Phương pháp giải bài tập về hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết

Phương pháp giải bài tập về hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết - Hoá 12

Phương pháp giải bài tập về hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết Hóa học lớp 12 với đầy đủ lý thuyết, phương pháp giải và bài tập có lời giải cho tiết sẽ giúp học sinh nắm được Phương pháp giải bài tập về hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết

1 682

Tải tài liệu

« Trang trước

Trang sau »

Phương pháp giải bài tập về hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết - Hoá 12

A. Phương pháp

Công thức tính hiệu suất phản ứng:

Cách 1: Tính theo lượng chất ban đầu cần lấy

Phương pháp giải bài tập về hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết | Hóa học lớp 12

Cách 2: Tính theo lượng sản phẩm phản ứng thu được:

Phương pháp giải bài tập về hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết | Hóa học lớp 12

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Thực hiện phản ứng este hóa m gam CH₃COOH bằng 1 lượng vừa đủ C₂H₅OH thu được 0,02 mol este. Hiệu suất phản ứng H = 60%. Giá trị của m?

Giải

CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

Theo lí thuyết: khối lượng CH₃COOH cần dùng là: 60.0,02 = 1,2 g

Hiệu suất H = 60% ⇒ Thực tế khối lượng axit đã dùng: m = Phương pháp giải bài tập về hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết | Hóa học lớp 12 = 2 g

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm axit HCOOH và CH₃COOH (tỉ lệ mol 1:1). Lấy 5,3 gam hỗn hợp X tác với 5,75 gam CH₃CH₂OH (có xúc tác H₂SO₄ đặc) thu được m gam hỗn hợp este (hiệu suất của các phản ứng este hóa đều bằng 80%). Giá trị của m là:

A. 10,12

B. 16,20

C. 6,48

D. 8,10

Giải

n_HCOOH= n_CH3COOH= 0,05 mol

n_C2H5OH= 0,125mol ⇒ Ancol dư

Vậy hỗn hợp este gồm:

n_HCOOC2H5= n_CH3COOC2H5= 0,05.80% = 0,04 mol

⇒ m = 0,04.( 74 + 88) = 6,48 gam

Ví dụ 3: Thực hiện phản ứng este hóa 9,2g glixerol với 60g axit axetic. Giả sử chỉ thu được glixerol triaxetat có khối lượng 17,44g. Tính hiệu suất của phản ứng este hóa:

Giải

n_glixerol= 0,1 mol

n_{axit axetic}= 1 mol

Phương pháp giải bài tập về hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết | Hóa học lớp 12

Từ PT: m_este= 0,1. 218 = 21,8g

Thực tế: m_este=17,44g

Hiệu suất: H% = Phương pháp giải bài tập về hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết | Hóa học lớp 12 .100% = 80%

B. Bài tập

Câu 1. Đun 3,0 gam CH₃COOH với C₂H₅OH dư (xúc tác H₂SO₄ đặc), thu được 2,2 gam CH₃COOC₂H₅. Hiệu suất của phản ứng este hóa tính theo axit là:

A. 25,00%. B. 50,00%.

C. 36,67%. D. 20,75%.

Câu 2. Xà phòng hóa 8,8 gam etyl axetat bằng 200ml dung dịch NaOH 0,2M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được chất rắn có khối lượng là:

A. 3,28 gam

B. 10,40 gam

C. 8,56 gam

D. 8,20 gam

Câu 3. Đun 12 gam axit axetic với 13,8 gam etanol (có H₂SO₄ đặc làm xúc tác) đến khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng, thu được 11 gam este. Hiệu suất phản ứng este hóa là:

A. 50,0%

B. 75,0%

C. 62,5%

D. 55,0%

Câu 4. Hỗn hợp X gồm axit HCOOH và CH₃COOH (tỉ lệ mol 1:1). Hỗn hợp Y gồm hai ancol CH₃OH và C₂H₅OH (tỉ lệ mol 3 : 2). Lấy 11,13 gam hỗn hợp X tác dụng với 7,52 gam hỗn hợp Y (có xúc tác H₂SO₄ đặc) thu được m gam hỗn hợp este (hiệu suất các phản ứng đều bằng 80%). Giá trị m là:

A. 11,616. B. 12,197.

C. 14,52. D. 15,246.

Câu 5. Trộn 20 ml cồn etylic 92o với 300 ml axit axetic 1M thu được hỗn hợp X. Cho H₂SO₄ đặc vào X rồi đun nóng, sau một thời gian thu được 21,12 gam este. Biết khối lượng riêng của ancol etylic nguyên chất là 0,8 gam/ml. Hiệu suất phản ứng este hoá là :

A. 75%. B. 80%.

C. 85%. D. Kết quả khác.

Câu 6. Hai este đơn chức X và Y là đồng phân của nhau. Khi hóa hơi 1,85 gam X thu được thể tích hơi đúng bằng thể tích của 0,7 gam N₂ (đo cùng điều kiện). Công thức cấu tạo thu gọn của X và Y là:

A. HCOOC₂H₅ và CH₃COOCH₃

B. C₂H₅COOC₂H₅ và C₂H₅COOC₂H₃

C. HCOOCH₂CH₂CH₃ và CH₃COOC₂H₅

D. C₂H₅COOCH₃ và HCOOCH(CH₃)2

C. Bài tập vận dụng về hiệu suất phản ứng Este hóa

Câu 1. Hai este đơn chức X và Y là đồng phân của nhau. Khi hóa hơi 1,85 gam X thu được thể tích hơi đúng bằng thể tích của 0,7 gam N₂ (đo cùng điều kiện). Công thức cấu tạo thu gọn của X và Y là:

A. HCOOC₂H₅ và CH₃COOCH₃

B. C₂H₅COOC₂H₅ và C₂H₅COOC₂H₃

C. HCOOCH₂CH₂CH₃ và CH₃COOC₂H₅

D. C₂H₅COOCH₃ và HCOOCH(CH₃)₂

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Ta có: n_X= n_N2= 0,7/28 = 0,025 (mol)

Gọi công thức phân tử của hai este đồng phân đơn chức là C_xH_yO_z.

⇒ M_este=1,85/0,025 = 74 ⇒ 12x + y + 32 = 74 ⇒ 12x + y = 42

⇒ nghiệm hợp lí: x = 3; y = 6

Vậy công thức phân tử của X và Y là: C₃H₆O₂.

Công thức cấu tạo: HCOOC₂H₅; CH₃COOCH₃.

Câu 2. Xà phòng hóa 8,8 gam etyl axetat bằng 200ml dung dịch NaOH 0,2M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được chất rắn có khối lượng là:

A. 3,28 gam

B. 10,40 gam

C. 8,56 gam

D. 8,20 gam

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Ta có: $n_{CH_3COOC_2H_5}$ =8,8/88 = 0,1 (mol) và n_NaOH= 0,2 . 0, 2 = 0,04 (mol)

Phản ứng

CH₃COOC₂H₅ + NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH

m_CH3COONa= 0,04 . 82 = 3,28 (gam)

A. 50,0%

B. 75,0%

C. 62,5%

D. 55,0%

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Ta có: n_CH3COOH = 12/60 = 0, 2 (mol) và n_C2H5OH = 13,8/48 = 0, 3 (mol) > 0,2mol

⇒ Hiệu suất tính theo số mol axit phản ứng:

CH₃COOH + C₂H₅OH $\overset{H^{+} ,t^{\circ } }{\rightleftharpoons}$ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

0,2 0,2 0,2

Từ (*) ⇒ m_este= 0,2 . 88 = 17,6 (gam)

Vậy H = 11/17,6 . 100% = 62,5%

Câu 4. 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 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. 14,52 gam

B. 10,89 gam

C. 11,616 gam

D. 11,4345 gam

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Gọi số mol từng chất của HCOOH và CH₃COOH là x (mol) (Vì tỉ lệ 1:1)

=> 46x + 60x = 11,13

=> x = 0,105 (mol)

Gọi số mol của CH₃OH là 3y ; mol C2H5OH là 2y

=> 32.3y + 46.2y = 7,52

=> y = 0,04 (mol)

Ta thấy ∑ n_H+ = 0,0,105.2 = 0,21 (mol)

∑ n_OH- = 0,12 + 0,08 = 0,2 (mol)

=> ancol sẽ phản ứng hết nếu H =100%

=> H = 75% phải tính theo số mol của ancol

=> n_OH- pư = 0,2.%H = 0,2.0,75 = 0,15 (mol)

Vì n_CH3OH : n_C2H5OH = 3: 2 => tỉ lệ phản ứng este hóa cũng vậy

=> n_CH3OH pư = 0,09 (mol) ; n_C2H5OH pư = 0,06 (mol)

Vì n_HCOOH : n_CH3COOH= 1: 1 => tỉ lệ phản ứng este hóa cũng vậy

=> n_{HCOOH pư} = 0,075; n_{CH3COOH pư} = 0,075 (mol)

m_este = m_HCOO- + m_CH3COO- + m_CH3- + m_C2H5- = 0,075.45 + 0,075.59 + 0,09.15 + 0,06.29 = 10,89 (g)

Câu 5. Trộn 20 ml cồn etylic 92^o với 300 ml axit axetic 1M thu được hỗn hợp X. Cho H₂SO₄đặc vào X rồi đun nóng, sau một thời gian thu được 21,12 gam este. Biết khối lượng riêng của ancol etylic nguyên chất là 0,8 gam/ml. Hiệu suất phản ứng este hoá là:

A. 75%.

B. 80%.

C. 85%.

D. Kết quả khác.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

n_C2H5OH= (20.0,92.0,8)/46 = 0,32 mol

n_CH3COOH = 0,3 mol

n_CH3COOCH3 = 21,12/88 = 0,24 mol

Phương trình phản ứng:

CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOCH₃ + H₂O (1)

0,24 0,24 0,24

Ban đầu số mol ancol nhiều hơn số mol axit suy ra ancol dư, hiệu suất phản ứng tính theo axit.

Theo (1) số mol axit và ancol tham gia phản ứng là 0,24 mol. Vậy hiệu suất phản ứng là:

H = 0,24/0,3 .100 = 80%

Câu 6. Đun 3,0 gam CH₃COOH với C₂H₅OH dư (xúc tác H₂SO₄ đặc), thu được 2,2 gam CH₃COOC₂H₅. Hiệu suất của phản ứng este hóa tính theo axit là:

A. 25,00%.

B. 50,00%.

C. 36,67%.

D. 20,75%.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

CH₃COOH + C₂H₅OH CH₃COOC₂H₅

⇒ n_{CH3COOH ban đầu} = 0,05 mol

nCH₃COOC₂H₅ = 2,2/88 = 0,025 mol

⇒ H% = 0,025/0,05 .100% = 50%

Câu 7: Hỗn hợp X gồm axit HCOOH và CH₃COOH (tỉ lệ mol 1:1). Hỗn hợp Y gồm hai ancol CH₃OH và C₂H₅OH (tỉ lệ mol 3 : 2). Lấy 11,13 gam hỗn hợp X tác dụng với 7,52 gam hỗn hợp Y (có xúc tác H₂SO₄ đặc) thu được m gam hỗn hợp este (hiệu suất các phản ứng đều bằng 80%). Giá trị m là :

A. 11,616.

B. 12,197.

C. 14,52.

D. 15,246.

Đáp án hướng dẫn giải

Đặt công thức trung bình của hai axit trong X là $\overline RCOOH$

$\overline{M_x}$ = (46,1 + 60.1)/2 = 53 gam/mol

Đặt công thức trung bình của hai ancol trong Y là $\overline{R'}OH$

$\overline{My}=\frac{32.3+46.2}5=37,6\;gam/mol$

$\overline RCOOH\;=\frac{11,13}{53}\;=\;0,21\;mol,\;n_{\overline{R'}OH}=\frac{7,52}{37,6}=0,2\;mol$

Do đó axit dư, hiệu suất phản ứng tính theo ancol.

Phương trình phản ứng:

$\overline RCOOH\;+\;\overline{R'}OH\;\xrightarrow{H_2SO_4đ}\overline RCOO\overline{R'}\;+\;H_2O$

0,2.80% ← 0,2.80% → 0,2.80%

Vậy khối lượng este thu được là : [(53+37,6) – 18].0,2.80% = 11,616 gam.

Câu 8. Cho 22,5 gam axit axetic phản ứng với 34,5 gam ancol etylic (xúc tác H₂SO₄ đặc), đun nóng , thu được 20,625 gam etyl axetat. Hiệu suất của phản ứng este hóa là:

A. 62,50%

B. 50 %

C. 40%

D. 31,25%

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Ta có:

n_{axit axetic} = 0,375 mol ; n_{ancol etylic} = 0,75 mol => ancol dư

Phương trình phản ứng:

CH₃COOH + C₂H₅OH ⇔ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

0,375 0,375

=> m_{este (lí thuyết)} = 0,375.88 = 33 (g)

=> H = 20,625/33.100% = 62,5 %