Home Hóa học Bài toán đốt cháy este

Bài toán đốt cháy este

by AdminTLH

A. Phương pháp giải Bài toán đốt cháy este

Phương pháp giải:

+ Este no, đơn chức, mạch hở:

CnH2nO2  \( \xrightarrow{+{{O}_{2}}}{{n}_{C{{O}_{2}}}}={{n}_{{{H}_{2}}O}} \)

+ Este không no có 1 nối đôi, đơn chức, mạch hở:

 \( {{C}_{n}}{{H}_{2n-2}}{{O}_{2}}\xrightarrow{+{{O}_{2}}}{{n}_{C{{O}_{2}}}}>{{n}_{{{H}_{2}}O}} \) và  \( {{n}_{este}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}-{{n}_{{{H}_{2}}O}} \)

+ Este no 2 chức, mạch hở:

 \( {{C}_{n}}{{H}_{2n-2}}{{O}_{4}}\xrightarrow{+{{O}_{2}}}{{n}_{C{{O}_{2}}}}>{{n}_{{{H}_{2}}O}} \) và  \( {{n}_{este}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}-{{n}_{{{H}_{2}}O}} \)

B. Các dạng bài tập thường gặp

Ví dụ 1. (KA – 2011) Đốt cháy hoàn toàn 0,11 gam một este X (tạo nên từ một axit cacboxylic đơn chức và một ancol đơn chức) thu được 0,22 gam CO2 và 0,09 gam H2O. Số este đồng phân của X là:

A. 2

B. 5

C. 6                                   

D. 4

Đáp án D.

Ta có: \({{n}_{C{{O}_{2}}}}={{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,005\text{ }mol\) \(\Rightarrow \) este no, đơn chức.

 \( {{C}_{n}}{{H}_{2n}}{{O}_{2}}\xrightarrow{+{{O}_{2}}}nC{{O}_{2}}+n{{H}_{2}}O  \)

(14n + 32) g              n mol

0,11 g                          0,005 mol

 \( \Rightarrow n=4 \) \( \Rightarrow \)  CTPT: C4H8O2.

Các đồng phân este:

HCOOCH(CH3)CH3; HCOOCH2CH2CH3; CH3COOC2H5; C2H5COOCH3.

Ví dụ 2. (KB – 2011) Hỗn hợp X gồm vinyl axetat, metyl axetat và etyl fomat. Đốt cháy hoàn toàn 3,08 gam X, thu 2,16 gam H2O. Phần trăm số mol của vinyl axetat trong X là:

A. 25%

B. 27,92%                        

C. 72,08%                        

D. 75%

Đáp án A.

\(\left. \begin{align}  & Vinyl\text{ }axetat:C{{H}_{3}}COOCH=C{{H}_{2}} \\  &Metyl\text{ }axetat:C{{H}_{3}}COOC{{H}_{3}} \\  & Etyl\text{ }fomat:HCOO{{C}_{2}}{{H}_{5}} \\ \end{align} \right\}\)

\(\Rightarrow \) Công thức chung của 3 este là CxH6O2.

Ta có:  \( {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,12\text{ }mol  \)

Phản ứng đốt cháy:

CxH6O2  \( \xrightarrow{+{{O}_{2}}} \)xCO2 + 3H2O

0,04                      0,04x        0,12

Ta có:  \( {{M}_{X}}=\frac{3,08}{0,04}=77 \) \( \Rightarrow 12x+38=77\Rightarrow x=3,25 \)

Vậy:  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,04x=0,04.3,25=0,13\text{ }mol  \)

+ Trong hỗn hợp trên, CH3COOCH3 và HCOOC2H5 trong cấu tạo có 1 liên kết  \( \pi \)  (giống anken) còn CH3COOCH=CH2 trong cấu tạo có 2 liên kết  \( \pi \)  (giống ankin)  \( \Rightarrow \)  đốt cháy hỗn hợp 3 chất trên ta được:

 \( {{n}_{vinyl\text{ }axetat}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}-{{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,01\text{ }mol  \)

 \( \Rightarrow \text{% }{{n}_{vinyl\text{ }axetat}}=\frac{0,01}{0,04}.100\text{ %}=25 \text{%} \)

Ví dụ 3. Đốt cháy hoàn toàn 1,48 gam este A thu được 2,64 gam CO2 và 1,08 gam H2O. CTPT của A là:

A. C2H4O2

B. C3H6O2

C. C3H4O2                        

D. C4H8O2

Đáp án B.

Ta có:  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}=\frac{2,64}{44}=0,06\text{ }mol  \);  \( {{n}_{{{H}_{2}}O}}=\frac{1,08}{18}=0,06\text{ }mol  \)

Ta thấy:  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}={{n}_{{{H}_{2}}O}} \) \( \Rightarrow \)  A là este no, đơn chức, mạch hở.

 \( {{C}_{n}}{{H}_{2n}}{{O}_{2}}\xrightarrow{+{{O}_{2}}}nC{{O}_{2}}+n{{H}_{2}}O  \)

 \( \frac{0,06}{n} \)                            0,06

 \( \Rightarrow \frac{0,06}{n}\left( 14m+32 \right)=1,48\Rightarrow n=3 \)

 \( \Rightarrow  \) CTPT là C3H6O2.

Ví dụ 4. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một chất hữu cơ X cần 4,48 lít khí oxi (đktc) thu được \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}:{{n}_{{{H}_{2}}O}}=1:1 \). Biết rằng X tác dụng với dung dịch NaOH tạo ra hai chất hữu cơ. CTCT của X là:

A. CH3COOH

B. HCOOCH3

C. CH3COOC2H5            

D. C2H5COOCH3

Đáp án B.

X tác dụng với NaOH tạo ra hai chất hữu cơ  \( \Rightarrow  \) X là este.

Đốt cháy X  \( \to {{n}_{C{{O}_{2}}}}:{{n}_{{{H}_{2}}O}}=1:1 \) \( \Rightarrow \)  X là este no đơn chức mạch hở.

Gọi công thức tổng quát của X là CnH2nO2.

Ta có:

 \( {{n}_{{{O}_{2}}}}=\frac{4,48}{22,4}=0,2\text{ }mol  \)

 \( {{C}_{n}}{{H}_{2n}}{{O}_{2}}+\frac{3n-2}{2}{{O}_{2}}\xrightarrow{{}}nC{{O}_{2}}+n{{H}_{2}}O  \)

Theo đề bài, ta có:  \( \frac{{{n}_{{{O}_{2}}}}}{{{n}_{X}}}=\frac{\frac{3n-2}{2}}{1}=\frac{0,2}{0,1}=2\Rightarrow n=2 \)

Vậy X là C2H4O2 có CTCT: HCOOCH3

Ví dụ 5. Đốt cháy hoàn toàn este no, đơn chức X thu được 13,2 gam CO2 và m gam H2O. Vậy m có giá trị là:

A. 3,6 gam

B. 5,4 gam

C. 7,2 gam                        

D. 2,7 gam

Đáp án B.

Do este no, đơn chức nên  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}={{n}_{{{H}_{2}}O}}\Rightarrow {{m}_{{{H}_{2}}O}}=\frac{13,2}{44}.18=5,4\text{ }g  \)

Ví dụ 6. Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam một este X thu được 13,2 gam CO2 và 5,4 gam nước. Biết rằng X tráng gương được. CTCT của X là:

A. HCOOC2H5

B. HCOOCH3

C. CH3COOC2H5            

D. CH3COOCH3

Đáp án A.

Ta có:  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}=\frac{13,2}{44}=0,3\text{ }mol  \);  \( {{n}_{{{H}_{2}}O}}=\frac{5,4}{18}=0,3\text{ }mol  \)

 \( \Rightarrow  \) X là este no đơn chức, mạch hở có CTTQ: CnH2nO2.

 \( {{C}_{n}}{{H}_{2n}}{{O}_{2}}+\frac{3n-2}{2}{{O}_{2}}\to nC{{O}_{2}}+n{{H}_{2}}O  \)

(14n + 32)g                   n mol

7,4 g                              0,3 mol

Ta có tỉ lệ:  \( \frac{14n+32}{7,4}=\frac{n}{0,3}\Rightarrow n=3 \)

Vậy CTPT của X là C3H6O2.

Vì X tham gia tráng gương  \( \Rightarrow  \) X có CTCT HCOOC2H5

Ví dụ 7. Đốt cháy hoàn toàn 0,01 mol este đơn chức E thu được 0,896 lít CO2 (đktc) và 0,75 gam H2O. Vậy tên của E có thể là:

A. Etyl axetat

B. Vinyl axetat                 

C. Vinyl fomiat                

D. Metyl axetat

Đáp án B.

Gọi CTTQ của este là CxHyO2.

Ta có:  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,04\text{ }mol  \);  \( {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,03\text{ }mol  \)

Ta thấy:  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}>{{n}_{{{H}_{2}}O}} \) \( \Rightarrow \)  este không no, đơn chức.

 \( {{C}_{x}}{{H}_{y}}{{O}_{2}}+\left( x+\frac{y}{4}-1 \right){{O}_{2}}\to xC{{O}_{2}}+\frac{y}{2}{{H}_{2}}O  \)

1                                                        x             \( \frac{y}{2} \)       (mol)

0,01                                               0,04          0,03

 \( \Rightarrow \left\{ \begin{align}  & x=4 \\  & y=6 \\ \end{align} \right. \) \( \Rightarrow \)  CTPT: C4H6O2.

Ví dụ 8. Đốt cháy a mol một este A của axit acrylic với ancol no, đơn chức thu được 2,64 gam CO2 và 0,81 gam H2O. a có giá trị là:

A. 0,01 mol

B. 0,015 mol

C. 0,02 mol                      

D. 0,06 mol

Đáp án B.

Vì A là este của ancol no, đơn chức với axit acrylic (CH2=CH-COOH) nên A có công thức tổng quát là  \( {{C}_{n}}{{H}_{2n-2}}{{O}_{2}} \) ( \( n\ge 4 \))

 \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,06\text{ }mol  \);  \( {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,045\text{ }mol  \)

 \( {{C}_{n}}{{H}_{2n-2}}{{O}_{2}}+\frac{3n-2}{2}{{O}_{2}}\to nC{{O}_{2}}+(n-1){{H}_{2}}O  \)

A                                                   an               a(n-1)

Ta có: \({{n}_{C{{O}_{2}}}}-{{n}_{{{H}_{2}}O}}=an-(an-a)=a\)

\(\Rightarrow a=0,06-0,045=0,015\text{ }mol\)

Lưu ý: Từ đây có thể xác định được A:  \( n=\frac{an}{a}=\frac{0,06}{0,015}=4 \)

 \( \Rightarrow  \) A:C4H6O2.

Ví dụ 9. (CĐ – 2011) Este X no, đơn chức, mạch hở, không có phản ứng tráng bạc. Đốt cháy 0,1 mol X rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch nước vôi trong có chứa 0,22 mol Ca(OH)2 thì vẫn thu được kết tủa. Thủy phân X bằng dung dịch NaOH thu được 2 chất hữu cơ có số nguyên tử cacbon trong phân tử bằng nhau. Phần trăm khối lượng của oxi trong X là:

A. 43,24%

B. 53,33%

C. 37,21%                        

D. 36,36%

Đáp án D.

Theo giả thiết đốt cháy 0,1 mol X rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch nước vôi trong có chứa 0,22 mol Ca(OH)2 thì vẫn thu được kết tủa chứng tỏ  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}<2{{n}_{Ca{{(OH)}_{2}}}}=0,44 \)

Vì 2CO2 + Ca(OH)2  \( \to  \) Ca(HCO3)2

Vậy số nguyên tử C trong X  \( <\frac{0,44}{0,1}=4,4 \)

+ Thủy phân X bằng dung dịch NaOH thu được 2 chất hữu cơ có số nguyên tử cacbon trong phân tử bằng nhau chứng tỏ X là HCOOCH3 hoặc CH3COOC2H5. Vì X không phản ứng tráng bạc \( \Rightarrow \)  X phải là CH3COOC2H5.

 \( \Rightarrow \text{% }{{m}_{O}}=\frac{32}{88}.100\text{ %}=36,36\text{ %}\)

Ví dụ 10. (KB – 2009) Hỗn hợp X gồm hai este no, đơn chức, mạch hở. Đốt cháy hoàn toàn một lượng X cần dùng vừa đủ 3,976 lít O2 (đktc), thu được 6,38 gam CO2. Mặt khác, X tác dụng với dung dịch NaOH, thu được một muối và hai ancol là đồng đẳng kế tiếp. Công thức phân tử của hai este trong X là:

A. C2H4O2 và C3H6O2

B. C3H4O2 và C4H6O2

C. C3H6O2 và C4H8O2     

D. C2H4O2 và C5H10O2.

Đáp án C.

Ta có:  \( {{n}_{{{O}_{2}}}}=\frac{3,976}{22,4}=0,1775\text{ }mo\operatorname{l} \);  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}=\frac{6,38}{44}=0,145\text{ m}ol  \)

Phương trình phản ứng cháy:

 \( {{C}_{{\bar{n}}}}{{H}_{2\bar{n}}}{{O}_{2}}+\frac{3\bar{n}-2}{2}{{O}_{2}}\xrightarrow{{}}\bar{n}C{{O}_{2}}+\bar{n}{{H}_{2}}O  \)

                        \( \frac{3\bar{n}-2}{2} \)                    \( \bar{n} \)

                         0,1775                   0,145

\(\Rightarrow \frac{3\bar{n}-2}{2}.0,145=\bar{n}.0,1775\)\(\Rightarrow \bar{n}=3,625\)

Ví dụ 11. (KB – 2008) Khi đốt cháy hoàn toàn một este no, đơn chức thì số mol CO2 sinh ra bằng số mol O2 đã phản ứng. Tên gọi của este là:

A. metyl fomiat

B. Etyl axetat

C. Propyl axetat               

D. Metyl axetat

Đáp án A.

Gọi công thức phân tử của este no, đơn chức là CnH2nO2.

 \( {{C}_{n}}{{H}_{2n}}{{O}_{2}}+\frac{3n-2}{2}{{O}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{O}}}nC{{O}_{2}}+n{{H}_{2}}O  \)

Theo đề bài, ta có:  \( \frac{3n-2}{2}=n  \)

 \( \Rightarrow  \) CTPT của este no, đơn chức là C2H4O2

 \( \Rightarrow  \) CTCT là HCOOCH3: metyl fomiat

Ví dụ 12. (CĐ – 2010) Hỗn hợp Z gồm hai este X và Y tạo bởi cùng một ancol và hai axit cacboxylic kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng (MX < MY). Đốt cháy hoàn toàn m gam Z cần dùng 6,16 lít khí O2 (đktc), thu được 5,6 lít khí CO2 (đktc) và 4,5 gam H2O. Công thức este X và giá trị của m tương ứng là:

A. CH3COOCH3 và 6,7

B. HCOOC2H5 và 9,5

C. HCOOCH3 và 6,7

D. (HCOO)2C2H4 và 6,6

Đáp án C.

Ta có:  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,25\text{ m}ol  \);  \( {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,25\text{ }mol  \)  \( \Rightarrow  \)X, Y là 2 este no, đơn chức RO2

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:  \( m=\frac{5,6}{22,4}.44+4,5-\frac{6,16}{22,4}.32=6,7\text{ }g  \)

Áp dụng bảo toàn nguyên tố oxi:  \( {{n}_{este}}=0,25+\frac{1}{2}.0,25-0,275=0,1\text{ }mol  \)

 \( \Rightarrow  \) Số nguyên tử  \( \bar{C}=2,5 \)

 \( \Rightarrow  \) X: C2H4O2  \( \Rightarrow  \) CTCT: HCOOCH3; Y : C3H6O2  \( \Rightarrow  \) CTCT: CH3COOCH3.

Ví dụ 13. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 2 este no đơn chức ta thu được 1,8 gam H2O. Thủy phân hoàn toàn hỗn hợp 2 este trên ta thu được hỗn hợp Y gồm một ancol và axit. Nếu đốt cháy ½ hỗn hợp Y thì thể tích CO2 thu được (đktc) là:

A. 2,24 lít

B. 3,36 lít

C. 1,12 lít                         

D. 4,48 lít

Đáp án C.

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố C, ta có:

nC (trong este no, đơn chức) = nC (trong axit + ancol)

 \( \Rightarrow  \)  \( {{n}_{C{{O}_{2}}}} \) (sinh ra do đốt axit + ancol)  \(={{n}_{C{{O}_{2}}}} \)(sinh ra do đốt este).

Mà khi đốt cháy este no, đơn chức ta luôn có:

 \( {{n}_{C{{O}_{2}}}}={{n}_{{{H}_{2}}O}}=\frac{1,8}{18}=0,1\text{ }mol  \)

Vậy: đốt  \( \frac{1}{2} \) hỗn hợp Y  \( \Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}}}=\frac{0,1}{2}=0,05\text{ }mol  \)

 \( \Rightarrow {{V}_{C{{O}_{2}}}}=0,05.22,4=1,12\text{ }(l) \)

Ví dụ 14. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một este no đơn chức, cần vừa đủ V lít O2 (ở đktc), thu được 0,3 mol CO2 và 0,2 mol H2O. Giá trị của V là:

A. 8,96 lít

B. 11,2 lít

C. 6,72 lít                         

D. 4,48 lít

Đáp án C.

Este no, đơn chức có 2 nguyên tử oxi nên có thể đặt RO2. Vậy áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố oxi, ta có:

 \( {{n}_{O(R{{O}_{2}})}}+{{n}_{O(C{{O}_{2}})}}={{n}_{O(C{{O}_{2}})}}+{{n}_{O({{H}_{2}}O)}} \) \( \Leftrightarrow 0,1.2+{{n}_{O(p\text{})}}=0,3.2+0,2.1 \)

 \( \Rightarrow {{n}_{O(p\text{})}}=0,6\text{ }mol\Rightarrow {{n}_{{{O}_{2}}}}=0,3\text{ }mol  \) \( \Rightarrow {{V}_{{{O}_{2}}}}=6,72\text{ }(l) \)

Ví dụ 15. (KA – 2010) Đốt cháy hoàn toàn một este đơn chức, mạch hở X ( phân tử có số liên kết π nhỏ hơn 3), thu được thể tích khí CO2 bằng 6/7 thể tích khí O2 đã phản ứng (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện). Cho m gam X tác dụng hoàn toàn với 200 ml dung dịch KOH 0,7M thu được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được 12,88 gam chất rắn khan. Giá trị của m là:

A. 7,20

B. 6,66

C. 8,88                             

D. 10,56

Đáp án C.

Đặt công thức của X là  \( {{C}_{n}}{{H}_{2n-2k}}{{O}_{2}},k\le 1 \)

\({{C}_{n}}{{H}_{2n-2k}}{{O}_{2}}+\frac{3n-k-2}{2}{{O}_{2}}\xrightarrow{{}}nC{{O}_{2}}+(n-k){{H}_{2}}O\)

Ta có: \(n=\frac{6}{7}.\frac{3n-k-2}{2}\)

 \( \Rightarrow 2n=3k+6 \). Vì  \( k\le 1 \) nên n chỉ có thể bằng 3 với k = 0.

Công thức phân tử của X là C3H6O2.

Công thức cấu tạo là RCOOR’. R chỉ có thể là H hoặc CH3.

RCOOR’ + KOH  \( \xrightarrow{{}} \) RCOOK + R’OH

x                   x                     x                              (mol)

Ta có:  \( \left( R+83 \right)x+56\left( 0,14-x \right)=12,88 \) \( \Rightarrow x=\frac{5,04}{R+27} \)

Với R = 1 thì x = 0,18 > 0,14 (loại)

R = 15 thì x = 0,12 (nhận)

 \( \Rightarrow m=0,12.74=8,88\text{ }g  \)

 

Thông Tin Hỗ Trợ Thêm!

Related Posts

Leave a Comment

error: Content is protected !!