Giải bài tập SGK Hóa 12 Bài 1: Este

Những phát biểu sau đây đúng hay sai ?

a) Este là sản phẩm của phản ứng giữa axit và ancol.

b) Este là hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm COO^-

c) Este no, đơn chức, mạch hở có công thức phân tử C_nH_2nO₂, với n ≥ 2.

d) Hợp chất CH₃COOC₂H₅  thuộc loại este.

e) Sản phẩm của phản ứng giữa axit và ancol là este.

Phương pháp giải

Với bài tập xác định phát biểu đúng, sai về este cần nắm các kiến thức sau:

• Lý thuyết khái niệm về este.
• Biết cách lập công thức tổng quát của este: C_nH_2n+2-2kO_2k  với k = π + vòng.
  Phản ứng tạo este.

Hướng dẫn giải

a) Sai. Ví dụ phản ứng giữa axit vô cơ và ancol không phải là este.           

b) Sai. Vì phân tử este không có anion COO^- .

c) Đúng.             

d) Đúng.                           

e) Sai. Ví dụ phản ứng giữa axit vô cơ và ancol không phải là este.

Ứng với công thức phân tử C₄H₈O₂ có bao nhiêu este đồng phân của nhau ?

A. 2                           B. 3                        

C. 4                           D. 5

Phương pháp giải

Với bài tập viết đồng phân este cần nắm:

• Công thức dạng tổng quát của este RCOOR^’.
• Cách viết đồng phân.

Hướng dẫn giải

Các đồng phân este của C₄H₈O₂ là:

CH₃CH₂COOCH₃: metyl propionat

CH₃COOCH₂CH₃: etyl axetat

HCOOCH₂CH₂CH₃: propyl fomat

HCOO-CH(CH₃)-CH₃: isopropyl fomat

→ Có 4 đồng phân.

Vậy đáp án cần chọn là C.

Chất X có công thức phân tử C₄H₈O₂. Khi X tác dụng với dung dịch NaOH sinh ta chất Y có công thức C₂H₃O₂Na. Công thức cấu tạo của X là :

A. HCOOC₃H₇.                              B. C₂H₅COOCH₃.

C. CH₃COOC₂H₅.                          D. HCOOC­₃H_5.

Phương pháp giải

Với dạng bài tập xác định công thức cấu tạo khi cho công thức phân tử và sản phẩm khi tác dụng với NaOH, ta thực hiển các bước sau:

• Bước 1: Từ công thức phân tử của X → X là este no đơn chức, mạch hở.
• Bước 2: Viết công thức cấu tạo của Y → Công thức cấu tạo của X.

Hướng dẫn giải

X có công thức cấu tạo C₄H₈O₂ nên X là este no, đơn chức, mạch hở

Y có CTCT là CH₃COONa

Vậy X là CH₃COOC₂H₅

→ Đáp án C.

Thủy phân este có công thức phân tử C₄H₈O₂  trong dung dịch NaOH thu được hỗn hợp hai chất hữu cơ Y và Z trong đó Z có tỉ khối hơi so với  H₂ là 23. Tên của X là

A. etyl axetat.                          B. metyl axetat.

C. metyl propionat.                 D. propyl fomat.

Phương pháp giải

Với dạng bài tập xác định tên của este, ta thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Từ công thức phân tử của X → X là este no, đơn chức, mạch hở.

• Bước 2: Viết phương trình hóa học dạng tổng quát của este và NaOH

• RCOOR' + NaOH → RCOONa + R'OH (Z)

• Bước 3: Từ tỉ khối của Z → M_Z → Công thức của Z.

• Bước 4: Từ công thức của Z và số C trong X suy ra công thức cấu tạo của X cần tìm.

Hướng dẫn giải

RCOOR' + NaOH → RCOONa + R'OH

Vì Z có tỉ khối hơi so với H₂ nên suy ra Z có thể ở dạng hơi. Do đó, Z là rượu.

Công thức phân tử của este X có dạng C_nH_2nO₂ nên X là este no đơn chức mạch hở. Do đó, Z là rượu no đơn chức.

Gọi công thức phân tử của Z là C_mH_2m+2O

Ta có:

Z có tỉ khối hơi so với H₂ bằng 23 nên khối lượng mol M_Z = 23.2 = 46 g/mol

M_Z = 14m + 18 = 46 ⇒ m = 2

Do đó: Z: C₂H₅OH→ X: CH₃COOC₂H₅

→ Đáp án A.

Phản ứng thủy phân của este trong môi trường axit và bazơ khác nhau ở điểm nào?

Phương pháp giải

Để so sánh sự khác nhau giữa phản ứng thủy phân este trong môi trường axit và bazơ cần nắm được đặc điểm của phản ứng este hóa trong 2 môi trường đó.

Hướng dẫn giải

- Phản ứng thủy phân este trong môi trường axit là phản ứng thuận nghịch, este vẫn còn, nổi lên trên bề mặt dung dịch.

RCOOR' + H₂O ⇄ RCOOH + R'OH

- Phản ứng thủy phân este trong môi trường kiềm là phản ứng một chiều, este phản ứng hết. Phản ứng này còn được gọi là phản ứng xà phòng hóa.

CH₃COOC₂H₅ + NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH

Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam este X đơn chức thu được 6,72 lít khí CO₂ (đktc) và 5,4 gam nước.

a) Xác định công thức phân tử của X.

b) Đun 7,4 gam X trong dung dịch NaOH vừa đủ đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 3,2 gam ancol Y và một lượng muối Z. Viết công thức cấu tạo của X và tính khối lượng của Z.

Phương pháp giải

Câu a: Với bài tập xác định công thức phân tử (CTPT) ta thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Gọi công thức phân tử của este X là C_xH_yO_z, viết phương trình đốt cháy este.
• Bước 2: Dựa vào số mol CO­₂ và H₂O, suy ra số mol C, H. Bảo toàn khối lượng, suy ra số mol O.
• Bước 3: Lập tỉ lệ mol C: H: O suy ra được công thức phân tử của X.

Câu b: Với bài tập xác định công thức cấu tạo (CTCT) và khối lượng sản phẩm, ta thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Viết phương trình hóa học dạng tổng quát, từ công thức phân tử của X→ M_X→ số mol của X.
• Bước 2: Từ số mol của X suy ra số mol ancol Y → M_Y → công thức phân tử của Y → Công thức phân tử của X.
• Bước 3: Tính số mol của muối Z theo X → Khối lượng muối Z.

Hướng dẫn giải

Câu a: Gọi công thức phân tử của este X là C_xH_yO_z

Khi đốt cháy X sẽ xảy ra phản ứng sau:

\({C_x}{H_y}{O_z} + (x + \frac{y}{4} - \frac{z}{2}){O_2} \to xC{O_2} + \frac{y}{2}{H_2}O\)

Số mol CO₂ và H₂O đề bài cho lần lượt là:

\(\begin{gathered}
  {n_{C{O_2}}} = \frac{{6,72}}{{22,4}} = 0,3\;(mol) \hfill \\
  {n_{{H_2}O}} = \frac{{5,4}}{{18}} = 0,3\;(mol) \hfill \\ 
\end{gathered} \)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố ta có:

m_O = 7,4 - 0,3.12 - 0,3.2 = 3,2g

→ Số mol O trong X là n_O = 3,2 : 16 = 0,2 (mol)

Ta có tỉ lệ mol nguyên tố:

n_C : n_H : n_O = x : y : z = 3 : 6 : 2

Vì X là este đơn chức nên công thức phân tử của X là C₃H₆O₂

Câu b: Ta có phương trình tổng quát:

RCOOR' + NaOH → RCOONa + R'OH

Theo câu a ta có M_X = 74 g/mol → Số mol este X là n_X = 7,4 : 74 = 0,1 mol

Theo phương trình hóa học: n_X = n_Y = 0,1 mol.

Sau phản ứng thu được 3,2g ancol Y → M_Y = 3,2 : 0,1 = 32 g/mol ⇒ CTCT của Y: CH₃OH

→ Vậy CTCT của X: CH₃COOCH₃

Dựa vào CTCT của X ta có phương trình hóa học cụ thể như sau:

CH₃COOCH₃ + NaOH → CH₃COONa + CH₃OH.

Dựa vào phương trình trên ta thấy:

n_CH3COOH = n_CH3OH = n_CH3COONa = 0,1 mol

⇒ m_CH3COONa = 0,1.82 = 8,2 (g).

→ Vậy khối lượng của Z là 8,2 gam.