\ \begin{matrix} 15 \\ (CH_{3}) \end{matrix} \begin{matrix} \ < \\ \ \end{matrix} \begin{matrix} \ \overline{R} = 24,33 \\ \ \end{matrix} \begin{matrix} \ \ < \\ \ \end{matrix} \begin{matrix} \ 29 \\ \ C_{2}H_{5} \end{matrix} \\ \\ CH_{3}COOH; \ C_{2}H_{5}COOH\)

⇒ Chọn C

Câu 11 (TSĐH A 2012): Đốt cháy hoàn toàn 7,6 gam hỗn hợp gồm một axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở và một ancol đơn chức (có số nguyên tử cacbon trong phân tử khác nhau) thu được 0,3 mol CO₂ và 0,4 mol H₂O. Thực hiện phản ứng este hóa 7,6 gam hỗn hợp trên với hiệu suất 80% thu được m gam este. Gía trị của m là:

A. 4,08                           B. 6,12                            C. 8,16                            D. 2,04

Giải:

\(C_{n}H_{2n}O_{2}: \ a \ mol\)

\(\left.\begin{matrix} n_{CO_{2}} = 0,3 \\ n_{H_{2}O} = 0,4 \end{matrix}\right\}\) ancol no, đơn

\(\\ C_{m}H_{2m+2}O_{2}: \ b \ mol \\ \\ n_{ancol} = 0,1 \ mol = b\)

\(\\ C_{3}H_{7}COOH + CH_{3}OH \rightleftharpoons C_{3}H_{7}COO CH_{3} + H_{2}O \\ \ \\ \begin{matrix} 0,05 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ < \ \ \ \ \ 0,1 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \\ \ \\ \ \end{matrix} \begin{matrix} 0,05. \dfrac{80}{100}.102 \\ \ \\ = 4,08 \ (g) \end{matrix}\)

⇒ Chọn A