Hoá học 11 Nâng cao - Bài 62: Luyện tập Axit Cacboxylic

  1. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪

    Câu 1 trang 259 SGK Hóa học 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
    Chú ý: mỗi cụm từ có thể dùng nhiều lần.
    Lời giải:
    Nhóm cacboxyl được tạo bởi nhóm cacboxyl và nhóm hiđroxyl.




    Bài 2 trang 260 SGK Hóa học 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.
    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 nhiệt độ sôi cao hơn anđehit có số C tương ứng vì axit tạo được liên kết hiđro với nước, giúp nó phân bón tốt trong nước.




    Câu 3 trang 260 SGK Hóa học 11 Nâng cao.
    a) Hãy nêu những phản ứng ở gốc hiđrocacbon của axit cacboxylic, cho thí dụ minh họa ?
    b) Hãy nêu các phản ứng ở gốc hiđrocacbon của axit cacboxylic, cho thí dụ minh họa ?

    Giải
    a) Những phản ứng ở nhóm axit cacboxylic. Xét \(C{H_3}{\rm{COO}}H\)
    Với thuốc thử màu: Làm quỳ tím hóa đỏ.
    - Tác cụng với một số kim loại giải phóng \({H_2}\):
    \(2C{H_3}{\rm{COO}}H + 2Na \to C{H_3}{\rm{COO}}Na + {H_2} \uparrow \)
    - Tác dụng với bazơ, oxit bazơ:
    \(\eqalign{ & C{H_3}{\rm{COO}}H + NaOH \to C{H_3}{\rm{COO}}Na + {H_2}O \cr & C{H_3}{\rm{COO}}H + CaO \to {(C{H_3}{\rm{COO)}}_2}Ca + {H_2}O \cr} \)
    - Tác dụng với muối của axit yếu hơn:
    \(2C{H_3}{\rm{COO}}H + CaC{O_3} \to {(C{H_3}{\rm{COO)}}_2}Ca + C{O_2} \)
    \(+ {H_2}O\)
    - Tác dụng với ancol (phản ứng este hóa):
    [​IMG]
    b) Phản ứng ở gốc axit
    - Phản ứng thế gốc hiđrocacbon (phản ứng thế H ở cacbon\(\alpha \))
    [​IMG]
    - Phản ứng cộng vào gốc không no
    [​IMG]
    [​IMG]





    Câu 4 trang 260 SGK Hóa học 11 Nâng cao.
    a) Hãy nêu phương pháp chung điều chế axit cacboxylic
    b) Hãy nêu phương trình hóa học của phản ứng điều chế chế axit axetic trong công nghiệp đi từ metanol, từ etilen và axetilen. Hiện nay người ta sử dụng phương pháp nào là chính, vì sao ?

    Giải
    a) Phương pháo chung để điều chế axit caboxylic: Oxi hóa anđehit, ancol bậc một, đồng đẳng benzen, 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 haowcj hợp chất cơ magie tồi cho tác dụng với \(C{O_2}\) và thủy phân.
    b) Điều chế \(C{H_3}{\rm{COO}}H\) trong công nghiệp:
    [​IMG]
    Phương pháp điều chế \(C{H_3}{\rm{COO}}H\) chính hiện nay là đi từ \(C{H_3}OH\) và \(CO\). Cac shoas chất này được điều chế từ \(C{H_4}\) có sẵn trong khí thiên nhiên và khí dầu mỏ.




    Câu 5 trang 260 SGK Hóa học 11 Nâng cao. Vì sao axit axetic được sản xuất nhiều hơn so với các axit hữu cơ khác ?
    Giải
    \(C{H_3}{\rm{COO}}H\) được sản xuất nhiều hơn vì nó có nhiều tác dụng: Làm nguyên liệu để tổng hợp thuốc diệt cỏ 2,4-D, este, xenlulozơ axetat,…




    Câu 6 trang 260 SGK Hóa học 11 Nâng cao. Hãy phân biệt các chất trong các nhóm sau:
    a) Etyl axetat, fomalin, axit axetic và etanol.
    b) Các dung dịch: axetanđehit, glixerol, axit acrylic và axit axetic.

    Giải
    a) Dùng quỳ tím nhận biết được \(C{H_3}{\rm{COO}}H\) vì làm quỳ tím hóa đỏ.
    Dùng phản ứng tráng gương nhận biết được fomalin vì tạo kết tủa Ag
    [​IMG]
    Dùng Na nhận biết được \({C_2}{H_5}OH\) vì sủi bọt khí \({H_2}\). Mẫu còn lại là etyl axetat
    \(2{C_2}{H_5}OH + 2Na \to 2{C_2}{H_5}OHNa + {H_2} \uparrow \)
    b) Dùng quỳ tím nhận được hai nhóm hóa chất sau: Nhóm làm quỳ tím hóa đỏ là \(C{H_2} = CHCOOH\) và \(C{H_3}{\rm{COO}}H\) (nhóm I), nhóm không làm đổi màu quỳ tím là \(C{H_3}CHO\) và \({C_3}{H_8}{O_3}\) (nhóm II)
    - Nhóm I: Dùng dung dịch \(B{r_2}\) nhận biết được \(C{H_2} = CHCOOH\) vì làm mất màu dung dịch \(B{r_2}\), mẫu còn lại là \(C{H_3}{\rm{COO}}H\)
    [​IMG]
    - Nhóm II: Dùng phản ứng tráng gương nhận biết được \(C{H_3}CHO\) vì tạo ra kết tủa Ag. Mẫu còn lại là \({C_3}{H_8}{O_3}\)
    [​IMG]




    Câu 7 trang 260 SGK Hóa học 11 Nâng cao. Cho nước brom vào hỗn hợp phenol và axit axetic, đến khi ngừng mất màu nước brom thì lọc và thu được 33,1 g kết tủa trắng. Để trung hòa phần nước lọc, cần dùng hết 248 ml dung dịch NaOH ( \(D = 1,11g/{m^3}\)). Xác định thành phần phần trăm hỗn hợp ban đầu.
    Giải
    Số mol \(NaOH:{{248.1,11} \over {40.100}}.10 = 0,69\) mol; số mol kết tủa: \({{33,1} \over {331}} = 0,1\) mol
    \({C_6}{H_5}OH + 3B{r_2} \to {C_6}{H_2}OHB{r_3} \downarrow + 3HBr\) (1)
    0,1 \( \leftarrow \) 0,1 \( \to \) 0,3
    Phần nước lọc gồm HBr 0,3 mol: \(C{H_3}{\rm{COO}}H\)
    \(HBr + NaOH \to NaBr + {H_2}O\) (2)
    0,3 \( \to \) 0,3
    \(C{H_3}{\rm{COO}}H + NaOH \to C{H_3}{\rm{COO}}Na + {H_2}O\) (3)
    0,39 \( \leftarrow \) 0,39 = (0,69 – 0,3)
    Từ (2) \( \Rightarrow {n_{NaOH}} = 0,3mol \)
    \(\Rightarrow {n_{NaOH(3)}} = 0,39mol \Rightarrow {n_{C{H_3}{\rm{COO}}H}} = 0,39mol\)
    \(\eqalign{
    & \% {m_{C{H_3}COOH}} = {{0,39.60} \over {0,39.60 + 0,1.94}} = 71,34\% \cr
    & \% {m_{{C_5}{H_5}OH}} = 100\% - 71,34\% = 28,66\% \cr} \)




    Câu 8 trang 260 SGK Hóa học 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 ít tan trong nước, không có vị chua, không làm mất màu nước brom. 1,72 ga A phản ứng vừa đủ với 20,0 ml dung dịch NaOH 1,0M và tạo thành một hợp chất duy nhất B có công thức phân tử \({C_4}{H_7}{O_3}Na\). 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 loại hợp chất nào.
    c) Viết công thức cấu tạo của A, B và các phương trình đã nêu.
    Giải
    %O = 100 – (55,81 + 7,01) = 37,18%; số mol NaOH 0,02 mol
    Đặt công thức tổng quát của A: \({C_x}{H_y}{O_z}\)
    Ta có \(x:y:z = {{\% C} \over {12}}:{{\% H} \over 1}:{{\% O} \over {16}} = 2:3:1\)
    Công thức đơn giản của A : \({({C_2}{H_3}O)_n}\)
    A không có vị chua \( \Rightarrow \) A không phải là axit. A tác dụng được với dung dịch kiềm tạo ra sản phẩm B: \({C_4}{H_7}{O_3}Na\) và A không làm mất màu dung dịch brom \( \Rightarrow \) A là este đơn chức mạch vòng \( \Rightarrow \) \({n_A} = nNaOH = 0,02mol \Rightarrow {M_A} = 86\) đvC
    Công thức phân tử của A: \({C_4}{H_6}{O_2}\)
    Công thức cấu tạo của A:
    [​IMG]




    Câu 9 trang 260 SGK Hóa học 11 Nâng cao. Tổng hợp isoamyl axetta (để làm “dầu chuối”) gồm 3 giai đoạn như sau:
    A: Cho 60,0 ml axit axetic “băng” (axit 100%, \(D = 1,05g/c{m^3}\)), 108,6 ml 3-metylbuatn-1-ol (ancol isoamylic, \(D = 0,81g/c{m^3}\), nhiệt độ dôi xem bảng 8.3) và 1 ml \({H_2}S{O_4}\) vào bình cầu có nắp máy khuấy, ống sinh hàn (xem hình vẽ ở đầu chương) rồi đun sôi trong vòng 8 giờ)
    B: Sau khi để nguội, lắc hỗn hợp thu được với nước, chiết bỏ lớp nước rồi lắc với dung dịch \(N{a_2}C{O_3}\), chiết bỏ lớp dung dịch nước, lại lắc hỗn hợp thu được với nước, chiết bỏ lớp nước.
    C: Chưng cất lấy sản phẩm ở \(142 - {143^o}C\) thu được 60,0 ml isomyl axettat. Isomyl axetat là chất lỏng \(D = 0,87g/c{m^3}\), sôi ở \(142,{5^o}C\) , có mùi thơm như mùi chuối chín (mùi dầu chuối).
    a) Dùng hình vẽ đề mô tả 3 giai đoạn A, B, C (xem hình 4.1, 4.2)
    b)Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra ở giai đoạn A và B.
    c) Tính hiệu suất của phản ứng.
    Giải
    a) Cho axit axetic, ancol isomylic, axit sunfuric vào bình cầu đun trên bếp cách cát trong 4 giờ
    Để nguội, rửa sản phẩm bằng nước, chiết loại bỏ \({H_2}S{O_4}\) và \(C{H_3}{\rm{COO}}H\) dư. Tiếp tục lắc hỗn hợp với \(N{a_2}C{O_3}\), chiết và chưng cất sản phẩm ở \(142 - {143^o}C\) thu được isoamyl axetat.
    b)
    [​IMG]
    \(2C{H_3}{\rm{COO}}H + N{a_2}C{O_3} \to 2C{H_3}{\rm{COONa + C}}{{\rm{O}}_2} \)
    \(+ {H_2}O\)
    \({H_2}S{O_4} + N{a_2}C{O_3} \to N{a_2}S{O_4} + C{O_2} \uparrow + {H_2}O\)
    c) Khối lượng axit ban đầu: m = 60.1,05 = 63 (g) \( \Rightarrow {n_{{\rm{ax}}it}} = 1,05\) mol
    Khối lượng ancol isoamylic ban đầu: m = 108,6.0,81 = 88 (g) \( \Rightarrow {n_{ancol}} = 1\) mol
    Khối lượng este thu được: m = 66.0,87 = 52 (g) \( \Rightarrow {n_{{\rm{es}}te}} = 0,4\) mol
    Ancol là chất thiếu, dựa vào ancol để tính hiệu suất
    [​IMG]
    Hiệu xuất \(H\% = {{{n_{pu}}} \over {{n_{bd}}}}.100 = {{0,4.100} \over 1} = 40\% \)