Phương pháp bảo toàn khối lượng trong hóa học hữu cơ hay, chi tiết, có lời giải - Chuyên đề Hóa 12

Các dạng bài thường gặp:

+ Bài toán đốt cháy hợp chất hữu cơ:

Khối lượng chất hữu cơ đem đốt và khối lượng oxi bằng tổng khối lượng sản phẩm cháy

Khối lượng chất hữu cơ bằng tổng khối lượng của nguyên tố tạo thành nó

+ Bài toán ancol, phenol tác dụng với Na

+ Bài toán về amin; amino axit tác dụng với axit, bazơ

+ Các bài toán liên quan đến thủy phân các chất: este (xà phòng hóa); peptit; …

+ Các bài toán liên quan đến phản ứng cộng của hiđrocacbon không no, tách của ankan, tách H₂O của ancol

+ Bài toán trùng hợp

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 0,025 mol chất hữu cơ X cần 1,12 lít O₂ (đktc), dẫn toàn bộ sản phẩm thu được qua bình đựng P₂O₅ khan vào bình 2 đựng Ca (OH)₂ dư thấy khối lượng bình 1 tăng 0,9g, bình 2 tăng 2,2g. Công thức phân tử X là:

A. C₂H₄O

B. C₃H₆O

C. C₃H₆O

D, C₂H₄O₂

Giải:

n O₂ = 0,5 mol ⇒ m O₂ = 16

m_{bình 2 tăng} = m_CO2 = 2,2g

m_{bình 1 tăng} = m_H2O = 0,9g

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_X + m_O2 = m_CO2 + m_H2O ⇒ m_X = m_CO2 + m_H2O – m_O2 = 1,5g

M_X = 1,5: 0,025 = 60g ⇒ X là: C₂H₄O₂

⇒ Đáp án D

Ví dụ 2: Đun nóng 5,14g hỗn hợp khí X gồm metan, hiđro và một ankin với xúc tác Ni, thu được hỗn hợp Y. Cho hỗn hợp Y tác dụng với brom dư thu được 6,048 lít hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối với hiđro bằng 8. Độ tăng khối lượng dung dịch brom là:

A. 0,82g

B. 1,62g

C. 4,6g

D. 2,98g

Giải:

⇒ Đáp án A

Ví dụ 3: Đun 27,6g hỗn hợp 3 ancol đơn chức với H₂SO₄ đặc ở 140° (H=100%) được 22,2g hỗn hợp các ete có số mol bằng nhau. Số mol mỗi ete trong hỗn hợp là:

A. 0,3

B. 0,1

C. 0,2

D. 0,05

Giải:

Ví dụ 4 Thực hiện tổng hợp tetrapeptit từ 3,0 mol glyxin; 4,0 mol alanin và 6,0 mol valin. Biết phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng tetrapeptit thu được là

A. 1510,5 g.

B. 1120,5 g.

C. 1049,5 g.

D. 1107,5 g.

Giải:

4Aminoaxit → tetrapeptit + 3H₂O

⇒ Đáp án D

Ví dụ 5: Trùng hợp 1,680 lít propipen (đktc) với hiệu suất 70%, khối lượng polime thu được là:

A. 3,150g

B. 2,205g

C. 4,550g

D. 1,850g

Giải:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

⇒ Đáp án B

Ví dụ 6: Xà phòng hóa hoàn toàn 17,24g chất béo cần vừa đủ 0,06mol NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được khối lượng xà phòng là:

A. 17,80g

B. 18,24g

C. 16,68g

D. 13,38g

Giải:

⇒ Đáp án A

Bài tập tự luyện

Bài 1: Xà phòng hóa chất hữu cơ X đơn chức thu được muối Y và ancol Z. Đốt cháy hoàn toàn 4,8 gam Z cần 5,04 lít O₂ (đktc) thu được CO₂ và H₂O mà khối lượng của chúng hơn kém nhau 1,2 gam. Nung muối Y với vôi tôi xút được khí T có tỉ khối so với H₂ là 8. Vậy X là

A. CH₃COOC₂H₃

B. C₂H₅COOC₂H₃

C. CH₃COOCH₂

D. C₂H₅COOCH₃

Hiển thị đáp án

Quan sát 4 đáp án ta nhận thấy X là 1 este đơn chức.

Theo giả thiết: Nung muối Y với vôi tôi xút được khí T có tỉ khối so là 8 ⇒ T = 8.2 = 16 ⇒ T là CH4

Do đó muối Y là CH₃COONa: CH₃COONa + NaOH -> CH4 + Na2CO3

Suy ra X có dạng CH₃COOR'.

Khi đó đáp án đúng là A hoặc C.

Giả thiết cho CO₂ và H₂O mà khối lượng của chúng hơn kém nhau 1,2 gam nên ta buộc phải xét 2 trường hợp:

Ta đã có khối lượng Z và O₂, m_CO2 - m_H2O = 1,2 gam, nên nhìn vào sơ đồ phản ứng ta thấy: nếu ta sử dụng định luật bảo toàn khối lượng thì ta sẽ có được tổng m_CO2 + m_H2O, từ đó giải hệ 2 ẩn tìm được ngay m_CO2 và m_H2O

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

Hoặc sử dụng công thức áp dụng cho ancol no đơn chức mạch hở:

Kết hợp với X có dạng CH₃COOR’

Vậy X là CH₃COOCH₂

⇒ Đáp án C

Bài 2: Hỗn hợp X gồm phenol và anilin. Lấy m gam X tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch HCl 1M thu được hỗn hợp Y. Cho hỗn hợp Y tác dụng hết với 500 ml dung dịch NaOH 1M, rồi cô cạn thấy còn lại 31,3 gam chất rắn khan. Giá trị của m là:

A. 18,7.

B. 28.

C. 65,6.

D. 14.

Hiển thị đáp án

Bài 3: Cho 28,2 gam hỗn hợp hai ancol đơn chức tác dụng hết với 11,5 gam Na, sau phản ứng thu 39,3 gam chất rắn. Nếu đun 28,2 gam hỗn hợp trên với H₂SO₄ đặc ở 140°C, thì thu đợc bao nhiêu gam ete:

A. 19,2 gam.

B. 23,7 gam.

C. 24,6 gam.

D. 21,0 gam.

Hiển thị đáp án

Bài 4: Khối lượng tripeptit được tạo thành từ 178 gam alanin và 75 gam glyxin là:

A. 253 g

B. 235g

C. 217g.

D. 199g.

Hiển thị đáp án

Có: 3 mol amino axit → 1 mol tripeptit + 2 mol H₂O

⇒ Đáp án C

Bài 5: Đung nóng m gam hỗn hợp X gồm các chất có cùng một loại nhóm chức với 600ml dung dịch NaOH 1,5M, thu được dung dịch Y chứa muối của một axit cacboxylic đơn chức và 15,4 gam hơi Z gồm các ancol. Cho toàn bộ Z tác dụng với Na dư, thu được 5,04 lít H₂ (đktc). Cô cạn dung dịch Y đun nóng chất rắn thu được với CaO cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 7,2 gam một chất khí. Giá trị của m là

A. 34,51.

B. 34,30.

C. 40,60.

D. 22,60.

Hiển thị đáp án

⇒ m = 36,9 + 15,4 - 0,45.40 = 34,3 (gam) ⇒ Đáp án B

Bài 6: X là tetra peptit Ala-Gly-Val-Ala, Y là tripeptit Val- Gly-Val. Đun nóng m gam hỗn hợp X và Y có tỷ lệ số mol nX: nY = 1: 3 vói 780 ml dung dịch NaOH 1M (vừa đủ), sau phản ứng kết thúc thu được dung dịch Z. Cô cạn dung dịch thu được 94,98 gam muối. m có giá trị là

A. 64,86 g.

B. 68,1g

C. 77,04 g.

D. 65,13 g.

Hiển thị đáp án

\

Gọi số mol X và Y lần lượt là a và 3a.

Hay 316a+273.3a+0,78.40 = 94,98+18.4a

⇒ a = 0,06 ⇒ m = 68,1 (gam) ⇒ Đáp án B

Bài 7: Hỗn hợp X gồm HCOOH và CH₃COOH (tỉ lệ mol 1: 1), hỗn hợp Y gồm CH3OH và C₂H₅OH (tỉ lệ mol 3: 2). Lấy 11,13 gam hỗn hợp X tác dụng hết với 7,52 gam hỗn hợp Y có xúc tác H₂SO₄ đặc, đun nóng. Khối lượng của este thu được là (biết hiệu suất các phản ứng este đều 75%)

A. 11,4345 g.

B. 10,89 g.

C. 14,52 g.

D. 11,616 g.

Hiển thị đáp án

Vậy m_este = 0,075 (46 + 60) + 0,09.32 + 0,06.46 - 0,15.18 = 10,89 (gam) ⇒ Đáp án B

Bài 8: Hỗn hợp X gồm ankin Y và H₂ có tỉ khối so với H₂ là 6,7. Dẫn X đi qua bột Ni nung nóng cho đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp Z có tỉ khối so với H₂ là 16,75. Công thức phân tử của Y là

A. C₄H₆.

B. C₅H₈.

C. C₃H₄.

D. C₂H₂.

Hiển thị đáp án

, nên có 2 trường hợp có thể xảy ra (do phản ứng xảy ra hoàn toàn):

+ TH1: Nếu ankin dư, H₂ hết thì ankin phải có khối lượng mol nhỏ hơn 33,5 và ankan tương ứng phải có khối lượng mol lớn hơn 33,5.

Khi đó không có ankin nào thỏa mãn

+ TH₂: Nếu ankin hết và H₂ dư thì hỗn hợp Z gồm H₂ và ankan C_nH_2n+2. Chọn 1 mol hỗn hợp X ban đầu

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_X = m_Z = 6,7.2 = 13,4 ⇒ n_Z = 0,4

⇒ n_{H2 pư} = 0,6

⇒ na_ankan = 0,5n_{H2 pư} = 0,3

⇒ Z chứa 0,1 mol H₂ nên 0,1.2+0,3 (14n+2) = 13,4

Tìm được n = 3 khi đó ankin cần tìm là C₃H₄. ⇒ Đáp án C

Bài 9: Cho 2,16 gam axit cacboxylic đơn chức X tác dụng hoàn toàn với dung dịch chứa 0,02 mol KOH và 0,03 mol NaOH. Cô cạn dung dịch thu được sau khi phản ứng kết thúc còn lại 3,94 gam chất rắn khan. Công thức của X là

A. CH₃-CH₂-COOH.

B. CH₂=CH-COOH.

C. CH C-COOH.

D. CH₃-COOH.

Hiển thị đáp án

, nên có 2 trường hợp có thể xảy ra (do phản ứng xảy ra hoàn toàn):

Bài 10: Tách nước hoàn toàn từ 25,8 gam hỗn hợp A gồm 2 ancol X và Y (MX < MY), sau phản ứng thu được hỗn hợp B gồm 2 anken kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Đốt cháy hoàn toàn B cần vừa đủ 1,8 mol O₂. Mặt khác nếu tách nước không hoàn toàn 25,8 gam A (ở 140°C, xt H₂SO₄ đặc), sau phản ứng thu được 11,76 gam hỗn hợp các ete. Biết hiệu suất ete hóa của Y là 50%. Hiệu suất ete hóa của X là

A. 35%.

B. 65%.

C. 60%.

D. 55%.

Hiển thị đáp án

Gọi công thức phân tử trung bình của X và Y là C_nH_2n+2O

, nên có 2 trường hợp có thể xảy ra (do phản ứng xảy ra hoàn toàn):