Bài 7: Bài tập Este - Phần 6

Bài tập Este (công thức cấu tạo) - Phần 6 sẽ cung cấp cho các em các dạng bài tập về phản ứng thủy phân (xúc tác axit) và phản ứng với dd kiềm (phản ứng xà phòng hóa ) của este... và đưa ra phương pháp giải phù hợp giúp các em rèn luyện kỹ năng giải quyết bài tập định tính, định lượng của các phản ứng este hóa.

Câu 1: Hai este X, Y có cùng công thức phân tử C₈H₈O₂ và chứa vòng benzen trong phân tử. Cho 6,8 gam hỗn hợp gồm X và Y tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng, lượng NaOH phản ứng tối đa là 0,06 mol, thu được dung dịch Z chứa 4,7 gam ba muối. Khối lượng muối của axit cacboxylic có phân tử khối lớn hơn trong Z là
A. 0,82 gam.   B. 0,68 gam.    C. 2,72 gam.   D. 3,40 gam.
Giải:
X: (C₈H₈O₂)
\(n(X,Y)=\frac{6,8}{136}=0,05(mol)\)
n_{NaOH(phản ứng)} = 0,06
\(\left\{\begin{matrix} n_{E}:n_{NaOH}=1:1\Rightarrow RCOOR'\\ n_{E}:n_{NaOH}=1:2\Rightarrow R_{1}COOC_{6}H_{4}R_{2} \end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow X,Y\)
\(X:RCOOR':a\)
\(Y:R_{1}COOC_{6}H_{4}R_{2}:b\)
\(RCOOR'+NaOH\rightarrow RCOONa+R'OH\)
a                              a                      a
\(R_{1}COOC_{6}H_{4}R_{2}+2NaOH\rightarrow R_{1}COONa+R_{2}C_{6}H_{4}ONa+H_{2}O\)
b                                          2b                         b                         b
\(\left.\begin{matrix} a+b=0,05\\ a+2b=0,06 \end{matrix}\right\}\Rightarrow \left\{\begin{matrix} a=0,04\\b=0,01 \end{matrix}\right.\)
Nếu Y: CH₃COOC₆H₅ ( 0,01 mol)
\(\Rightarrow m_{CH_{3}COONa}+m_{C_{6}H_{5}ONa}\)
     \(=0,01(82+116)=1,98(g)\)
\(\Rightarrow M_{RCOONa}=\frac{4,7-1,98}{0,04}=68\)
\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} X:HCOOCH_{2}C_{6}H_{5}\\Y:CH_{3} COOC_{6}H_{5} \end{matrix}\right.\)
\(m_{CH_{3}COONa}=0,01.82=0,82(g)\)
\(\Rightarrow\) Chọn câu A.

Câu 2: Hợp chất X có thành phần gồm C, H, O chứa vòng benzen. Cho 6,9 gam X vào 360 ml dung dịch NaOH 0,5 M (dư 20% so với lượng cần phản ứng) đến phản ứng hoàn toàn, thu được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được m gam chất rắn khan. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 6,9 gam X cần vừa đủ 7,84 lít O₂ (đktc), thu được 15,4 gam CO₂. Biết X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. Giá trị của m là
A. 13,2                                 B. 12,3                                 C. 11,1                            D. 11,4    
Giải:
n_NaOH = 0,36.0,5 = 0,18 mol 
\(n_{NaOH(Phan\, ung)}=\frac{0,18.100}{120}=0,15( mol)\)
\(6,9(g)+O_{2}\rightarrow CO_{2}+H_{2}O\)
\(n_{O_{2}}=\frac{7,84}{22,4}=0,35(mol)\)
\(n_{CO_{2}}=\frac{15,4}{44}=0,35(mol)\)
\(\Rightarrow n_{H_{2}O}=\frac{6,9+0,35.32-15,4}{18}=0,15(mol)\)
\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} n_{C}=0,35\\n_{H}=0,3 \end{matrix}\right.\)
\(n_{O(x)}=\frac{6,9-0,35.12-0,31}{16}=0,15(mol)\)
\(C:H:O=0,35:0,3:0,15\)
                    \(=7:6:3\)
\(CTPT \, X:\frac{6,9}{M_{X}}=0,05(mol)\)
\(\frac{n_{NaOH}}{n_{X}}=3\)


0,05                                        0,05            0,05  
m_{chất rắn}  0,05 (68 + 154) =11,1   
\(\Rightarrow\) Chọn câu C.       

Câu 3: Hợp chất hữu cơ X (chứa C, H, O)chỉ có một loại nhóm chức. Cho 0,15 mol X phản ứng vừa đủ với 177 gam dung dịch NaOH, thu được dung dịchY. Làm bay hơi Y, chỉ thu được 158,4 gam hơi nước và 47,7 gam hỗn hợp chất rắn khan Z. Đốt cháy hoàn toàn Z, thu được 31,8 gam Na₂CO₃; 52,8 gam CO₂ và 13,5 gam H₂O. Mặt khác, Z phản ứng với dung dịch H₂SO₄ loãng (dư), thu được hai axit cacboxylic đơn chức hơn kém nhau 1 nguyên tử C và hợp chất T (chứa C, H, O và M_T < 126).Số đồng phân cấu tạo của T là?             
A.6.                                         B. 4.                                  C.8.                                   D.2.
Giải:
\(X+ \, \, \, \, \, \, \, \, \, \,\, \, \, \, \, dd\, NaOH\rightarrow Y\left\{\begin{matrix} 158,4(g)H_{2}O\\ 47,7(g)(Z) \end{matrix}\right.\)
(0,15 mol)       (0,6 mol)
                      (177(g) dd)        
\((Z)+O_{2}\rightarrow Na_{2}CO_{3}+CO_{2}+H_{2}O\, (*)\)
                                31,8          52,8         13,5
\(n_{Na_{2}CO_{3}}=\frac{31,8}{106}=0,3(mol)\)
\(\Rightarrow NaOH=0,6(mol)\)
\(M_{X}=\frac{158,4+47,7-177}{0,15}=194\)
\(n_{CO_{2}}=\frac{52,8}{44}=1,2(mol)\)
\(\Rightarrow \sum nC=0,3+1,2=1,5(mol)\)
\(C=\frac{1,5}{0,15}=10\)
\(m_{H_{2}O(dd\, NaOH)}=177-0,6.40=153(g)\)
\(m_{H_{2}O(sr\, do \, phan \, ung)}=158,4-153=5,4(g)\)
\(n_{H_{2}O(sr)}=0,3(mol)\)
\(n_{H_{2}O(*)}-\frac{13,5}{18}=0,75(mol)\)
\(\Rightarrow n_{H(X)}=0,75.2+0,3.2-0,6=1,5(mol)\)
      \(H=\frac{1,5}{0,15}=10\)
194 = 10.12 +10 + 16.Z \(\Rightarrow\) Z = 4
C₁₀H₁₀O₄
\(\frac{n_{NaOH}}{n_{X}}=4\)
\(\Rightarrow\) Chọn câu B.    

Câu 4: Hỗn hợp X gồm ba este đơn chức, tạo thành từ một ancol Y với ba axit hữu cơ trong đó có hai axit no là đồng đẳng kế tiếp nhau và một axit không no chứa một liên kết đôi (mạch phân nhánh). Xà phòng hóa m gam hỗn hợp X bằng dung dịch NaOH, thu được hỗn hợp muối và p gam ancol Y. Cho p gam ancol Y vào bình đựng Na dư, sau phản ứng có 2,24 lít khí (đktc) thoát ra và khối lượng bình đựng Na tăng 6,2 gam. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn m gam X thu được 13,44 lít CO₂ (đktc) và 9,9 gam H₂O. Phần trăm khối lượng của este có khối lượng mol nhỏ nhất trong hỗn hợp X gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 20,5.                                       B. 50,5.                         C. 41,5.                          D. 38,5.
Giải:
\(\bar{R}COOR:(a)\Leftrightarrow C_{\bar{n}}H_{2\bar{n}}O_{2}\)
\(R_{1}COOR:(b)\Leftrightarrow C_{m}H_{2m-2}O_{2}\)
\(\Rightarrow ROH:(a+b)=0,2\, (1)\)
\(ROH+Na\rightarrow RONa+\frac{1}{2}H_{2}\)
0,2                                              0,1
\(6,2=m_{ancol}-m_{H_{2}}\)
\(\Rightarrow m_{ancol}=6,4\)
      \(M_{ancol}=32(CH_{3}OH)\)
\(C_{\bar{n}}H_{2\bar{n}}O_{2}\rightarrow \bar{n}CO_{2}+ \bar{n}H_{2}O\)
a
\(C_{m}H_{2m-2}O_{2}\rightarrow mCO_{2}+ (m-1)H_{2}O\)
b
\(n_{CO_{2}}=0,6=\bar{n}a+mb\, (2)\)
\(n_{H_{2}O}=0,55=\bar{n}a+mb-b\, (3)\)
Từ (1), (2), (3) \(\Rightarrow\) a = 0,15 ; b = 0,05
\((2)\Rightarrow 0,15.\bar{n}+0,05.m=0,6\)
\(C=C-COOCH_{3}\Rightarrow m\geq 5\)
          \(\mid\)
        \(C\)

HCOOCH₃       : t              t + p =0,15
CH₃COOCH₃ : p               2t + 3p = 0,6 - 0,25 
\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} t=0,1\\p=0,05 \end{matrix}\right.\)
\(\%m_{C_{2}H_{4}O_{2}}=\frac{0,1.60.100\%}{0,1.60+0,05.74+0,05.100}=40,81\%\)
41,5 \(\Rightarrow\) Chọn câu C.      

Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn 1,7 gam hỗn hợp X gồm hai este đơn chức đồng phân rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)₂, thu được 7,88 gam kết tủa và dung dịch Y. Biết khối lượng dung dịch Y giảm 2,58 g so với dung dịch Ba(OH)₂ . Để lượng kết tủa thu được là lớn nhất khi thêm NaOH vào Y thì  cần tối thiểu 0,03 mol NaOH. Nếu cho 1,7 gam X tác dụng vừa đủ với 0,02 mol NaOH, thu được dung dịch Z chứa hai muối . Khối lượng muối có phân tử khối lớn hơn trong Z là :
A. 0,87 gam.                  B. 0,975 gam.                C. 0,65 gam.                  D. 1,95 gam.
Giải:
C_xH_yO₂ : a mol
\(X+O_{2}\rightarrow CO_{2}+H_{2}O\)
       0,1125      0,1mol     0,05
\(CO_{2}\rightarrow BaCO_{3}\downarrow\)
\(0,04\, \leftarrow \frac{7,88}{197}=0,04(mol)\)
\(Ba(HCO_{3})_{2}+NaOH\rightarrow BaCO_{3}\downarrow+NaHCO_{3}+H_{2}O\)
0,03                         0,03
\(\Rightarrow \sum nC=0,03.2+0,04=0,1(mol)\)
\(-2,58=m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}-m\downarrow\)
\(n_{H_{2}O}=-2,58+7,88-4,4=0,05\, mol\)
\(n_{O_{2}(dieu \, che)}=\frac{4,4+0,05.18-1,7}{32}=0,1125\, mol\)
BT OXY
2a + 0,1125.2 = 0,1.2 + 0,05
\(\Rightarrow a=0,0125 \, mol\)
Tác dụng NaOH = 0,02 mol
\(M_{este}=\frac{1,7}{0,125}=136(C_{8}H_{8}O_{2})\)
(I) R₁COOR₂ : t
(II) RCOOC₆H₄R' : p
\(\left\{\begin{matrix} t+p=0,0125\\t+2p=0,02 \end{matrix}\right.\Rightarrow \left\{\begin{matrix} t=0,005\\p=0,0075 \end{matrix}\right.\)
Nếu (II): CH₃COOC₆H₅
\(\Rightarrow\) Không có este (I) \(\Rightarrow\) tạo 3 muối
\(\Rightarrow (II):HCOOC_{6}H_{4}CH_{3}\rightarrow HCOONa+CH_{3}C_{6}H_{4}ONa+H_{2}O\)
      \((I):HCOOCH_{2}C_{6}H_{5}\rightarrow HCOONa+C_{6}H_{5}CH_{2}OH\)
\(m_{CH_{3}C_{6}H_{4}ONa}=0,0075.M=0,975(g)\)
\(\Rightarrow\) Chọn câu B.      

Câu 6: Đốt cháy este hai chức mạch hở( X được tạo ra axit cacboxylic no, đa chức,phân tử X không có quá 5 liên kết π) thu được tổng thể tích CO₂ và H₂O gấp 5/3 lần thể tích Oxi cần dùng. Lấy 21,6 gam X tác dụng hoàn toàn với 400 ml dung dịch KOH 1 M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam chất rắn Y. Giá trị lớn nhất của m là
A.30,5                            B.26,2                            C.32,6                            D.24,1
Giải:
C_nH_2n+2-2kO_{4
\(C_{n}H_{2n+2-2k}O_{4}+\frac{3n-3-k}{2}O_{2}\rightarrow nCO_{2}+(n+1-k)H_{2}O\)}
\(1\rightarrow\)
\((n+n+1-k)=\frac{5}{3}(\frac{3n-3-k}{2})\)

\(\Rightarrow CT:C_{6}H_{8}O_{4}\, (n=\frac{21,6}{144}=0,15 \, mol)\)
\(COO-CH_{2}-CH=CH_{2}\)
\(\mid\)
\(COO-CH_{3}\)
0,15
\(+2KOH\rightarrow (COOK)_{2}+CH_{2}=CH-CH_{2}OH+CH_{3}OH\)
0,3                           0,15
dư: 0,1
\(COO-CH=CH_{2}\)
\(\mid\)
\(CH_{2}\)
\(\mid\)
\(COO-CH_{3}\)
0,15
\(\rightarrow COOK\)
      \(\mid\)
      \(CH_{2}\)
      \(\mid\)
      \(COOK\)
0,15
m = 0,15(M) + 0,1.56 = 32,6
\(\Rightarrow\) Chọn câu C.     

Câu 7: Xà phòng hoá hoàn toàn m gam một este no, đơn chức, mạch hở E bằng 28 gam dung dịch KOH 28% . Cô cạn hỗn hợp sau phản ứng thu được 25,68 gam chất lỏng X và chất rắn khan Y. Đốt cháy hoàn toàn Y, thu được sản phẩm gồm CO₂, H₂O và K₂CO₃ ,  trong đó tổng khối lượng của CO₂ và H₂O là 18,34 gam. Mặt khác, cho X tác dụng với Na dư, thu được 13,888 lít khí H₂ (đktc). Giá trị m gần nhất với
A.11.     B. 12.                            C. 10.                            D. 14.
Giải:
\(C_{n}H_{2n}O_{2}+dd\, KOH\rightarrow 25,68(X)+Y\)
                                               (H₂O + ancol)
\(m_{KOH}=\frac{28.28}{100}=7,84(g)\Rightarrow n_{KOH}=\frac{7,84}{56}=0,14(mol)\)
\(\Rightarrow m_{H_{2}O}(dd\, KOH)=28-7,84=20,16(g)(1,12)\)
\(\Rightarrow m_{ancol}(X)=25,68-20,16=5,52(g)\)
\(H_{2}O\rightarrow \frac{1}{2}H_{2}\)
1,12           0,56 mol
\(ROH\rightarrow \frac{1}{2}H_{2}\)
0,12             0,06
\(n_{H_{2}}=\frac{13,888}{22,4}=0,62(mol)\)
\(n_{este}=n_{ancol}=0,12\)
\(M=\frac{5,52}{0,12}=46(C_{2}H_{5}OH)\)
\(\Rightarrow\)n_{KOH (dư)} = 0,02 (mol)
\(Y\left\{\begin{matrix} C_{n}H_{2n-1}O_{2}K(0,12mol)\\ KOH:0,02 \end{matrix}\right.\)
\(2C_{n}H_{2n-1}O_{2}K\rightarrow K_{2}CO_{3}+(2n-1)H_{2}O+(2n-1)CO_{2}\)0,12
\(CO_{2}+2KOH\rightarrow K_{2}CO_{3}+H_{2}O\)
0,01           0,02                                     0,01
18,34 = [0,06(2n-1) - 0,01]44 + [0,06(2n-1) + 0,01].18
n=3: C₃H₆O₂
m = 0,12.74 = 8,88 (g)
\(\Rightarrow\) Chọn câu C.     

Câu 8: Xà phòng hoá hoàn toàn m gam một este no, đơn chức, mạch hở E bằng 26 gam dung dịch MOH 28% (M là kim loại kiềm). Cô cạn hỗn hợp sau phản ứng thu được 24,72 gam chất lỏng X và 10,08 gam chất rắn khan Y. Đốt cháy hoàn toàn Y, thu được sản phẩm gồm CO₂, H₂O và 8,97 gam muối cacbonat khan. Mặt khác, cho X tác dụng với Na dư, thu được 12,768 lít khí H₂ (đktc). Phần trăm khối lượng muối trong Y có giá trị gần nhất với
A. 67,5.           B. 85,0.           C. 80,0.           D. 97,5.       
\(\frac{MOH}{M_{2}CO_{3}}\)
\(n_{MOH}=\frac{26.28}{100(M+17)}\)
\(n_{M_{2}CO_{3}}=\frac{8,97}{2M+60}\)
\(\Rightarrow \frac{26.28}{100(M+17)}=\frac{2.8,97}{2M+60}\)
\(\Rightarrow M=39(K)\)
\(Y\left\{\begin{matrix} RCOOK:\\KOH:du:0,03 \end{matrix}\right.\)
\(n_{KOH}=2(K_{2}CO_{3})=\frac{8,97}{138}.2=0,13(mol)\)
\(X\left\{\begin{matrix} H_{2}O(dd \, KOH)\\ ROH \end{matrix}\right.\)
\(n_{H_{2}O}(dd\, KOH)=\frac{28-0,13.56}{18}=1,04(mol)\)
\(H_{_{2}}O\rightarrow \frac{1}{2}H_{2}\)
1,04                0,52
\(ROH\rightarrow \frac{1}{2}H_{2}\)
0,1                 0,05
\(n_{H_{2}}=\frac{12,768}{22,4}=0,57\)
\(\Rightarrow n_{este}=n_{ancol}=0,1\)
\(\Rightarrow KOH(du)=0,03\)
\(\%m(m')=\frac{10,08-0,03.56}{10,08}.100\%\)
                  \(=83,33\%\Rightarrow 85\)
\(\Rightarrow\) Chọn câu B.