Bài 62: Luyện tập Axit cacboxylic - Giải BT Hóa học 11 nâng cao

Bài 62: Luyện tập Axit cacboxylic

Bài 1 (trang 259 sgk Hóa 11 nâng cao): Hãy điền các từ ngữ thích hợp vào các chỗ trống trong đoạn viết về cấu trúc nhóm cacboxyl sau đây:

“Nhóm cacboxyl được hợp bởi… (1)…và… (2)… Do mật độ electron dịch chuyển từ nhóm… (3)…về, nên nhóm… (4)…ở axit cacboxylic kém hoạt động hơn nhóm… (5)…ở anđehit và ở… (6)…, còn nguyên tử H ở nhóm… (7)…axit thì linh động hơn ở nhóm OH… (8)…và ở nhóm… (9)…phenol”.

A. ancol

B. OH

C. Nhóm hiđroxyl

D. Nhóm cacboxyl

E. C = O

G. xeton

Lưu ý: Mỗi cụm từ có thể dùng nhiều lần.

Bài giải:

(1) C=O

(2) nhóm hidroxyl

(3) OH

(4) C=O

(5) C=O

(6) xeton

(7) OH

(8) ancol

(9) OH

Bài 2 (trang 260 sgk Hóa 11 nâng cao): Hãy so sánh nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và độ tan trong nước của anđhit và axit tương úng. Giải thích nguyên nhân dẫn tới sự khác nhau giữa chúng.

Bài giải:

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt sôi của axit cao hơn anđehit có số C lượng ứng vì axit tạo được liên kết hiđro liên kết phân tử chặt chẽ.

- Axit có độ tan cao hơn anđehit có số C tương ứng vì axit tạo được liên kết hiđro với nước, giúp nó phân tán tốt trong nước.

Bài 3 (trang 260 sgk Hóa 11 nâng cao):

a) Hãy nêu những phản ứng ở nhóm axit cacboxylic, cho ví dụ minh họa.

b) Hãy nêu các phản ứng ở gốc hiđrocacbon của axit cacboxylic, cho ví dụ minh họa.

Bài giải:

a) Những phản ứng nhóm chức axit cacbonyl. Xét CH₃COOH

Với thuốc thử màu: làm quỳ tím hóa đỏ.

- Tác dụng với một số kim loại giải phóng H₂.

2CH₃COOH + 2Na → 2CH₃COONa + H₂

- Tác dụng với bazơ, oxit bazơ.

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

2CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

2CH₃COOH + CaO → (CH₃COO)₂Ca + CO₂ + H₂O

- Tác dụng với muối của axit yếu hơn

2CH₃COOH + CaCO₃ → (CH₃COO)₂Ca + CO₂ + H₂O

- Tác dụng với ancol (phản ứng este hóa)

b) Những phản ứng ở gốc aixt.

- Phản ứng thế ở gốc hiđrocacbon (phản ứng H ở cacbon α)

- Phản ứng cộng vào gốc không no.

Bài 4 (trang 260 sgk Hóa 11 nâng cao):

a) Hãy nêu phương pháp chung điều chế axit cacboxylic.

b) Hãy viết phương trình hóa học của phản ứng điều chế axit axetic trong công nghiệp từ metanol, từ etilen và từ axetilen. Hiện nay người ta sử dụng phương pháp nào là chính, vì sao?

Bài giải:

a) Phương pháp chung để điều chế axit cacboxyl: oxi hóa anđehit, ancol bậc một, đồng đẳng các benzeen, anken … ngoài ra để điều chế axit có thêm một nguyên tử cacbon so với ban đầu, người ta dùng dẫn xuất halogen, chuyển hợp chất này thành nitrin rồi thủy phân hoặc hợp chất hữu cơ magic rồi cho tác dụng với CO₂ và thủy phân.

b) Điều chế CH₃COOH trong công nghiệp

Phương pháp điều chế CH₃COOH chính hiện nay là đi từ CH₃OH và CO, các hóa chất này được điều chế từ CH₄ có sẵn trong thiên nhiên và khí dầu mỏ.

Bài 5 (trang 260 sgk Hóa 11 nâng cao): Vì sao axit axetic được làm từ sản xuất nhiều hơn so với các axit hữu cơ khác.

Bài giải:

CH₃COOH được sản xuất nhiều hơn vì nó có nhiều ứng dụng” Làm nguyên liệu để tổng hợp thuốc diệt cỏ 2,4 D – este, xenlulozơ axetat, …

Bài 6 (trang 260 sgk Hóa 11 nâng cao): Hãy phân biệt các chất trong nhóm sau:

a) Etyl axetat, fomalin, axit axetic, etanol.

b) Các dung dịch: axeanđehit, glixerol, axit acrrylic và axit axetic.

Bài giải:

a)

- Dùng quỳ tím:

Nhận biết được CH₃COOH vì làm quỳ tím hóa đỏ.

- Dùng AgNO₃/NH₄ (phản ứng tráng gương):

Nhận biết fomalin vì tạo kết tủa Ag.

HCHO + 4 [Ag (NH₃)₂] (OH) → (NH₄)₂CO₃ + 4Ag + 6NH₃ + 2H₂O

- Dùng Na:

Nhận biết được C₂H₅OH vì sủi bọt khí H₂, mẫu còn lại là etyl axetat.

2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂

b) Dùng quỳ tím nhận được hai nhóm chất sau:

+ Nhóm làm quỳ tím hóa đỏ là CH₂=CHCOOH và CH₃COOH (nhóm I)

+ Nhóm không đổi màu quỳ tím CH₃CHO và C₃H₈O₃ (nhóm II)

- Nhóm I. Dùng dung dịch Br₂ nhận biết được CH₂=CHCOOH vì chất làm mất màu dung dịch Br₂. Mẫu còn lại là CH₃COOH.

CH₂=CHCOOH + Br₂ → CH₂Br-CHBrCOOH

- Nhóm II. Dùng phản ứng tráng gương nhận biết được CH₃CHO vì tạo ra kết tủa Ag. Mẫu còn lại là C₃H₈O₃.

CH₃CHO + 2 [Ag (NH₃)₂] (OH) → CH₃COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O

Bài 7 (trang 260 sgk Hóa 11 nâng cao): Cho nước brom vào hỗn hợp gồm phenol và axit axetic, đến khi ngưng mất màu nước brom và thu được 33,1 g kết tủa trắng. Để trung hòa phần nước lọc, cần dùng hết 248 ml dung dịch NaOH 10% (D = 1,11 g/cm³). Xác định thành phần phần trăm hỗn hợp ban đầu.

Bài giải:

Từ (2) ⇒ n_NaOH = 0,3 mol ⇒ n_NaOH (3) = 0,69 – 0,3 = 0,39 mol

Từ (3) ⇒ n_CH3COOH = 0,39 mol

⇒ m_CH3COOH = 60.0,39 = 23,4 g

n_C6H5OH = n_tủa = 0,1 mol ⇒ m_C6H5OH = 94.0,1 = 9,4 g

Bài 8 (trang 260 sgk Hóa 11 nâng cao):* Kết quả phân tích nguyên tố cho thấy hợp chất A chứa 55,81%C, 7,01% H, còn lại là oxi. A là chất lỏng rất ít tan trong nước, không có vị chua, không làm mất màu nước brom, 1,72g A phản ứng vừa đủ với 20ml dung dịch NaOH 1M và tạo thành một hợp chất B có công thức phân tử C₄H₇O₃Na. Khi đun nóng với dung dịch axit vô cơ, từ B lại tạo thành A.

a) Xác định công thức phân tử của A.

b) Từ công thức phân tử và tính chất của A, cho biết A thuộc hợp chất nào.

c) Viết công thức cấu tạo của A, B và phương trình hóa học đã nêu.

Bài giải:

a) %O = 100 - (55,81 + 7,01) = 37,18%, số mol NaOH 0,02 mol

Đặt công thức tổng quát của A: C_xH_yO_z

A không có vị chua ⇒ A không phải axit. A tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra sản phẩm B: C₄H₇O₃Na và A không mất màu dung dịch brom.

⇒ A là este đơn chức mạch vòng ⇒ n_A = n_NaOH = 0,02 mol ⇒ M_A = 86 đvC

Công thức phân tử của A: C₄H₆O₂

b) A là este đơn chức mạch vòng. Công thức cấu tạo của A:

c) Các phản ứng:

Nếu nhóm –OH ở vị trí 2 hoặc 3 thì khi đun nóng với axit vô cơ sẽ tạo ra axit không no:

Bài 9 (trang 260 sgk Hóa 11 nâng cao): *Tổng hợp isoamyl axetat (để làm “dầu chuối”) gồm 3 giai đoạn như sau:

A. Cho 60 ml axetic “băng” (axit 100%, D = 1,05 g/cm³), 108,6 ml 3 – metylbutan – 1 -ol (ancol isoamylic, D = 0,81g/cm³, nhiệt độ sôi xem bảng 8,3) và 1 ml H₂SO₄ vào bình cầu có lắp máy khuấy, ống sinh hàn (xem hình vẽ đầu chương) rồi đun sôi trong 8 giờ.

B. Sau khi để nguội, lắc hỗn hợp thu được với nước, chiết bỏ lớp nước, rồi lắc với dung dịch Na₂CO₃, chiết bỏ lớp dung dịch nước, lắc hỗn hợp được với nước, chiết bỏ lớp nước.

C. Chưng cất ở sản phẩm ở 142 – 143^oC thu được 60 ml isoamyl axetat. Isoamyl axeta là chất lỏng D = 0,87 g/cm³, sôi ơ 142,5^oC, có mùi thơm như mùi chuối chín (mùi dầu chuối).

a) Dùng hình vẽ để mô tả 3 giai đoạn A, B, C (xem hình 4.1; 4.2)

b) Viết phương trình hóa học phản ứng xảy ra ở giai đoạn A, B.

c) Tính hiệu suất của phản ứng.

Bài giải:

a)

Cho axit axetic, ancol isoamylic, sunfuric vào đầu bình cầu đun trên bếp cách cát trong 4 giờ. Sản phẩm thu được ở bình tam giác.

Để nguội, rửa sạch phẩm nước, chiết bỏ H₂SO₄ và CH₃COOH dư. Tiếp tục lắc hỗn hợp với Na₂CO₃ chiết và chưng cất sản phẩm ở 142 - 143^oC thu được isoamyl axetat.

b)

c) Khối lượng axit ban đầu: m = 60.1,05 = 63 (g) ⇒ n_axit = 1,05 mol

Khối lượng ancol isoamylic ban đầu:

m = 108,6.0,81 = 88 (g) ⇒ n_ancol = 1 mol

Khối lượng este thu được m = 60.0,87 = 52 (g) ⇒ n_este = 0,4 mol

Ancol là chất thiếu, dựa vào ancol để tính hiệu suất.

Bài trước: Bài 61: Axit cacboxylic - Tính chất hóa học, điều chế và ứng dụng - Giải BT Hóa học 11 nâng cao Bài tiếp: Bài 63: Thực hành tính chất của anđehit và axit cacboxylic - Giải BT Hóa học 11 nâng cao