Dạng 7: Dạng bài tập tính axit của axit cacboxylic - Chuyên đề Hóa 11

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

1. Phản ứng với dung dịch kiềm:

Axit đa chức: R (COOH)_x + xNaOH → R (COONa)_x + xH₂O

Axit đơn chức: RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

Nếu bài toán cho một hay một hỗn hợp các axit cacboxylic thuộc cùng một dãy đồng đẳng tác dụng với NaOH theo tỉ lệ mol 1: 1 hoặc tác dụng với dung dịch Ba (OH)₂ theo tỉ lệ mol 2: 1 thì đó là các axit đơn chức.

n_NaOH = (m_muối – m_axit)/ 22 → x = n_NaOH/ n_axit

n_{Ba (OH)2} = (m_muối – m_axit)/ 133 → x= 2. n_{Ba (OH)2}/n_axit

Chú ý:

+ Nếu là axit no, đơn chức, mạch hở ta có thể đặt công thức tổng quát là: C_nH_2n+1COOH (n≥0) hoặc C_mH_2mO₂ (m ≥1)

+ Axit fomic có phản ứng tráng bạc do có nhóm chức anđehit trong phân tử.

+ Khối lượng chất rắn sau phản ứng: m_Rắn = m_muối + m_{NaOH/Ba (OH)2}

2. Phản ứng với kim loại:

Axit cacboxylic có thể phản ứng với các kim loại hoạt động mạnh (Na, K, Ba, Ca, Mg, Al…)

Bản chất phản ứng là sự oxi hóa kim loại bằng tác nhân H⁺:

–COOH + Na → –COONa + 1/2 H₂

3. Phản ứng với muối:

Axit cacboxylic có thể phản ứng được với một số muối của axit yếu hơn như muối cacbonat, hiđrocacbonat:

2 (-COOH) + CO₃^2- → 2 (-COO^-) + CO₂ + H₂O

-COOH + HCO₃^- → -COO^- + CO₂ + H₂O

Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho 2,46 gam hỗn hợp X gồm HCOOH, CH₃COOH, C₆H₅OH, H₂NCH₂COOH tác dụng vừa đủ với 40 ml dung dịch NaOH 1M. Tổng khối lượng muối khan thu được sau khi phản ứng là bao nhiêu?

Bài giải:

Bản chất của phản ứng giữa hỗn hợp X và NaOH là phản ứng của nguyên tử H linh động trong nhóm –OH của phenol hoặc nhóm –COOH của axit với ion OH^- của NaOH. Sau phản ứng nguyên tử H linh động được thay bằng nguyên tử Na.

Cách 1: Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng ta có

Sơ đồ phản ứng:

X + NaOH → Muối + H₂O (1)

mol: 0,04 0,04

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m _muối = m_X + m_NaOH - m_H2O = 2,46 + 0,04.40 - 0,04.18 = 3,34g

Cách 2: Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng:

Cứ 1 mol NaOH phản ứng thì có 1 mol H được thay bằng 1 mol Na nên khối lượng tăng là 23 – 1 = 22 gam.

=> Có 0,04 mol NaOH phản ứng thì khối lượng tăng là 22.0,04 = 0,88 gam.

Vậy khối lượng muối = khối lượng X + khối lượng tăng thêm = 2,46 + 0,88 = 3,34 gam.

Bài 2: Cho Na dư tác dụng với a gam dung dịch CH₃COOH. Kết thúc phản ứng, thấy khối lượng H₂ sinh ra là 11a/240 gam. Vậy nồng độ C% dung dịch axit là?

Bài giải:

Chọn a = 240 gam.

Phương trình phản ứng:

2CH₃COOH + 2NaOH → 2CH₃COONa + H₂ (1)

2H₂O + 2Na → 2NaOH + H₂ (2)

Từ (1), (2) => n_CH3COOH + n_H2O ⇒ 0,04C + (240-2,4C)/18 = 2,5.5

⇒ C = 25

Bài 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?

Bài giải:

Đặt công thức tổng quát của axit hữu cơ X đơn chức là RCOOH.

2RCOOH + CaCO₃ → (RCOO)₂Ca + CO₂ + H₂O (1)

mol: x → 0,5x

Theo (1) và giả thiết, kết hợp với phương pháp tăng giảm khối lượng ta có:

(2R + 44.2 + 40).0,5x – (R + 45)x = 7,28 - 5,76

⇒ x = 0,08 ⇒ R + 45 = 5,76/0,08 = 72

⇒ R = 27 (C₂H₃–).

Vậy công thức phân tử của A là: C₂H₃COOH hay CH₂=CH-COOH.

Bài 4: Một hỗn hợp gồm 2 axit cacboxylic no, đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng của axit axetic. Lấy m gam hỗn hợp rồi thêm vào đó 75ml dung dịch NaOH 0,2M. Sau đó phải dùng 25ml dung dịch HCl 0,2M để trung hoà NaOH dư. Sau khi đã trung hoà đem cô cạn dung dịch đến khô thu được 1,0425g hỗn hợp muối khan.

a) Viết công thức cấu tạo của 2 axit. Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

b) Tính giá trị của m.

Bài giải:

a. Gọi công thức cấu tạo của 2 axit là: RCOOH

Phương trình phản ứng:

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Số mol NaOH ban đầu: n_{NaOH bđ} = 0,075.0,2 = 0,015 mol.

Số mol NaOH dư: n_{NaOH dư} = 0,005 mol;

⇒ n_pư = 0,015 – 0,005 = 0,01 (mol)

Khối lượng muối thu được: m_muối = 58,5.0,005 + 0,01. (R + 67) = 1,0425

⇒ R = 8 ⇒ Công thức cấu tạo của 2 axit là: HCOOH và CH₃COOH

b. Khối lượng của 2 axit là: m = (8 + 67).0,01 = 7,5 g

Bài 5: Hòa tan 13,4 g hỗn hợp hai axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở vào nước được 50 g dung dịch A. Chia A thành 2 phần bằng nhau.

+ Phần thứ nhất phản ứng hoàn toàn với lượng dư bạc nitrat trong dung dịch amoniac, thu được 10,8 g bạc.

+ Phần thứ 2 được trung hòa bằng dung dịch NaOH 1M thì hết 100ml. Xác định công thức của hai axit, tính % khối lượng của mỗi axit trong hỗn hợp.

Bài giải:

+ Hỗn hợp hai axit có phản ứng tráng bạc, vậy trong hỗn hợp có axit fomic

HCOOH + 2AgNO₃ + 4NH₃ + H₂O → (NH₄)₂CO₃ + 2NH₄NO₃ + 2Ag

Trong một nửa A (khối lượng 6,7 g) có số mol HCOOH = ½ số mol Ag = 0,05 mol.

Khối lượng HCOOH = 2,3 gam; RCOOH = 4,4 gam.

Phần trăm khối lượng HCOOH = 34,33%;

RCOOH = 65,67%

+ Trung hòa phần 2

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

HCOOH + NaOH → HCOONa + H₂O

Số mol 2 axit = số mol NaOH = 0,1 (mol)

Số mol RCOOH = 0,1 – 0,05 = 0,05 (mol)

Vậy M_RCOOH = 88 (g/mol). Công thức phân tử của RCOOH: C4H8O₂

Vậy công thức cấu tạo là: C₃H₇COOH

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: 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 của X là?

A. CH₂=CH-COOH B.CH₃COOH.

C. HC≡C-COOH. D. CH₃-CH₂-COOH

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

2RCOOH + CaCO₃ → (RCOO)₂Ca + CO₂↑ + H₂O

n_X = (7,28-5,76)/38 = 0,04 mol; M_X = 5,76/0,04.2 = 72

⇒ Axit X là: CH₂=CH-COOH

Bài 2: Cho 3,6 gam axit cacboxylic no, đơn chức X tác dụng hoàn toàn với 500 ml dung dịch gồm KOH 0,12M và NaOH 0,12M. Cô cạn dung dịch thu được 8,28 gam hỗn hợp chất rắn khan. Công thức phân tử của X là:

A. C₂H₅COOH. B. CH₃COOH. C. HCOOH. D. C₃H₇COOH.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

RCOOH + KOH → RCOOK + H₂O

n_axit = n_H2O (3,6+0,06.40+0,06.56-8,28)/ (18) = 0,06 mol; M_X = 3,6/0,06 = 60

⇒ Công thức phân tử của X là: CH₃COOH.

Bài 3: Cho 16,4 gam hỗn hợp X gồm 2 axit cacboxylic no, đơn chức là đồng đẳng kế tiếp nhau phản ứng hoàn toàn với 200 ml dung dịch NaOH 1M và KOH 1M, thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y, thu được 31,1 gam hỗn hợp chất rắn khan. Công thức của 2 axit trong X là?

A. C₂H₄O₂ và C₃H₄O₂ B. C₂H₄O₂ và C₃H₆O₂

C. C₃H₄O₂ và C₄H₆O₂ D. C₃H₆O₂ và C₄H₈O₂.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

RCOOH + KOH → RCOOK + H₂O

n_axit = n_H2O (16,4+0,2.40+0,2.56-31,1)/ (18) = 0,25 mol; M_X = 16,4/0,25 = 65,6

⇒ n_tb = 2,4

Công thức của 2 axit trong X là: C₂H₄O₂ và C₃H₆O₂

Bài 4: Hỗn hợp X gồm hai axit hữu cơ no, đơn chức, mạch hở. Trung hoà 8,3 gam X bằng dung dịch NaOH rồi cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 11,6 gam muối khan. Mặt khác, nếu cho 8,3 gam X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃ thì thu được 21,6 gam bạc. Công thức của 2 axit là?

A. HCOOH; C₂H₅COOH B. HCOOH; CH₃COOH

C. C₂H₅COOH; C₃H₇COOH D. CH₃COOH; C₂H₅COOH

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

n_X = (11,6-8,3)/22 = 0,15 mol; X tác dụng với AgNO₃ /NH₃ ⇒ có một axit là HCOOH

HCOOH + 2AgNO₃ + 4NH₃ + H₂O → (NH₄)₂CO₃ + 2NH₄NO₃ + 2Ag

n_HCOOH = 21,6/4.108 = 0,05 mol ⇒ n_axit = 0,15 – 0,05 = 0,1 mol; m_axit = 8,3 – 0,05.46 = 6 ⇒ M_axit = 60 ⇒ axit là CH₃COOH

=> Công thức của 2 axit là: HCOOH; CH₃COOH

Bài 5: Hỗn hợp X chứa ba axit cacboxylic đều đơn chức, mạch hở, gồm một axit no và hai axit không no đều có một liên kết đôi (C=C). Cho m gam X tác dụng vừa đủ với 150 ml dung dịch NaOH 2M, thu được 25,56 gam hỗn hợp muối. Đốt cháy hoàn toàn m gam X, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy bằng dung dịch NaOH dư, khối lượng dung dịch tăng thêm 40,08 gam. Tổng số mol hai axit cacboxylic không no trong m gam X là?

A. 0,1 mol B. 0,15 mol C. 0,2 mol D. 0,25 mol

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

C_nH_2nO₂ + 3n/2 O₂ → n CO₂ + nH₂O

C_nH_2n-2O₂ + (3n-1)/2 O₂ → n CO₂ + (n -1) H₂O

CO₂ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

n_X = 0,3 mol ⇒ m_X = 25,56 – 0,3.22 = 18,96

Gọi n_CO2 = x và n_H2O = y mol ⇒ 44x + 18 y = 40,08

m_X = 18,96 = 12x + 2y + 0,6.16 ⇒ 12x + 2y = 9,36

⇒ x = 0,69 và y = 0,54 ⇒ số mol 2 axit không no = 0,69 – 0,54 = 0,15 mol

Bài 6: Cho 14,8 gam hỗn hợp 2 axit hữu cơ đơn chức tác dụng với một lượng vừa đủ Na₂CO₃ sinh ra 2,24 lít khí CO₂ ở đktc. Khối lượng muối thu được là?

A. 17,6 B. 19,2 C. 21,2 D. 29,1

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

2RCOOH + Na₂CO₃ → 2RCOONa + H₂O + CO₂

n_X = 0,3 mol ⇒ m_X = 25,56 – 0,3.22 = 18,96

Đặt n_CO2 = x và n_H2O = y mol ⇒ 44x + 18 y = 40,08 (1)

m_X = 18,96 = 12x + 2y + 0,6.16 ⇒ 12x + 2y = 9,36 (2)

⇒ x = 0,69 và y = 0,54 ⇒ số mol 2 axit không no = 0,69 – 0,54 = 0,15 mol

Bài 7: Trung hoà 5,48 gam hỗn hợp gồm axit axetic, phenol và axit benzoic, cần dùng 600 ml dung dịch NaOH 0,1M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được hỗn hợp rắn khan có khối lượng là?

A. 8,64g B. 6,84g C. 4,9g D. 6,8g

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

n_NaOH = 0,6.0,1 = 0,06 mol; m_muối = 5,48 + 0,06.22 = 6,8 g

Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được hỗn hợp rắn khan có khối lượng là: 6,8g

Bài 8: Cho 0,04 mol một hỗ hợp X gồm: CH₂=CH-COOH, CH₃COOH và CH₂=CH-CHO phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 6,4 gam brom. Mặt khác, để trung hoà 0,04 mol X cần dùng vừa đủ 40 ml dung dịch NaOH 0,75 M. Khối lượng của CH₂=CH-COOH trong X là?

A. 0,72 gam. B. 1,44 gam. C. 2,88 gam. D. 0,56 gam.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Gọi số mol của CH₂=CH-COOH, CH₃COOH và CH₂=CH-CHO lần lượt là: x, y, z

⇒ x + y + z = 0,04 (1)

x + 2z = 6,4/160 = 0,04 (2)

x + y = 0,03 (3)

Từ (1), (2), (3) ⇒ x = 0,02, y = 0,01 và z = 0,01

m_CH2=CH-COOH = 0,01.72 = 0,72 g

Bài trước: Dạng 6: Phản ứng oxi hóa hoàn toàn Anđehit, Xeton, Axit Cacboxylic - Chuyên đề Hóa 11 Bài tiếp: Dạng 8: Phản ứng este hóa - Chuyên đề Hóa 11