Công thức tính hiệu suất phản ứng este hóa
Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch (xảy ra không hoàn toàn) nên thường đi kèm với hiệu suất phản ứng. Cách tính hiệu suất phản ứng este hóa như thế nào? Bài viết dưới đây sẽ giúp các em học tốt dạng bài này.
1. Công thức tính hiệu suất phản ứng este hóa
Phương trình phản ứng điều chế este đơn chức từ axit cacboxylic đơn chức và ancol đơn chức có dạng:
H ,t°+
RCOOH + R'OH RCOOR' + H O2 Trong đó: R là gốc hiđrocacbon,
R’ là gốc hiđrocacbon, R’ ≠ H
Theo phương trình: nRCOOHp/ư = nR 'OH p/ư = nRCOOR ' =
H O2
n
- Tính hiệu suất theo chất phản ứng (tính theo chất có khả năng phản ứng hết)
phan ung ban dau
H% n .100
n % hoặc phan ung
ban dau
H% m .100
m %
- Tính hiệu suất theo chất sản phẩm:
thuc te ly thuyet
H% n .100
n % hoặc thuc te
ly thuyet
H% m .100
m %
- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m axit p/ư + mancol p/ư
este H O2
m m
Ví dụ: Đun 12 gam axit axetic với 13,8 gam etanol (có H2SO4 đặc làm xúc tác) đến khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng, thu được 11 gam este. Hiệu suất của phản ứng este hóa là A. 50%
B. 62,5%
C. 55%
D. 75%
Hướng dẫn giải
CH COOH3
n 0,2mol;
2 5
C H OH
n 0,3mol
3 2 5
CH COOC H thuc te
n 0,125mol
CH3COOH + C2H5OH
H ,t°+
CH3COOC2H5 + H2O
3 2 5
CH COOH C H OH
n n → axit hết, hiệu suất phản ứng tính theo axit
3 3 2 5
CH COOH CH COOC H ly thuyet
n n 0,2mol
thuc te ly thuyet
H% n .100
n %
→ H% = 0,125
0, 2 .100 = 62,5%
→ Đáp án B.
2. Bạn nên biết
Nếu đề bài cho hiệu suất (H%) yêu cầu tính m, V,...
Bước 1: Tính m, V,... (theo phương trình).
Bước 2: Áp dụng quy tắc phải nhân – trái chia
+ Nếu m, V của sản phẩm (bên phải) thì nhân kết quả ở bước 1 với hiệu suất.
m thực tế = H%. mlý thuyet 100%
+ Nếu m, V,... của chất phản ứng (bến trái) thì chia kết quả ở bước 1 cho hiệu suất.
mcần lấy = mphan ung.100%
H%
3. Kiến thức mở rộng Điều chế este đa chức
H ,t
n m m m.n n 2
mR(COOH) + nR'(OH) R (COO) R ' m.nH O
Trong đó: R là gốc hiđrocacbon,
R’ là gốc hiđrocacbon, R’ ≠ H n, m lần lượt là số chức axit, ancol.
Xét tỉ lệ:
+ Nếu nR (COOH)n
m > nR '(OH)m
n → axit dư, ancol có khả năng phản ứng hết.
+ Nếu nR (COOH)n
m < nR '(OH)m
n → axit có khả năng phản ứng hết, ancol dư.
+ Nếu nR (COOH)n
m = nR '(OH)m
n → cả hai chất đều phản ứng vừa đủ.
Chú ý:
- Tính theo phương trình hóa học phải tính theo chất có khả năng phản ứng hết.
- Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch (phản ứng không hoàn toàn).
4. Bài tập minh họa
Câu 1: Cho ancol etylic tác dụng với axit axetic thì thu được 22,0 gam este, H = 25%. Khối lượng ancol phản ứng là
A. 26,0 gam. B. 46,0 gam. C. 92,0 gam. D. 11,5 gam Hướng dẫn giải
3 2 5
CH COOC H thuc te
n 0,25mol
3 2 5
CH COOC H
n ly thuyet = 0, 25
0, 251 mol
3 2 5
CH COOC H
n ly thuyet =
2 5
C H OH
n phan ưng = 1 mol
→ mC H OH2 5 46.1 46gam
→ Đáp án B
Câu 2: Cho 0,1 mol glixerol (C3H5(OH)3) phản ứng với 0,15 mol axit acrylic (CH2 = CHCOOH) có H2SO4 đặc với hiệu suất là 60% thu được m gam este X. Giá trị của m là:
A. 7,62g B. 15,24g C. 21,167g D. 9,62g
Hướng dẫn giải
H ,t
2 3 5 3 2 3 3 5 2
3CH CHCOOH C H (OH) (CH CHCOO) C H 3H O
0,15 0,1 mol
Xét tỉ lệ nCH2 CHCOOH 0,15
3 3
< nC H (OH)3 5 3 0,1 1 1
→ axit có khả năng hết.
Theo phương trình n este lý thuyết = n axit = 0,05 mol
→ n este thực tế = 0,6.0,05 = 0,03 mol
→ m estethực tế= 254.0,03 = 7,62 gam
→ Đáp án A
