Dạng 8: Phản ứng oxi hóa ancol - Chuyên đề Hóa 11

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

- Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn:

+ Ancol bậc 1 khi bị oxi hóa bởi CuO (tº) cho ra sản phẩm là anđehit.

RCH₂OH + CuO −^tº→ RCHO + Cu↓ + H₂O

+ Ancol bậc hai khi bị oxi hóa bởi CuO (tº) cho ra sản phẩm là xeton.

R–CH (OH)–R’ + CuO −^tº→ R–CO–R’ + Cu↓ + H₂O

+ Ancol bậc III khó bị oxi hóa.

Nhận xét: Khi oxi hóa không hoàn toàn ancol bằng CuO ta có:

Khối lượng chất rắn giảm = m_{CuO (phản ứng)} – m_{Cu (tạo thành)}

- Oxi hóa hoàn toàn:

Nhận xét:

+ Áp dụng phương pháp đường chéo, bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố. Đối với hỗn hợp ancol thì ngoài việc sử dụng phương pháp trên ta nên sử dụng phương pháp trung bình để tính toán.

Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho m gam một ancol (rượu) no, đơn chức X qua bình đựng CuO (dư), nung nóng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, khối lượng chất rắn trong bình giảm 0,32 gam. Hỗn hợp hơi thu được có tỉ khối đối với hiđro là 15,5. Giá trị của m là?

Bài giải:

Đặt công thức phân tử của ancol no, đơn chức X là: C_nH_{2n + 2}O

Phương trình phản ứng:

C_nH_2n + 2O + CuO → C_nH_2nO + H₂O + Cu (1)

x

Khối lượng chất rắn giảm = m_CuO – m_Cu = 80x – 64x = 0,32 → x = 0,02

Cách 1 (Áp dụng sơ đồ đường chéo): Hỗn hợp hơi gồm C_nH_2nO và H₂O có khối lượng mol trung bình là: 15,5.2 = 31 gam/mol.

Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có:

Vậy khối lượng của X là: m = (14n + 18).0,02 = (14.2 + 18).0,02 = 0,92 gam.

Cách 2 (Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng): Hỗn hợp hơi gồm C_nH_2nO và H₂O có khối lượng mol trung bình là 15,5.2 = 31 và có số mol là 0,02.2 = 0,04 mol.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

n_CnH2n+2O = 0,02.64+0,04.31-0,02.80 = 0,92 gam.

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 3,2 gam một chất hữu cơ A (C, H, O) dẫn toàn bộ sản phẩm lần lượt qua bình 1 chứa dung dịch H₂SO₄ đặc rồi qua bình 2 chứa dung dịch nước vôi trong dư. Bình 1 tăng 3,6 gam và bình 2 tạo ra 10 gam kết tủa. Xác định công thức cấu tạo của A.

Bài giải:

Gọi công thức phân tử của A là: C_xH_yO_z

Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng của H₂O: n_H2O = 3,6/18 = 0,2 mol

Bình 2 hấp thụ CO₂: n_CO2 = n_{kết tủa} = 0,1 mol

Khối lượng nguyên tử O trong A: m_O = 3,2 – 0,2.2 – 0,1.12 = 1,6 g

⇒ n_O = 0,1 mol

Ta có: x: y: z = 0,1: 0,4: 0,1 = 1: 4: 1

⇒ Công thức cấu tạo của A là: CH₃OH

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam 2 ancol là đồng đẳng kế tiếp của nhau thu được 0,3 mol CO₂ và 7,65 g H₂O. Mặt khác nếu cho m gam hỗn hợp 2 ancol trên tác dụng với Na thì thu được 2,8 lít khí H₂ (đktc). Xác định CTPT của hai ancol trên?

Bài giải:

Gọi Công thức phân tử của hỗn hợp 2 ancol là:

Số mol H₂O là: n_H2O = 7,65/18 = 0,425 mol

Ta có: n_H2O > n_CO2 ⇒ ancol no ⇒ n_ancol = 0,425 – 0,3 = 0,125 mol

Số nguyên tử cacbon trong ancol là: n_tb = 0,3/0,125 = 2,4

Phương trình phản ứng:

Vậy giá trị của a = 2

=> Công thức phân tử của 2 ancol là: C₂H₄(OH)₂ và C₃H₆(OH)₂

Bài 4: Oxi hóa 6 gam ancol đơn chức A bằng oxi không khí (có xúc tác và đun nóng) thu được 8,4 gam hỗn hợp anđehit, ancol dư và nước. Phần trăm A bị oxi hóa là?

Bài giải:

Đặt công thức của ancol là: RCH₂OH.

Số mol O₂ đã tham gia phản ứng là: n_O2 = (8,4-6)/32 = 0,075 mol

Ta có PTPƯ như sau:

2RCH₂OH + O₂ → 2RCHO + 2H₂O (1)

mol: 0,15 ← 0,075

Theo (1) ta thấy số mol RCH₂OH đã phản ứng là 0,15 mol, theo giả thiết sau phản ứng ancol còn dư nên => Số mol ancol ban đầu phải lớn hơn 0,15 mol.

Vì vậy: m_RCH2OH < 6/0,15 = 40 ⇒ R < 9

⇒ R là H, ancol A là CH₃OH.

Hiệu suất phản ứng oxi hóa ancol là: 0,15.32.100/6 = 80%

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 1 ankanol X thu được 2,24 lít CO₂ (đktc) và 3,6 gam H₂O. Vậy X là?

A. CH₄O. B. C₂H₆O. C. C₃H₈O. D. C₄H₁₀O.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

n_CO2 = 0,1 mol; n_H2O = 0,15 mol ⇒ n_ancol = 0,05 mol

⇒ n = 2

Vậy X là: C₂H₆O

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 3,48 gam hỗn hợp X gồm 2 ankanol đồng đẳng liên tiếp cần vừa đủ 4,032 lít O₂ (đktc). Vậy công thức phân tử của 2 ankanol trong hỗn hợp X là?

A. CH₃OH và C₂H₅OH. B. C₂H₅OH và C₃H₇OH.

C. C₃H₇OH và C₄H₉OH. D. C₄H₉OH và C₅H₁₁OH.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

n_O2 = 0,18 mol;

⇒

Vậy công thức phân tử của 2 ankanol trong hỗn hợp X là: CH₃OH và C₂H₅OH

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 1 ankanol X cần hết 13,44 lít O₂ (đktc) thu được CO₂ và 9 gam H₂O. Vậy X là?

A. CH₄O. B. C₂H₆O. C. C₃H₈O. D. C₄H₁₀O.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

n_O2 = 0,6 mol; n_H2O = 0,5 mol ⇒ 1,5n/ (n+1) = 0,6/0,5

⇒ n = 4

Vậy X là: C₄H₁₀O

Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 24,8 gam hỗn hợp gồm ancol metylic, ancol etylic, ancol propylic cần hết V lít O₂ (đktc) thu được 2,6 mol hỗn hợp CO₂ và H₂O. Vậy giá trị của V là?

A. 57,36. B. 35,84. C. 33.60. D. 44,80.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

n_CO2 = x mol; n_H2O = y mol; n_ancol = z mol;

Ta có: x + y = 2,6 (1);

12x + 2y + 16z = 24,8 (2)

y – x = z (3)

Từ (1), (2), (3) ⇒ x = 1, y = 1,6, z = 0,6

⇒ n_O2 = (2.1+1,6-0,6)/2 = 1,5 mol ⇒ V = 33,6 lít.

Bài 5: Oxi hoá 9,2 gam ancol etylic bằng CuO đun nóng thu được 13,2 gam hỗn hợp gồm anđehit, axit, ancol dư và nước. Hỗn hợp này tác dụng với Na sinh ra 3,36 lít H₂ (ở đktc). Phần trăm ancol bị oxi hoá là:

A. 25%. B. 50%. C. 75%. D. 90%.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Theo giả thiết ta có:

n_{O pư}= n_CuO = (13,2-9,2)/16 = 0,25 mol; n_H2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol

Phương trình phản ứng:

CH₃CH₂OH + CuO → CH₃CHO + H₂O + Cu (1)

mol: x

CH₃CH₂OH + 2CuO → CH₃COOH + H₂O + Cu (2)

mol: y

2CH₃CH₂OH + 2Na → 2CH₃CH₂ONa + H₂ (3)

mol: z 0,5z

2CH₃COOH + 2Na → 2CH₃COOH + H₂ (4)

mol: y 0,5y

2H₂O + 2Na → 2NaOH + H₂ (5)

mol: (x + y) 0,5 (x+y)

Theo các phương trình phản ứng và giả thiết ta có:

Vậy phần trăm khối lượng ancol bị oxi hóa là: (0,1+0,05)/0,2.100 = 75%

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm 0,1 mol etilenglicol và 0,2 mol ancol M thu được 35,2 gam CO₂ và 19,8 gam H₂O. Mặt khác cho m gam X phản ứng hoàn toàn với Na dư thu được 0,3 mol H₂. Vậy ancol M là?

A. C₃H₈O. B. C₃H₈O₂. C. C₃H₈O3. D. C₄H₁₀O₂.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

IMG_5

CT của M là: C_nH_2n+2O_a; n_CO2 = 35,2/44 = 0,8 mol; n_H2O = 19,8/18 = 1,1 mol

⇒ n_CO2(M) = 0,8 – 0,2 = 0,6 mol ⇒ n = 3.

X tác dụng Na thu được 0,3 mol H₂ ⇒ M là ancol 2 chức

Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M gồm hai ancol X và Y là đồng đẳng kế tiếp của nhau, thu được 0,3 mol CO₂ và 0,425 mol H₂O. Mặt khác, cho 0,25 mol hỗn hợp M tác dụng với Na (dư), thu được chưa đến 0,15 mol H₂. Công thức phân tử của X, Y là?

A. C₂H₆O₂, C₃H₈O₂. B. C₂H₆O, CH₄O.

C. C₃H₆O, C₄H₈O. D. C₂H₆O, C₃H₈O.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

n_M = 0,425 – 0,3 = 0,125 mol

⇒ n_tb = 2,4; 0,25 mol M thu được mol H₂ nhỏ hơn 0,15

⇒ ancol đơn chức no mạch hở: C₂H₆O, C₃H₈O

Bài 8: Khi đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp hai ancol no, đơn chức, mạch hở thu được V lít khí CO₂ (đktc) và a gam H¬2O. Biểu thức liên hệ giữa m, a và V là:

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Vì các ancol là no đơn chức nên:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

⇒ m = a- V/5,6

Bài 9: Cho m gam ancol no đơn chức X qua bình đựng CuO (dư), nung nóng, sau khi phản ứng hoàn toàn khối lượng chất rắn trong bình giảm 0,32g. Hỗn hợp hơi thu được có tỉ lệ khối đối với hiđrô là 15,5, giá trị của m là:

A. 0,64 B. 0,46 C. 0,32 D.0,92

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

C_nH_2n + 2O + CuO → C_nH_2nO + H₂O + Cu

m_cr↓ = m_O = 0,32 g ⇒ n_O = 0,02 mol;

m_{hh hơi} = 0,04.31 = 1,24 g ⇒ m_ancol = 1,24 – 0,32 = 0,92 g

Bài 10: Dẫn hơi C₂H₅OH qua ống đựng CuO nung nóng được 11,76 gam hỗn hợp X gồm anđehit, ancol dư và nước. Cho X tác dụng với Na dư được 2,24 lít H₂ (ở đktc). % ancol bị oxi hoá là?

A. 80%. B. 75%. C. 60%. D. 50%.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

C_nH₂n + 2O + CuO → CnH₂nO + H₂O + Cu

Gọi mol rượu dư, andehit là y, x mol

⇒ n_rượu = x + y = 2n_H2 = 0,2 mol;

Và 44x + 18x + 46y = 11,76 ⇒ x = 0,16 và y = 0,04

⇒ %ancol bị oxi hóa = 0,16/0,2.100%= 80%

Bài trước: Dạng 7: Phản ứng tách nước của Ancol - Chuyên đề Hóa 11 Bài tiếp: Dạng 9: Độ rượu - Điều chế, nhận biết Ancol - Chuyên đề Hóa 11