Giải bài tập SGK Hóa 12 Bài 4: Luyện tập Este và chất béo

So sánh chất béo và este về: Thành phần nguyên tố, đặc điểm cấu tạo phân tử và tính chất hóa học.

Phương pháp giải

Để so sánh chất béo và este cần nắm được khái niệm, đặc điểm cấu tạo và tính chất hóa học của este và chất béo.

Hướng dẫn giải

- Thành phần nguyên tố: Đều chứa: C, H, O

- Đặc điểm cấu tạo:

• Este: Trong phân tử este của axit cacboxylic có nhóm -COOR với gốc hiđrocacbon
• Chất béo: Là trieste của axit béo có mạch cacbon dài với glixerol

- Tính chất hóa học: Đều có các phản ứng sau:

• Phản ứng thủy phân trong môi trường axit:

RCOOR' + H₂O ⇔ RCOOH + R'OH

• Phản ứng xà phòng hóa:

RCOOR' + NaOH → RCOONa + R'OH

(RCOO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3RCOONa + C₃H₅(OH)₃

• Phản ứng hirđro hóa chất béo lỏng

- Tính chất vật lý: Este và chất béo đều nhẹ hơn nước, không tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ

Khi đun hỗn hợp 2 axit cacboxylic với glixerol (axit H₂SO₄ làm xúc tác) có thể thu được mấy trieste ? Viết công thức cấu tạo của các chất này.

Phương pháp giải

Để viết công thức cấu tạo của trieste, ta cần thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Viết công thức chung của este dạng (R₁COO)_xC₃H₅(R₂COO)_y với x + y = 3.
• Bước 2: Xét các trường hợp tương ứng với xác giá trị x, y → công thức cấu tạo.

Hướng dẫn giải

Các este thu được, khi đun hỗn hợp 2 axit cacboxylic với glixerol (axit H₂SO₄ làm xúc tác):

Giả sử 2 axit là R₁COOH và R₂COOH

Các trieste sẽ có dạng (R₁COO)_xC₃H₅(R₂COO)_y với x + y = 3

- Trường hợp 1: 

Với x = 3, y = 0 thì ta thu được 1 trieste như sau:

- Trường hợp 2:

Với x = 0, y = 3 thì ta thu được 1 trieste như sau:

- Trường hợp 3:

Với x = 2, y = 1 thì ta thu được 2 trieste như sau:

- Trường hợp 4:

Với x = 1, y = 2 thì ta thu được 2 trieste như sau:

Vậy khi đun hỗn hợp 2 axit cacboxylic với glixerol (axit H₂SO₄ làm xúc tác) có thể thu được 6 trieste có công thức cấu tạo như trên.

Khi thủy phân (xúc tác axit) một este thu được glixerol và hỗn hợp axit stearic (C₁₇H₃₅COOH) và axit panmitic (C₁₅H₃₁COOH) theo tỉ lệ 2 : 1.

Este có thể có công thức cấu tạo nào sau đây?

Phương pháp giải

Để xác định công thức cấu tạo của este, ta dựa vào tỉ lệ của 2 axit tạo thành este đó.

Hướng dẫn giải

Hỗn hợp axit stearic (C₁₇H₃₅COOH) và axit panmitic (C₁₅H₃₁COOH) theo tỉ lệ 2 : 1 nên este có 2 gốc C₁₇H₃₅COO và 1 gốc C₁₅H₃₁COO

→ Đáp án B

Làm bay hơi 7,4 gam một este A no, đơn chức thu được một thể tích hơi bằng thể tích của 3,2 gam khí oxi ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất.

a) Tìm công thức phân tử của A.

b) Thực hiện phản ứng xà phòng hóa 7,4 gam A với dung dịch NaOH khi đến phản ứng hoàn toàn thu được sản phẩm có 6,8 gam muối. Tìm công thức cấu tạo và tên gọi của A.

Phương pháp giải

Để giải quyết các yêu cầu của đề bài, ta thực hiện các bước sau:

a) Công thức tổng quát của este no, đơn chức là C_n­H_2nO₂ (n≥2)

- Từ n_O2 = n_A →  M_A →  n → Công thức phân tử.

b) Este đơn chức nên ta có: n _muối = n _este →  M _muối →  Công thức cấu tạo của muối

→ Công thức cấu tạo của este.

Hướng dẫn giải

Câu a: Công thức phân tử của A

Vì A là este no, đơn chức nên có công thức phân tử là C_nH_2nO₂

Ta có: 

\(n_{A} = n_{O_{2}}= \frac{3,2}{32} =0,1 \ (mol)\)

⇒ M_A = 74 g/mol ⇒ 14n + 32 = 74 ⇒ n = 3.

⇒ Công thức phân tử của A là C₃H₆O₂

Câu b: Công thức cấu tạo của este

Gọi công thức phân tử của A là RCOOR'

Ta có phương trình hóa học:

RCOOR' + NaOH → RCOONa + R'OH

Theo phương trình

n_RCOONa = n_A = 7,4 : 74 = 0,1 (mol)

⇒ M_RCOONa = 6,8 : 0,1 = 68 g/mol

 ⇒ R + 67 = 68 ⇒ R = 1

Vậy R là H (hay muối là HCOONa)

→ Công thức cấu tạo của A là HCOOC₂H₅ (etyl fomat).

Khi thủy phân a gam một este X thu được 0,92 gam glixerol, 3,02 gam natri linoleat C₁₇H₃₁COONa và m gam natri oleat C₁₇H₃₃COONa.

Tính giá trị của a, m. Viết công thức cấu tạo có thể có của X.

Phương pháp giải

Đây là dạng bài thủy phân este trong môi trường kiềm, để giải quyết các yêu cầu của đề bài ta thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Tính số mol của glixerol và natri lioleat công thức cấu tạo của X
• n_C17H33COONa → m
• Bước 2: Từ số mol n_X = n_glixerol → a

Hướng dẫn giải

Phương trình hóa học tổng quát: (RCOO)₃C­₃H₅ + 3NaOH → 3RCOONa + C₃H₅(OH)₃

Số mol glixerol = 0,92 : 92 = 0,01 mol

Theo tỉ lệ phản ứng ⇒ n_muối = n_NaOH = 3.n_glixerol = 3. 0,01 = 0,03 mol

Số mol n(C₁₇H₃₁COONa) = 3,02 : 302 = 0,01 mol

Vậy nC₁₇H₃₃COONa = 0,03 – 0,01 = 0,02 mol

⇒ m = mC₁₇H₃₃COONa = 0,02. 304 = 6,08(g)

m_NaOH = 0,03. 40 = 1,2 g

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

a = m_este = m_muối + m_glixerol - NaOH = 6,08 + 3,02 + 0,92 - 1,2 = 8,82 gam

Tỉ lệ n_C17H31COONa : n_C17H33COONa = 0,01 : 0,02 = 1:2

Vậy CTCT của X là C₁₇H₃₁COOC₃H₅(C₁₇H₃₃COO)₂

Thủy phân hoàn toàn 8,8 gam este đơn chức, mạch hở X với 100ml dung dịch KOH 1M (vừa đủ) thu được 4,6 gam một ancol Y. Tên gọi của X là

A. etyl fomat.                              B. etyl propionate.

C. etyl axetat.                             D. propyl axetat.

Phương pháp giải

Để xác định tên gọi của este, ta thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Khi thủy phân este đơn chức với KOH vừa đủ ta luôn có: n _este = n_KOH = n _ancol ⇒ M _este
• Bước 2: Tính  M_ancol ⇒ Công thức cấu tạo của este ⇒ Tên gọi của X.

Hướng dẫn giải

Gọi CTPT của este là RCOOR₁

Số mol KOH n_KOH = 0,1.1 = 0,1 (mol)

RCOOR₁ + KOH →  RCOOK + R₁OH

Theo pt: n_RCOOR1 = n_KOH = 0,1 mol.

Ta có:

CTCT của este là: CH₃COOC₂H₅ (etyl axetat)

Đáp án C 

Đốt cháy hoàn toàn 3,7 gam một este đơn chức X thu được 3,36 lít khí CO₂ (đktc) và 2,7 gam nước. Công thức phân tử của X là

A. C₂H₄O₂.                                         B. C₃H₆O₂.

C. C₄H₈O₂.                                         D. C₅H₈O₂.

Phương pháp giải

Để xác định công thức phân tử của X:

• Bước 1: n_CO2 ⇒ n_C, n_H2O ⇒ n_H, m_O = m_X-m_C-m_H ⇒ n_O
• Bước 2: Suy ra tỉ lệ C:H:O ⇒ Công thức đơn giản nhất ⇒ Công thức phân tử.

Hướng dẫn giải

n_CO2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol ⇒ nC = 0,15 mol

n_H2O = 2,7/18 = 0,15 mol ⇒ nH = 0,3 mol

m_O = m_X-m_C-m_H = 3,7 - 0,15.12 - 0,3.1 = 1,6 gam ⇒ n_O= 0,1 mol

⇒ Tỉ lệ C:H:O = 0,15:0,3:0,1=3:6:2

⇒ CTĐGN C₃H₆O₂

Mà este là đơn chức (chứa 2 nguyên tử O) ⇒ CTPT của X là C₃H₆O₂

Đáp án B.

10,4 gam hỗn hợp X gồm axit axetic và etyl axetat tác dụng vừa đủ với 150 gam dung dịch natri hiđroxit 4% . Phần trăm khối lượng của etyl axetat trong hỗn hợp bằng

A. 22%                                       B. 42,3%

C. 57,7%                                    D. 88%

Phương pháp giải

Để xác định phần trăm khối lượng của etyl axetat trong hỗn hợp:

- Bước 1: Đặt số mol mỗi chất trong X là x, y, viết phương trình hóa học

- Bước 2: Lập hệ 2 phương trình 2 ẩn dựa vào dữ kiện đề bài: m_X, n_NaOH
- Bước 3: Giải hệ phương trình ⇒ Phần trăm khối lượng.

Hướng dẫn giải

Gọi số mol của CH₃COOH và CH₃COOC₂H₅ lần lượt là x, y

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa

CH₃COOC₂H₅ + NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH.

\(\\ n_{NaOH} = \frac{150.4}{100.40} = 0,15 \ (mol)\)

Ta có hệ phương trình:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{x + y = 0,15\;\;\;\;\;\;}\\
{60x + 88y = 10,4}
\end{array}} \right.\)

Giải hệ phương trình ta có x = 0,1; y = 0,05.

Khối lượng etyl axetat :

m_CH3COOC2H5 = 88.0,05 = 4,4(g)

\(\% {m_{etyl\;axetat}} = \frac{{0,05.88}}{{10,4}} = 42,3\;\% \)

Đáp án B.