Cách tìm công thức phân tử của ester dựa vào phản ứng đốt cháy (hay, chi tiết)

Bài viết Cách tìm công thức phân tử của ester dựa vào phản ứng đốt cháy với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Cách tìm công thức phân tử của ester dựa vào phản ứng đốt cháy.

Cách tìm công thức phân tử của ester dựa vào phản ứng đốt cháy (hay, chi tiết)

Bài giảng: Bài toán đốt cháy ester - Cô Nguyễn Thị Thu (Giáo viên VietJack)

Phương pháp giải

1. Phản ứng đốt cháy 1este:

a. ester no, đơn chức, mạch hở:

- CTTQ: C_nH_2nO₂, n ≥ 2

- Phản ứng cháy:

C_nH_2nO₂ nCO₂ + nH₂O

⇒ n_CO2 = n_H2O

b. ester không no, đơn chức, mạch hở có 1 liên kết C=C:

- CTTQ: C_nH_2n-2O₂, n ≥ 4

- Phản ứng cháy:

C_nH_2n-2O₂ nCO₂ + (n-1)H₂O

+ n_CO2 > n_H2O

+ n_ester = n_CO2 – n_H2O

c. ester 2 chức, no, mạch hở:

C_nH_2n-2O₄ nCO₂ + (n-1)H₂O

+ n_CO2 > n_H2O

+ n_ester = n_CO2 – n_H2O

d. ester không no, đơn chức, có k liên kết C=C trong phân tử:

- CTTQ: C_nH_2n-2kO₂:

e. ester không no, có từ 2 liên kết C=C trở lên trong phân tử

C_nH_2n+2-2kO_m + O₂ → nCO₂ + (n+1-k)H₂O

f. ester bất kì:

- CTTQ: C_xH_yO_z. x, y, z nguyên dương, x ≥ 2, z ≥ 2

- Phản ứng cháy:

- Áp dụng các định luật bảo toàn khối lượng, định luật bảo toàn nguyên tố… để giải bài toán.

2. Bài toán đốt cháy hỗn hợp các ester:

a. Bài toán đốt cháy 2 ester đồng phân:

- các ester đồng phân ⇒ có cùng CTPT, cùng KLPT.

b. Bài toán đốt cháy 2 ester tạo thành từ cùng 1 axit, 2 ancol đồng đẳng hoặc cùng 1 ancol, 2 axit đồng đẳng:

- Các ester này sẽ có cùng dạng CTTQ ⇒ Đặt CTPT trung bình để viết phương trình phản ứng, đưa về bài toán 1 ester.

- số liên kết pi trong phân tử:

c. Bài toán đốt cháy hỗn hợp nhiều ester có cùng CTTQ:

- Đặt CTPT trung bình

- Áp dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy 6 (g) ester Y ta thu được 4,48 (l) CO₂ (đktc) và 3,6 (g) H₂O. Tìm CTCT của Y.

Giải

n_CO2 = 0,2 mol ; n_H2O = 0,2 mol

Ta có: n_CO2 = n_H2O ⇒ ester Y no, đơn chức, mạch hở

Đặt CTTQ của Y là C_nH_2nO₂

⇒ (14n +32).0,2 = 6n ⇒ n = 2

⇒ CTPT của Y: C₂H₄O₂

⇒ CTCT của Y: HCOOCH₃

Ví dụ 2: X là một ester đơn chức, có tỷ khối hơi đối với CH₄ là 5,5. Nếu đem đun 2,2 gam ester X với dung dịch NaOH dư thu được 2,05 g muối. Xác định CTCT của X.

Giải

M_X = 5,5 . 16 = 88 ⇒ X: C₄H₈O₂

Do X là ester no đơn chức nên n_muối = n_X = = 0,025 (mol)

M_muối = =82 ⇒ muối CH₃COONa

⇒Công thức cấu tạo thu gọn của X là: CH₃COOC₂H₅

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 2 ester no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được 2,7gam nước và V lít CO₂ (đkc). Giá trị của V là?

Giải

2 ester no, đơn chức đồng đẳng có công thức tổng quát: C_mH_2mO₂ (chọn hỗn hợp là 1 mol)

Ta thấy: n_CO2 = n_H2O = = 0,15(mol)

V = V_CO2 = 0,15.22,4 = 3,36(lit)

Bài tập vận dụng

Câu 1. Đốt cháy hoàn toàn 7,8 gam ester X thu được 11,44 gam CO₂ và 4,68 gam H₂O. Công thức phân tử của ester là

A. C₄H₈O₄     B. C₄H₈O₂

C. C₂H₄O₂     D. C₃H₆O₂

Lời giải:

n_CO2 = n_H2O = 0,26 mol

⇒ ester là no, đơn chức

Gọi công thức ester là C_nH_2nO₂

⇒ = n_CO2 = 0,26 ⇒ n = 2 ⇒ CTPT: C₂H₄O₂

Đáp án C

Câu 2. X là một ester tạo từ axit và ancol no. Đốt cháy hoàn toàn 1 mol X thu được 3 mol CO₂. Hãy cho biết có bao nhiêu ester thoả mãn?

A. 1     B. 2     C. 3     D. 4

Lời giải:

n_CO2 = 3n_X ⇒ X có 3 nguyên tử C

X no nên chỉ có thể là: HCOOCH₂CH₃ ; CH₃COOCH₃

Câu 3. Thực hiện phản ứng ester hoá giữa acetic acid với 2 ancol no đơn chức là đồng đẳng kế tiếp nhau thu được hỗn hợp 2 ester. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp 2 ester đó thu được 10,08 lít CO₂. Hãy lựa chọn công thức cấu tạo của 2 ancol ?

A. CH₃OH và C₂H₅OH

B. C₂H₅OH và CH₃CH(OH)CH₃

C. C₂H₅OH và CH₃CH₂CH₂OH

D. n-C₃H₇OH và n-C₄H₉OH

Lời giải:

Số C trung bình trong ester:

⇒ số C trung bình của 2 ancol là 4,5 – 2 = 2,5.

⇒ 2 ancol là C₂H₅OH và C₃H₇OH

Câu 4. Đốt cháy hoàn toàn 1,32 gam một ester X thu được 1,344 lít CO₂ (ở đktc) và 1,08 gam nước. Khi đun nóng m gam X với dung dịch NaOH dư đến phản ứng hoàn toàn thu được 41m/44 gam muối. Công thức cấu tạo của X là

A. CH₃COO-CH₃

B. H-COO-CH₂C₂H₅

C. CH₃COO-C₂H₅

D. C₂H₅COO-CH₃

Lời giải:

n_CO2 = n_H2O = 0,06mol → n_C = 0,06mol

n_H = 0,12 mol và n_O = = 0,03 mol

→ C : H : O = 2 : 4 : 1

X no, đơn chức nên X là C₄H₈O₂

m_RCOONa = g

Vì n_RCOONa = n_X nên: R + 67 = 41.88/44

→ R = 15: -CH₃ ⇒ X là CH₃COOC₂H₅

Câu 5. Khi đốt cháy hoàn toàn một ester no, đơn chức thì số mol CO₂ sinh ra bằng số mol O₂ đã phản ứng. Tên gọi của ester là:

A. n-propyl axetat.     B. methyl acetate.

C. ethyl acetate.     D. methyl fomat.

Lời giải:

ester no, đơn chức: C_nH_2nO₂ (n ≥ 2) (chọn 1 mol)

⇒ CT ester: HCOOCH₃: methyl fomat

Câu 6. Đốt cháy 3g một ester Y ta thu được 2,24 lít khí (ĐKTC) và 1,8g H₂O. Y có CTCT thu gọn là?

A. HCOOCH₃     B. CH₃COOCH₃

C. HCOOC₂H₅     D. CH₃COOC₂H₅

Lời giải:

n_CO2 = 0,1mol, n_H2O = 0,1mol

n_CO2 = n_H2O ⇒ ester no, đơn chức.

Câu 7. Đốt cháy hoàn toàn 1,1g một hợp chất hữu cơ X thu được 2,2g CO₂ và 0,9g H₂O. Cho 4,4g X tác dụng vừa đủ với 50ml dd NaOH 1M thì tạo ra 4,8g muối. CTCT của X là:

A. C₂H₅COOCH₃     B. CH₃COOC₂H₅

C. HCOOCH₂CH₂CH₃     D. HCOOC₃H₇

Lời giải:

n_CO2 = 0,05mol, nH₂O= 0,05mol

n_CO2 = n_H2O.Vậy ester no, đơn chức.

RCOOR′ + NaOH → RCOONa + R′OH

n_X = n_NaOH = 0,05 mol

M_muối = = 96

Vậy muối là C₂H₅COONa

Vậy ester là C₂H₅COOCH₃

Câu 8. Đốt cháy ester 2 chức mạch hở (X được tạo từ carboxylic acid no, đa chức, phân tử X không có quá 5 liên kết pi) thu được tổng thể tích CO₂ và H₂O gấp 5/3 lần thể tích O₂ cần dùng. Lấy 21,6 gam X tác dụng hoàn toàn với 400ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam chất rắn. Giá trị lớn nhất của m là?

A. 28,0     B. 26,2     C. 24,8     D. 24,1

Lời giải:

→ 8x – y = 40

→ x = 6 & y = 8

→ X là C₆H₈O₄

X tạo từ axit no nên X là:

CH₃-OOC-CH₂-COO-CH=CH₂ (0,15 mol)

→ Chất rắn gồm CH₂(COONa)₂ (0,15mol) và NaOH dư (0,1mol)

→ m_rắn = 26,2g

Bài giảng: Tổng hợp bài tập ester - lipid - Cô Nguyễn Thị Thu (Giáo viên VietJack)

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học lớp 12 có trong đề thi Tốt nghiệp THPT khác:

• Bài tập phản ứng thủy phân ester đa chức
• Dạng bài tập phản ứng ester hóa
• Dạng bài tập phản ứng khử ester
• Phương pháp điều chế và ứng dụng của ester
• Bài tập về ester đa chức
• Tìm công thức phân tử của ester dựa vào phản ứng xà phòng hóa

---