Phương pháp giải bài toán trọng tâm về đốt cháy este môn Hóa lớp 12 năm 2021 – 2022

1.1. Quan hệ số mol

– Bảo toàn nguyên tố: \(\left\langle \begin{array}{l} {n_C} = {n_{C{O_2}}}\\ {n_H} = {n_{{H_2}O}} \times 2\\ n_O^X + {n_{{O_2}}} \times 2 = {n_{C{O_2}}} \times 2 + {n_{{H_2}O}} \times 1 \end{array} \right.\)

– Este no, đơn chức, mạch hở C_nH_2nO₂ (n \( \ge \)2)→ nCO₂ + nH₂O \( \leftrightarrow {n_{C{O_2}}} = {n_{{H_2}O}}\)

– Với este bất kì C_nH_{2n + 2 – 2k}O_z \( \to n{ & _{C{O_2}}} - {n_{{H_2}O}} = {n_X} \times (k - 1)\)

Ví dụ. Este không no (1C=C), đơn chức, mạch hở C_nH_2nO₂ (n \( \ge \)3) \( \to n{ & _{C{O_2}}} - {n_{{H_2}O}} = {n_{{C_n}{H_{2n - 2}}{O_2}}}\)

1.2. Quan hệ khối lượng

– Bảo toàn khối lượng: \(\left\langle \begin{array}{l} {m_X} + {m_{{O_2}(pu)}} = {m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}}\\ {m_X} = 12{n_{C{O_2}}} + 2{n_{{H_2}O}} + 16n_O^X \end{array} \right.\)

– Cần phân biệt rõ hai thông tin ^"khối lượng bình^" và ^"khối lượng dung dịch^", cũng như ^"độ tăng khối lượng dung dịch^" với ^"độ giảm dung dịch^"

Mô hình bài toán: Sản phẩm \(\left\{ \begin{array}{l} C{O_2}\\ {H_2}O \end{array} \right. \to \left| \begin{array}{l} {\rm{ }}{{\rm{m}}_{bi nh{\rm{ tang}}}} = {m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}}\\ {{\rm{m}}_{dd(tr)}} + ({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}}) = {m_{dd(s)}} + {m_ \downarrow } \end{array} \right.\)

\(\to \Delta {m_{dd}} = {m_{dd(s)}} - {m_{dd(tr)}} = ({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}}) - {m_ \downarrow } \to \left[ \begin{array}{l} \Delta {m_{dd}} > 0 \to \Delta {m_{dd{\rm{ tang}}}} = ({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}}) - {m_ \downarrow }\\ {\rm{ }}\Delta {m_{dd}} < 0 \to \Delta {m_{dd{\rm{ giam}}}} = {m_ \downarrow } - ({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}}) \end{array} \right.\)

1.3. Kĩ thuật quy đổi

- Hướng 1: Quy đổi về chất đầu dãy đồng đẳng

Ví dụ. Este no, đơn chức mạch hở C_nH_2nO₂ → h² \(\left\{ \begin{array}{l} HCOOC{H_3}\\ C{H_2} \end{array} \right.\)

- Hướng 2: Quy đổi thành các cụm nguyên tố

Ví dụ. Este không no (1C=C), đơn chức, mạch hở C_nH_2n–2O₂ → \(\to \left\{ \begin{array}{l} {\rm{COO}}\\ C{H_2} \end{array} \right.\)

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 10 ml một este cần dùng hết 45 ml O₂, thu được V_CO2: V_H2O = 4 : 3. Ngưng tụ sản phẩm cháy thấy thể tích giảm 30 ml. Các thể tích đo ở cùng điều kiện. Công thức của este đó là:

A. C₈H₆O₄

B. C₄H₆O₂.

C. C₄H₈O₂

D. C₄H₆O₄.

Hướng dẫn giải

Ngưng tụ sản phẩm cháy thì thể tích giảm đi 30 ml. Đây chính là thể tích của nước.

Ta có V_H2O = 30 ml suy ra V_CO2= 40 ml

Đặt công thức của este X là C_xH_yO_z

Phương trình đốt cháy:

C_xH_yO_z + (x + y/4 – z/2) O₂ → x CO₂+ y/2 H₂O

10 ml →10(x+ y/4-z/2)                10x    10.y/2 ml

Vậy V_CO2 = 10x = 40 ml

=> x = 4.

V_H2O = 10.y/2= 30

=> y = 6

V_O2 = 10.(x + y/4 - z/2) = 45 ml

=> z = 2

Vậy công thức phân tử của este X là C₄H₆O₂

Ví dụ 2: 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.

Hướng dẫn giải

X tạo nên từ một axit cacboxylic đơn chức và một ancol đơn chức nên este X là este đơn chức mạch hở.

Mặt khác n_CO2= n_H2O= 0,005 mol

Đặt công thức este X là C_nH_2nO₂ (n≥2), có số mol là a mol

CnH_2nO₂ + (3n-2)/2 O₂ → nCO₂+ nH₂O

a →                                    an mol

Ta có: m_X= a.(14n + 32)= 0,11 gam ; n_CO2 = an= 0,005 mol

Suy ra a= 0,00125 và n= 4.

Vậy công thức phân tử của este X là C₄H₈O₂.

Các đồng phân của X là

HCOOCH₂CH₂CH₃ ; HCOOCH(CH₃)CH₃ ; CH₃COOCH₂CH₃ ; CH₃CH₂COOCH₃.

Ví dụ 3. Đốt cháy hoàn toàn 3,42 gam hỗn hợp gồm axit acrylic, vinyl axetat, metyl acrylat và axit oleic, rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂ (dư). Sau phản ứng thu được 18 gam kết tủa và dung dịch X. Khối lượng X so với khối lượng dung dịch Ca(OH)₂ ban đầu đã thay đổi như thế nào?

A. Tăng 2,70 gam.         

B. Giảm 7,74 gam.

C. Tăng 7,92 gam.         

D. Giảm 7,38 gam.

Hướng dẫn giải 

Công thức chung của các chất trên là C_nH_2n-2O₂

C_nH_{2n – 2}O₂+ 1,5(n-1)O₂ → nCO₂ + (n-1)H2O

n_CO2= n_{kết tủa} = 0,18 mol

Gọi x là số mol của H₂O => nO₂ phản ứng = 3x/2

Bảo toàn khối lượng ta có: m_hh+ m_O2 = m_CO2 + m_H2O

=> 3,42 + 3x/2.32 = 44.0,18 + 18x => x = 0,15 mol

m_CO2 + m_H2O = 10,62 gam < m kết tủa

=> m_{dd giảm} = 18 – 10,62 = 7,38 gam

Ví dụ 4: Đốt cháy 6 gam este E thu được 4,48 lít CO₂ (đktc) và 3,6 gam H₂O. Biết E có phản ứng tráng gương với dung dịch AgNO₃/NH₃. Công thức cấu tạo của E là:

A. CH₃COOCH₂CH₂CH₃     

B. HCOOCH₂CH₂CH₃.

C. HCOOC₂H₅.                   

D. HCOOCH₃.

Hướng dẫn giải

n_CO2 = 0,2 mol; n_H2O= 0,2 mol

=> n_CO2 = n_H2O=> Y là este no, đơn chức, mạch hở

Đặt CTTQ của Y là CnH_2nO₂

PT: CnH_2nO₂+ O₂ → nCO₂ + nH₂O

14n+32 (g)             n (mol)

6 (g)                       0,2 (mol)

=> (14n +32).0,2 = 6n => n = 2

=> CTPT của Y: C₂H₄O₂

=> CTCT của Y: HCOOCH₃

Ví dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X chỉ chứa nhóm chức este ta thu được 4.48 lít CO₂ (đktc) và 3,6 gam H₂O. CTPT của este X có thể là:

A. C₆H₈O₂         

B. C₄H₈O₄               

C. C₂H₄O₂           

D. C₃H₆O₂

Hướng dẫn giải 

Gọi CTPT Este:C_nH_2nO₂ (n≥2)

n_CO2 = 4,48/22,4 = 0,2 mol

Bảo toàn nguyên tố C: 0,2 = 0,1.n =>n = 2

=>Este: C₂H₄O₂

Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hỗn hợp hai este X, Y, đơn chức, no, mạch hở cần 3,976 lít oxi (đktc) thu được 6,38 gam CO₂. Cho lượng este này tác dụng vừa đủ với KOH thu được hỗn hợp hai ancol kế tiếp và 3,92 gam muối của một axit hữu cơ. Công thức cấu tạo của X, Y lần lượt.

Hướng dẫn giải 

Đặt công thức chung của X, Y là C_nH_2nO₂

C_nH_2nO₂+ (3n/2-1) O₂ → nCO₂+ nH₂O

Đặt n_X = a mol ; n_O2= a(1,5n-1) = 0,1775 mol; n_CO2 = an = 0,145 mol

→ a = 0,04 mol và n = 3,625

Do cho lượng este này tác dụng vừa đủ với KOH thu được hỗn hợp hai ancol kế tiếp và 3,92 gam muối của một axit hữu cơ → Hai este đồng đẳng kế tiếp nhau → X và Y là C₃H₆O₂ và C₄H₈O₂

Đặt công thức chung của 2 etse là RCOOR’

RCOOR’ + KOH → RCOOK + R’OH

0,04                0,04 mol

→ M_RCOOK= 3,92/ 0,04 = 98 → M_R = 15→ R là CH₃

→ X và Y là CH₃COOCH₃ và CH₃COOC₂H₅

Đáp án C

3. Bài tập tự luyện

Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp các este của C₃H₆O₂ và C₄H₈O₂ thu được 8,96 lít CO₂ (đktc) và m gam nước. Giá trị của m là:

A. 0,4.                                  B. 3,6.                              C. 0,8.                              D. 7,2.

Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol este thu được 19,8 gam CO₂ và 0,45 mol H­₂O. Công thức phân tử este là:

A. C₂H₄O₂.                           B. C₄H₈O₂.                      C. C₅H₁₀O₂.                     D. C₃H₆O₂.

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 7,8 gam este X thu được 11,44 gam CO₂ và 4,68 gam H₂O. Công thức phân tử của este là:

A. C₄H₈O₂.                           B. C₂H₄O₂.                      C. C₄H₈O₄.                      D. C₃H₆O₂.

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn 3,7 gam một este X thu được 3,36 lít khí CO₂ (đktc) và 2,7 gam nước. Công thức phân tử của X là:

A. C₅H₈O₂.                           B. C₂H_4­O₂.                      C. C₃H₆O₂.                      D. C₄H₈O₂.

Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn 13,0 gam este X. Sản phẩm thu được gồm 30,8 gam CO₂ và 12,6 gam nước. Công thức phân tử của X là:

A. C₇H₁₂O₂.                          B. C₆H₁₂O₂.                     C. C₅H₈O₂.                      D. C₇H₁₄O₂.

Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam một este no, đơn chức, mạch hở E thu được 4,48 lít CO₂ (ở đktc). Công thức của este đó là:

A. C₅H₁₀O₂.                          B. C₂H₄O₂.                      C. C₄H₈O₂.                      D. C₃H₆O₂.

Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn 2,96 gam este X no, đơn chức, mạch hở thu được 2,688 lít khí CO₂ (ở đktc). Công thức phân tử của X là:

A. C₅H₁₀O₂.                          B. C₂H₄O₂.                      C. C₄H₈O₂.                      D. C₃H₆O₂.

Câu 8: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol este (no, đơn chức, mạch hở) với lượng oxi vừa đủ, thu được CO₂ và H₂O có khối lượng là 24,8 gam. Công thức phân tử của X là

A. C₄H₈O₂                            B. C₂H₄O₂                       C. C₃H₆O₂                       D. C₅H₁₀O₂

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai este no, đơn chức, mạch hở cần dùng 30,24 lít O₂ (đktc), sau phản ứng thu được 48,4 gam CO₂. Giá trị của m là

A. 68,2                                 B. 25,0                             C. 19,8                             D. 43,0

Câu 10: Để đốt cháy hết 1,62 gam hỗn hợp hai este đơn chức, no, mạch hở đồng đẳng kế tiếp cần vừa đủ 1,904 lít oxi (đktc). Công thức phân tử của hai este là

A. C₄H₈O₂ và C₃H₆O₂.         B. C₄H₈O₂ và C₅H₁₀O₂.   C. C₂H₄O₂ và C₃H₆O₂.    D. C₂H₄O₂ và C₅H₁₀O₂.

---(Nội dung đầy đủ, chi tiết từ câu 11 đến câu 25 của tài liệu các em vui lòng xem Online hoặc Đăng nhập vào HOC247 đề tải về máy)---

ĐÁP ÁN PHẦN LUYỆN TẬP

1D	2D	3B	4C	5D
6C	7D	8A	9B	10A
11A	12B	13B	14B	15A
1A	17A	18B	19B	20D
21C	22A	23D	24D	25D

 

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Phương pháp giải bài toán trọng tâm về đốt cháy este môn Hóa lớp 12 năm 2021 – 2022. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số tư liệu cùng chuyên mục sau:

• Chuyên đề giải một số dạng bài tập Este – Lipit môn Hóa học 12 năm 2021-2022
• Phương pháp giải dạng bài tập chuyên đề Este – Lipit môn Hóa học 12 năm 2021

Thi online

• 40 câu trắc nghiệm chủ đề Este - Lipit môn Hóa học lớp 12