Công thức bài toán đốt cháy este
Bài toán đốt cháy este là một trong các dạng bài tập đặc trưng của este. Để làm tốt bài toán đốt cháy este học sinh cần nắm vững mối liên hệ về sản phẩm cháy và sử dụng linh hoạt các định luật bảo toàn. Bài viết dưới đây tổng hợp tất cả các công thức giúp các em học sinh có thể làm tốt dạng bài tập này.
1. Các công thức giải bài toán đốt cháy este
Gọi công thức phân tử tổng quát của este là CnH2n+2-2kO2x (n ≥ 2) Trong đó: n là số nguyên tử cacbon trong phân tử este
k là độ bất bão hòa trong phân tử este x là số nhóm chức – COO -
Suy ra công thức este no, đơn chức, mạch hở là CnH2nO2 (n ≥ 2) - Đối với este no, đơn chức, mạch hở: CnH2nO2 (n ≥ 2)
2 2
CO H O
n n
- Đối với este không no, đơn chức, một liên kết đôi C=C mạch hở: CnH2nO2
2 2
2 2
CO H O
este CO H O
n n
n n n
- Đối với este no, hai chức, mạch hở:
2 2
2 2
CO H O
este CO H O
n n
n n n
- Đối với este mạch hở bất kì, có độ bất bão hòa toàn phân tử là k (k gồm cả liên kết ở nhóm chức và ở gốc hiđrocacbon)
2 2
CO H O
n n (k 1) .n este
Ngoài ra, khi giải bài tập đốt cháy este cần phối hợp các định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố:
- Bảo toàn nguyên tố:
+) nO(este) 2nO2 2nCO2 nH O2
+) nC nCO2;
H H O2
n 2n +) n este = nCO2
n (n là số nguyên tử cacbon trong este) +) Số C = CO2
este
n
n ; Số H O2
este
H 2.n
n - Bảo toàn khối lượng:
2 2 2
este C H O
este CO H O O
m m m m
m m m m
Ví dụ: X là hỗn hợp 2 este đơn chức không no có 1 nối đôi trong gốc hiđrocacbon, liên tiếp trong dãy đồng đẳng. Đốt cháy hoàn toàn m gam X được 1,4 mol CO2 và 1,1 mol H2O. Công thức phân tử 2 este là
A. C4H6O2 và C5H8O2. B. C4H4O2 và C5H6O2. C. C3H4O2 và C4H6O2. D. C3H2O2 và C4H4O2. Hướng dẫn giải
Este đơn chức, không no có 1 nối đôi C=C cháy
→ neste nCO2 nH O2 = 1,4 – 1,1 = 0,3 mol Số C = CO2
este
n
n = 1, 4 0,3 4,67
Hai este liên tiếp trong dãy đồng đẳng → C4H6O2 và C5H8O2
→ Đáp án A 2. Bạn nên biết
- Phản ứng đốt cháy este no, đơn chức, mạch hở
t
n 2n 2 2 2 2
3n 2
C H O O nCO nH O
2
- Phản ứng đốt cháy este không no, đơn chức, một liên kết đôi C=C mạch hở hoặc este no, hai chức, mạch hở
t
n 2n 2 2 2 2 2
3n 3
C H O O nCO (n 1)H O
2
- Phản ứng tổng quát đốt cháy este.
t
n 2n 2 2k 2x 2 2 2
3n 1 k 2x
C H O O nCO (n 1 k)H O
2
3. Kiến thức mở rộng Xử lý sản phẩm cháy
Dẫn sản phẩm cháy đi qua dung dịch kiềm + Nếu Ba(OH)2/Ca(OH)2 dư:
CO2
n n + m bình tăng =
2 2
CO H O
m m + ∆m dung dịch =
2 2
CO H O
m m m
Nếu ∆m dung dịch < 0 → khối lượng dung dịch giảm Nếu ∆m dung dịch > 0 → khối lượng dung dịch tăng 4. Bài tập minh họa
Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp gồm các este đơn chức, no, mạch hở. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, thấy khối lượng bình tăng thêm 24,8 gam và thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 40,0. B. 24,8. C. 20,0. D. 49,6
Hướng dẫn giải
Gọi công thức phân tử của este no, đơn chức, mạch hở là CnH2nO2 (n ≥ 2)
→ Đốt cháy
2 2
CO H O
n n = x mol m bình tăng =
2 2
CO H O
m m = 44.x + 18.x
→ 44.x + 18.x = 24,8
→ x = 0,4 mol
→ nCaCO3 nCO2 = 0,4 mol
→ mCaCO3= 0,4.100 = 40 gam
→ Đáp án A
Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp hai este no, đơn chức, mạch hở cần dùng vừa đủ 15,12 lít khí O2 (đktc), sau phản ứng thu được 24,2 gam khí CO2. Giá trị của m là
A. 43,1 B. 12,5 C. 4,9 D. 21,5
Hướng dẫn giải
CO2
n 0,55mol;
O2
n 0,675mol Este no, đơn chức, mạch hở →
2 2
CO H O
n n = 0,55 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng
2 2 2
este O CO H O
m m m m
→ m + 32. 0,675 = 44.0,55 + 18.0,55
→ m = 12,5 gam
→ Đáp án B
