5 dạng bài tập Andehit, Xeton, Axit cacboxylic trong đề thi Đại học có giải chi tiết - Chuyên đề Hóa 11

5 dạng bài tập Andehit, Xeton, Axit cacboxylic trong đề thi Đại học có giải chi tiết

Dạng 1: Khử anđehit, xeton (Phản ứng cộng H2)

Phương pháp:

+ R (CHO)_n + nH₂ → R (CH₂OH)_n

Anđehit + H₂ → ancol bậc 1

+ R (CO)_nR’ + nH₂ → R (CHOH)_nR’

Xeton + H₂ → ancol bậc 2

Lưu ý:

+ n_{anđehit/xeton} = n_{sản phẩm}

+ m_{anđehit/xeton} + m_H2 = m_{sản phẩm}

+ V_{khí giảm} = V_{H2 pư}

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hiđro hóa hoàn toàn 2,9 gam một anđehit no A được 3,1 gam ancol. A có công thức phân tử là?

A. CH₂O. B. C₂H₄O. C. C₃H₆O. D. C₂H₂O₂.

Bài giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_H2 = m_ancol – m_anđehit = 3,1 – 2,9 = 0,2g

n_H2 = 0,1 mol

R (CHO)_n + nH₂ → R (CH₂OH)_n

0,1/n ← 0,1 (mol)

Ta có: m_anđehit = 0,1/n. (R + 29n) = 2,9 ⇒ R = 0

⇒ Anđehit là: C₂H₂O₂

⇒ Đáp án đúng là D

Ví dụ 2: Cho 14,6 gam hỗn hợp 2 anđehit đơn chức, no kế tiếp tác dụng hết với H₂ tạo 15,2 gam hỗn hợp 2 ancol.

a. Tổng số mol 2 ancol là?

A. 0,2 mol. B. 0,4 mol. C. 0,3 mol. D. 0,5 mol.

b. Khối lượng anđehit có khối lượng phân tử lớn hơn là?

A. 6 gam. B. 10,44 gam. C. 5,8 gam. D. 8,8 gam.

Bài giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_H2 = m_ancol – m_anđehit = 0,6g

n_H2 = 0,3 mol

Gọi công thức chung của 2 anđehit no đơn chức là:

⇒ 2 anđehit là: CH₃CHO (x mol) và C₂H₅CHO (y mol)

Dựa vào phương trình tổng số mol và tổng khối lượng ⇒ x = 0,2; y = 0,1

m_C2H5CHO = 0,1.58= 5,8g

⇒ Đáp án đúng là C. 5,8 gam

Ví dụ 3: Hiđro hoá hoàn toàn hỗn hợp M gồm hai anđehit X và Y no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng (M_X < M_Y), thu được hỗn hợp hai ancol có khối lượng lớn hơn khối lượng M là 1 gam. Đốt cháy hoàn toàn M thu được 30,8 gam CO₂. Công thức và phần trăm khối lượng của X lần lượt là?

A. HCHO và 50,56%.

B. CH₃CHO và 67,16%.

C. CH₃CHO và 49,44%.

D. HCHO và 32,44%.

Bài giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_ancol – m_anđehit = m_H2 = 1g

⇒ n_H2 = 0,5 mol

Gọi công thức chung của 2 anđehit là:

Ta có:

⇒ 2 anđehit là: HCHO (x mol) và CH₃CHO (y mol)

Ta có: x + y = 0,5 mol;

n_CO2 = x + 2y = 0,7

⇒ x = 0,3; y = 0,2

%m_HCHO = = 50,56%

⇒ Đáp án đúng là: A

Dạng 2: Phản ứng tráng bạc của anđehit

Phương pháp:

R (CHO)_n → 2nAg

Lưu ý: HCHO → 2Ag

+= 2 ⇒ Anđehit đơn chức (trừ HCHO)

+ + = 4 ⇒ anđehit 2 chức hoặc HCHO

+ Nếu hỗn hợp anđehit đơn chức mà > 2 ⇒ Hỗn hợp có HCHO

+ Dung dịch sau phản ứng tráng bạc tác dụng với HCl giải phóng khí CO₂ chứng tỏ anđehit ban đầu có HCHO

Lưu ý: Phản ứng tráng bạc là phản ứng thể hiện tính khử của anđehit, ngoài ra anđehit còn bị oxi hóa bởi các chất như: CuO (sản phẩm kết tủa đỏ gạch Cu₂O); O₂; dung dịch Br₂,… để tạo ra axit.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 0,1 mol hỗn hợp X gồm hai anđehit no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng với lượng dung dịch AgNO₃ trong NH₃ dư, đun nóng thu được 32,4 gam Ag. Hai anđehit trong X là?

A. HCHO và C₂H₅CHO.

B. HCHO và CH₃CHO.

C. C₂H₃CHO và C₃H₅CHO.

D. CH₃CHO và C₂H₅CHO.

Bài giải:

n_Ag = 0,3 mol

n_Ag: n_X > 2; X đơn chức ⇒ X có HCHO

X gồm 2 anđehit đồng đẳng kế tiếp ⇒ X gồm: HCHO và CH₃CHO

⇒ Đáp án đúng là: B

Ví dụ 2: Cho 1,72 gam hỗn hợp anđehit acrylic và anđehit axetic tham gia phản ứng cộng vừa đủ 1,12 lít H₂(đktc). Cho thêm 0,696 gam anđehit B là đồng đẳng của anđehit fomic vào 1,72 gam hỗn hợp 2 anđehit trên rồi cho hỗn hợp thu được tham gia phản ứng tráng bạc hoàn toàn được 10,152 gam Ag. Công thức cấu tạo của B là?

A. CH₃CH₂CHO.

B. C₄H9CHO.

C. CH₃CH (CH₃)CHO.

D. CH₃CH₂CH₂CHO.

Bài giải:

CH₂=CH-CHO (x mol); CH₃-CHO (y mol)

⇒ 56x + 44y = 1,72g

n_H2 = 2x + y = 0,05 mol

⇒ x = 0,015 mol; y = 0,02 mol

Ta có: n_Ag = 0,094 mol = 2x + 2y + 2 n_B

⇒ n_B = 0,012 mol; M_B = 0,696/0,012= 58

⇒ B là: C₂H₅CHO

⇒ Đáp án đúng là: B

Ví dụ 3: Oxi hóa 1,8 gam HCHO thành axit với hiệu suất H% thu được hỗn hợp X. Cho X tham gia phản ứng tráng gương thu được 16,2 gam Ag. Giá trị của H là?

A. 60. B. 75. C. 62,5. D. 25.

Bài giải:

n_HCHO = 0,06 mol; gọi n_{HCHO bị oxi hóa} = x mol

HCHO + 1/2 O₂ → HCOOH

x → x (mol)

Khi X gồm HCHO dư và HCOOH tham gia phản ứng tráng gương:

n_Ag = 4n_HCHO + 2n_HCOOH = 4. (0,06-x) + 2x = 0,15 mol

⇒ x = 0,045 mol

⇒ H% = 0,045/0,06.100% = 75%

⇒ Đáp án đúng là: B

Dạng 3: Tính axit của cacboxylic

Phương pháp:

+ Phản ứng với dung dịch kiềm (phản ứng trung hòa): n_–COOH= n_OH-

+ Phản ứng với kim loại: n_–COOH = 2n_H2

+ Phản ứng với muối: CO₃^2-; HCO₃^- tạo khí CO₂

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: A và B là 2 axit cacboxylic đơn chức. Trộn 1,2 gam A với 5,18 gam B được hỗn hợp X. Để trung hòa hết X cần 90 ml dung dịch NaOH 1M. A, B lần lượt là?

A. Axit acrylic, axit axetic.

B. Axit axetic, axit propionic.

C. Axit acrylic, axit propionic.

D. Axit axetic, axit acrylic.

Bài giải:

m_axit = 1,2 + 5,18 = 6,38g; n_NaOH = 0,09mol

Gọi công thức chung của 2 axit là RCOOH

n_RCOOH = n_NaOH = 0,09 mol

⇒ M_RCOOH = 6,38/0,09 = 70,8 ⇒ R = 25,8

⇒ A hoặc B phải là CH₃COOH

+ Nếu A là CH₃COOH ⇒ n_A = 1,2: 60 = 0,02 mol

⇒ n_B = 0,09 – 0,02 = 0,07 mol

M_B = 5,18: 0,07 = 74 ⇒ B là: C₂H₅COOH

+ Nếu B là CH₃COOH ⇒ A không có giá trị

⇒ Đáp án đúng là: B

Ví dụ 2: Cho 2,46 gam hỗn hợp X gồm HCOOH, CH₃COOH, C₆H₅OH tác dụng vừa đủ với 40 ml dung dịch NaOH 1M. Tổng khối lượng muối khan thu được sau khi phản ứng là?

A. 3,52 gam. B. 6,45 gam. C. 8,42 gam. D. 3,34 gam.

Bài giải:

Hỗn hợp X đều tác dụng với NaOH → muối + H₂O

n_NaOH = n_H2O

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_muối = m_X + m_NaOH – m_H2O

m_muối = 2,46 + 0,04.40 – 0,04.18 = 3,34g

⇒ Đáp án đúng là: D

Ví dụ 3: Cho 5,76 gam axit hữu cơ X đơn chức, mạch hở tác dụng hết với CaCO₃ thu được 7,28 gam muối của axit hữu cơ. Công thức cấu tạo thu gọn của X là?

A. CH₂=CH - COOH.

B. CH₃COOH.

C. HC C - COOH.

D. CH₃ - CH₂ - COOH.

Bài giải:

Đặt công thức của X là: RCOOH

RCOOH → (RCOO)₂Ca

R + 45 → 2R + 128 (g)

5,76 → 7,28

⇒ 5,76. (2R + 128) = 7,28. (R+45)

⇒ R = 27 (C₂H₃-)

⇒ X là: CH₂=CH – COOH

⇒ Đáp án đúng là: A

Dạng 4: Phản ứng este hóa

Phương pháp:

RCOOH + HOR’ → RCOOR’ + H₂O

+ Tính hiệu suất của phản ứng theo chất thiếu hoặc sản phẩm

+ Sử dụng hằng số cân băng K_c nếu cần

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Thực hiện phản ứng este hóa m gam CH₃COOH bằng một lượng vừa đủ C₂H₅OH (xúc tác H₂SO₄ đặc, đun nóng) thu được 1,76 gam este (H=100%). Giá trị của m là:

A. 2,1 B. 1,2 C. 2,4 D. 1.4

Bài giải:

CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O

60g 88g

1,76.60/88 = 1,2g ← 1,76g

m_axit = 1,2g

⇒ Đáp án đúng là: B

Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm ancol metylic và hai axit cacboxylic (no, đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng) tác dụng hết với Na, giải phóng ra 6,72 lít khí H₂ (đktc). Nếu đun nóng hỗn hợp X (có H₂SO₄ đặc làm xúc tác) thì các chất trong hỗn hợp phản ứng vừa đủ với nhau tạo thành 25 gam hỗn hợp este (giả thiết phản ứng este hoá đạt hiệu suất 100%). Hai axit trong hỗn hợp X là?

A. CH₃COOH và C₂H₅COOH

B. HCOOH và CH₃COOH

C. C₂H₅COOH và C₃H₇COOH

D. C₃H₇COOH và C₄H9COOH

Bài giải:

Gọi 2 axit có công thức chung là RCOOH.

Khi tham gia phản ứng với Na ⇒ n_ancol + n_axit = 2n_H2 = 0,6 mol

Vì các chất trong hỗn hợp phản ứng este hóa vừa đủ với nhau

⇒ n_axit = n_ancol = 0,3 mol

⇒n_RCOOCH3 = n_axit = 0,3 mol ⇒ (R + 44 + 15). 0,3 = 25

⇒ 15 (CH₃) < R = 24,333 < 29 (C₂H₅)

Vậy axit kế tiếp nhau là: CH₃COOH.

Ví dụ 3: Khi đun nóng 25,8 gam hỗn hợp ancol etylic và axit axetic có H₂SO₄ đặc làm xúc tác thu được 14,08 gam este. Nếu đốt cháy hoàn toàn lượng hỗn hợp đó thu được 23,4 ml nước. Thành phần % hỗn hợp ban đầu và hiệu suất của phản ứng este hóa lần lượt là

A. 53,5% C₂H₅OH; 46,5% CH₃COOH và hiệu suất 80%.

B. 55,3% C₂H₅OH; 44,7% CH₃COOH và hiệu suất 80%.

C. 60,0% C₂H₅OH; 40,0% CH₃COOH và hiệu suất 75%.

D. 45,0% C₂H₅OH; 55,0% CH₃COOH và hiệu suất 60%.

Bài giải:

Hiệu suất tính theo axit

C₂H₅OH + CH₃COOH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O

0,2 ← 0,2 → 0,2 (mol)

n_este = 0,16 => H% = 0,16/0,2.100% = 80%

⇒ Đáp án A

Dạng 5: Đốt cháy anđehit, xeton, axit cacboxylic

Phương pháp:

+ Anđehit no đơn chức, mạch hở: C_nH_2nO

C_nH_2nO + (3n-1)/2O₂ → nCO₂ + nH₂O

Đốt cháy anđehit no đơn chức, mạch hở: n_CO2= n_H2O

+Axit no đơn chức mạch hở: C_nH_2nO₂

C_nH_2nO₂ + (3n-2)/2O₂ → nCO₂ + nH₂O

Đốt cháy anđehit no đơn chức, mạch hở: n_CO2 = n_H2O

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 1 andehit no, đơn chức, mạch hở X cần 17,92 lít khí oxi (đktc). Hấp thụ hết sản phẩm cháy vào dung dịch nước vôi trong dư được 60gam kết tủa. Công thức phân tử của X là

A. CH₂O. B. C₂H₄O. C. C₃H₆O. D. C₄H₈O.

Bài giải:

n_CO2 = n_CaCO3 = 0,6 mol; n_O2 = 0,8 mol

Gọi anđehit no đơn chức mạch hở X là: C_nH_2nO

C_nH_2nO + (3n-1)/2O₂ → nCO₂ + nH₂O

0,8 0,6

Ta có: 0,8. n = 0,6. (3n-1)/2 ⇒ n = 3

⇒ X là: C₃H₆O

⇒ Đáp á đúng là C

Ví dụ 2: Một hỗn hợp đẳng mol gồm một axit cacboxylic no đơn chức và một ancol no đơn chức. Chia hỗn hợp làm hai phần bằng nhau. Phần 1 đem đốt cháy thu được 0,2 mol CO₂ và 0,25 mol H₂O. Phần 2 đem thực hiện phản ứng este hóa, phản ứng xong đem loại nước rồi đốt cháy thu được 0,2 mol CO₂ và 0,22 mol H₂O. Hiệu suất của phản ứng este hóa là

A. 40% B. 45% C. 50% D. 60%

Bài giải:

Phần 1:

Đốt cháy ancol no đơn chức: n_ancol = n_H2O – n_CO2

Đốt cháy axit no đơn chức: n_CO2 = n_H2O

⇒ Đốt cháy phần 1: n_ancol = n_H2O – n_CO2 = 0,05 mol

Phần 2:

Ta thấy, lượng H₂O loại đi chính là số mol este tạo thành

=> n_este = 0,25 - 0,22 = 0,03 mol

=> H% = 0,3/0,5.100% = 60%

⇒ Đáp án D

Ví dụ 3: Trung hòa 3,88 gam hỗn hợp X gồm hai axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở bằng dung dịch NaOH, cô cạn toàn bộ dung dịch sau phản ứng thu được 5,2 gam muối khan. Nếu đốt cháy hoàn toàn 3,88 gam X thì thể tích oxi (đktc) cần dùng là

A. 4,48 lít. B. 3,36 lít. C. 2,24 lít. D. 1,12 lít.

Bài giải:

Đặt công thức chung của 2 axit là: C_nH_2nO₂

RCOOH → RCOONa

Cứ 1 mol axit + NaOH → 1 mol muối tăng 22g

⇒ n_axit = (5,2-3,88)/22 = 0,06 mol

M_axit = 3,88: 0,06 = 64,6 ⇒ 14n + 32 = 64,6 ⇒ n = 7/3

C_nH_2nO₂ + (3n-2)/2O₂ → nCO₂ + nH₂O

0,06 0,06. (3n-2)/2 (mol)

⇒ n_O2 = 0,15 mol ⇒ V_O2 = 3,36 lít

⇒ Đáp án B