Bài tập về phản ứng ester hóa (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập về phản ứng ester hóa lớp 11 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập về phản ứng ester hóa.

Bài tập về phản ứng ester hóa (cách giải + bài tập)

A. Lý thuyết và phương pháp giải

Xét phản ứng tổng quát:

RCOOH + R’OH $\stackrel{{\text{H}}_{\text{2}}{\text{SO}}_{\text{4}}{\text{, t}}^{\text{o}}}{\rightleftharpoons }$RCOOR’ + H₂O

- Hiệu suất phản ứng:

- Nếu đề bài cho H% thì dùng PHẢI NHÂN – TRÁI CHIA.

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Điều chế ethyl acetate bằng cách cho 6 gam acetic acid tác dụng với 5,2 gam ethanol có xúc tác là dung dịch sulfuric acid đặc và đun nóng, thu được 5,28 gam ester. Tính hiệu suất của phản ứng.

Hướng dẫn giải

$n_{C{H}_{3}COOH}=0,1mol;n_{C_2{H}_{5}OH}=0,113mol;n_{C{H}_{3}COO{C}_2{H}_5}=0,06mol$

Phương trình hoá học:

Giả sử H = 100% thì CH₃COOH hết, do đó số mol sản phẩm lí thuyết tính theo số mol CH₃COOH.

$\Rightarrow H\%=\frac{5,28}{0,1.88}.100\%=60\%.$

Ví dụ 2: Ethyl acetate là chất lỏng, có mùi đặc trưng, được sản xuất ở quy mô lớn làm dung môi trong công nghiệp.

(a) Viết phương trình hoá học điều chế ethyl acetate bằng cách đun nóng hỗn hợp acetic acid với ethanol, xúc tác H₂SO₄ đặc.

(b) Sơ đồ thí nghiệm sau mô tả quá trình thực hiện phàn ứng trên. Hãy cho biết vai trò của cốc nước lạnh trong thí nghiệm. Sau khi kết thúc phản ứng, ta thêm một ít nước vào ống nghiệm, lắc nhẹ thì có hiện tượng gì xảy ra?

(c) Để một nhà máy sản xuất được 1000L ethyl acetate mỗi ngày thì lượng thể tích (L) ethanol và acetic acid tiêu thụ tối thiểu là bao nhiêu? Biết rằng hao hụt trong quá trình sản xuất trên là 34%. Cho khối lượng riêng (g/cm³) của ethyl acetate, ethanol và acetic acid lần lượt là: 0,902; 0,79; 1,049.

Hướng dẫn giải

(a) Phương trình hoá học:

$C_2{H}_{5}OH+C{H}_{3}COOH\stackrel{H_{2}S{O}_4{\text{, t}}^o}{\rightleftharpoons }C{H}_{3}COO{C}_2{H}_5+H_{2}O$

(b) Vai trò của cốc nước lạnh: ethyl acetate sinh ra dưới dạng hơi nên cần làm lạnh bằng nước đá để ngưng tụ.

Sau khi kết thúc phản ứng ta thêm một ít nước vào ống nghiệm, lắc nhẹ thì trong ống nghiệm có chất lỏng không màu, mùi đặc trưng, không tan trong nước và nổi trên mặt nước.

(c) $n_{C{H}_{3}COO{C}_2{H}_5}=\frac{1000\times {10}^3\times 0,902}{88}=10250\left(mol\right)$

$\begin{array}{c}{V}_{C{H}_{3}COOH}=\frac{m_{C{H}_{3}COOH}}{D_{C{H}_{3}COOH}}=\frac{10250\times 60}{1,049}=586272,64\left(c{m}^3\right)\\ V_{C_2{H}_{5}OH}=\frac{m_{C_2{H}_{5}OH}}{D_{C_2{H}_{5}OH}}=\frac{10250\times 46}{0,79}=596835,44\left(c{m}^3\right)\end{array}$

Theo đề, hao hụt của phản ứng là 34%, do đó hiệu suất của phản ứng là 66%.

$\begin{array}{c}{V}_{C{H}_{3}COOH}=\frac{586272,64\times 100}{66}=888291,88\left(c{m}^3\right)=888,29\left(L\right)\\ V_{C_2{H}_{5}OH}=\frac{596835,44\times 100}{66}=904296,12\left(c{m}^3\right)=904,29\left(L\right)\end{array}$

C. Bài tập tự luyện

Câu 1. Đun nóng 12 gam acetic acid với 13,8 gam ethanol (có dung dịch H₂SO₄ đặc làm xúc tác) thu được 11 gam ester. Hiệu suất của phản ứng ester hoá là

A. 30,00%.

B. 60,00%.

C. 62,50%.

D. 35,25%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$n_{C{H}_{3}COOH}=0,2mol;n_{C_2{H}_{5}OH}=0,3mol;n_{C{H}_{3}COO{C}_2{H}_5}=0,125mol$

Giả sử H = 100% thì CH₃COOH hết, do đó số mol sản phẩm lí thuyết tính theo số mol CH₃COOH.

$\Rightarrow H\%=\frac{11}{0,2.88}.100\%=62,5\%.$

Câu 2. Trộn 20 mL ethanol với 20 mL acetic acid, thêm 10 mL H₂SO₄ đặc rồi tiến hành phản ứng ester hóa. Sau một thời gian, thu được 17,6 g ester. Hiệu suất phản ứng ester hoá là (biết khối lượng riêng của ethanol và acetic acid lần lượt là 0,789 g/mL và 1,05 g/mL)

A. 83,5%.

B. 62,5%.

C. 58,3%.

D. 60,0%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

CH₃COOH + CH₃CH₂OH $\stackrel{H_{2}S{O}_4,t^o}{\rightleftharpoons }$ CH₃COOCH₂CH₃ + H₂O

$n_{C_2{H}_{5}OH}=\frac{20.0,789}{46}=0,343\left(mol\right)<n_{C{H}_{3}COOH}=\frac{20.1,05}{60}=0,35\left(mol\right)$

$\Rightarrow$ Hiệu suất tính theo số mol alcohol.

n_{ester lí thuyết} = $n_{C_2{H}_{5}OH}$= 0,343 (mol); n_{ester thực tế} = $\frac{17,6}{88}=0,2\left(mol\right)$

Hiệu suất phản ứng ester hóa là: H% = $\frac{0,2}{0,343}.100\%=58,3\%.$

Câu 3: Hỗn hợp X gồm acid HCOOH và acid 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 ester (hiệu suất của các phản ứng ester hoá đều bằng 80%). Giá trị của m là

A. 10,12.

B. 6,48.

C. 8,10.

D. 16,20.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

$n_{C_2{H}_{5}OH}=0,125mol.$

$n_{HCOOH}=n_{C{H}_{3}COOH}=xmol\Rightarrow m_{hh}=46x+60x=5,3\Rightarrow x=0,05mol.$

Phương trình hoá học:

⇒ m_ester = 0,04 (74 + 88) = 6,48 gam.

Câu 4. Methyl salicylate trong thuốc giảm đau được điều chế bằng cách cho salicylic acid phản ứng với methanol có H₂SO₄ đặc làm xúc tác, đun nóng. Cho 0,1 mol methyl salicylate phản ứng với dung dịch NaOH dư. Số mol NaOH đã tham gia phản ứng là

A.0,1 mol.

B.0,2 mol.

C.0,3 mol.

D.0,05 mol.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Phương trình hóa học:

Câu 5. Đun nóng 24 gam acetic acid với lượng dư ethanol (xúc tác H₂SO₄ đặc), thu được 26,4 gam ester. Hiệu suất của phản ứng ester hoá là

A. 75%.

B. 55%.

C. 60%.

D. 44%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Hiệu suất của phản ứng ester hoá là:

$H=\frac{26,4}{0,4.88}.100\%=75\%.$

Câu 6. Cho 45 gam acetic acid phản ứng với 69 gam ethanol (xúc tác H₂SO₄ đặc), đun nóng, thu được 41,25 gam ethyl acetate. Hiệu suất của phản ứng ester hoá là

A. 31,25%.

B. 40,00%.

C. 62,50%.

D. 50,00%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$n_{C{H}_{3}COOH}=0,75mol;n_{C_2{H}_{5}OH}=1,5mol;$

Giả sử H = 100% thì CH₃COOH hết, do đó số mol sản phẩm lí thuyết tính theo số mol CH₃COOH.

Hiệu suất của phản ứng ester hoá là:

$H=\frac{41,25}{0,75.88}.100\%=62,5\%.$

Câu 7. Đun nóng 6,0 gam CH₃COOH với 6,0 gam C₂H₅OH (có H₂SO₄ làm xúc tác, hiệu suất phản ứng ester hoá bằng 50%). Khối lượng ester tạo thành là

A. 6,0 gam.

B. 4,4 gam.

C. 8,8 gam.

D. 5,2 gam.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

$n_{C{H}_{3}COOH}=0,1mol;n_{C_2{H}_{5}OH}=0,13mol;$

Giả sử H = 100% thì CH₃COOH hết, do đó số mol sản phẩm lí thuyết tính theo số mol CH₃COOH.

Do hiệu suất của phản ứng ester hoá là 50% nên khối lượng ester tạo thành là:

$m=0,\mathrm{1.88.}\frac{50}{100}=4,4\left(gam\right).$

Câu 8. Đun 3,0 gam CH₃COOH với C₂H₅OH dư (xúc tác H₂SO₄ đặc), thu được 2,2 gam CH₃COOC₂H₅. Hiệu suất của phản ứng ester hoá là

A. 20,75%.

B. 36,67%.

C. 25,00%.

D. 50,00%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

$n_{C{H}_{3}COOH}=0,05mol;$

Hiệu suất phản ứng ester hoá là: $H=\frac{2,2}{0,05.88}.100\%=50\%.$

Câu 9: Cho ethanol tác dụng với acetic acid thì thu được 22,0 gam ester. Nếu H = 25% thì khối lượng ethanol phản ứng là

A. 26,0 gam.

B. 46,0 gam.

C. 92,0 gam.

D. 11,5 gam.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Do H = 25% nên khối lượng ethanol phản ứng là:

$m_{ethanol}=\frac{0,25.46}{25}.100=46gam.$

Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn 19,68 gam hỗn hợp Y gồm 2 acid là đồng đẳng kế tiếp thu được 31,68 gam CO₂ và 12,96 gam H₂O. Nếu cho Y tác dụng với ethanol, với hiệu suất phản ứng của mỗi acid là 80% thì số gam ester thu được là

A. 25,824.

B. 22,464.

C. 28,080.

D. 32,280.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Do đốt cháy Y thu được $n_{C{O}_2}=n_{H_{2}O}=0,72mol$ nên Y là hai acid no, đơn chức, mạch hở, thuộc cùng dãy đồng đẳng, có công thức tổng quát: $C_{\overline{n}}{H}_{2\overline{n}}{O}_2$

Có số C_acid = $\frac{n_{C{O}_2}}{n_{acid}}\Rightarrow 0,72=\overline{n}.\frac{19,68}{14\overline{n}+32}\Rightarrow \overline{n}=2,4$

Vậy 2 acid là: CH₃COOH (a mol) và C₂H₅COOH (b mol).

Phản ứng ester hoá:

Với hiệu suất phản ứng của mỗi acid là 80% thì số khối lượng ester thu được là:

$m=(0,18.88+0,12.102).\frac{80}{100}=22,464\left(gam\right).$

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học 11 hay, chi tiết khác:

• Bài tập về phản ứng tạo ether của alcohol
• Bài tập về phản ứng tách nước tạo alkene của alcohol
• Bài tập điều chế ethanol
• Bài toán điều chế phenol và dẫn xuất của phenol
• Bài toán về phản ứng tráng bạc của aldehyde
• Bài tập về tính acid của carboxylic acid

---