Câu hỏi: Đốt cháy hoàn toàn 7,6 gam hỗn hợp gồm một axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở và một ancol đơn chức (có số nguyên tử cacbon trong phân tử khác nhau) thu được 0,3 mol CO2 và 0,4 mol H2O. Thực hiện phản ứng este hoá 7,6 gam hỗn hợp trên với hiệu suất 80% thu được m gam este. Giá trị của m là
A. 4,08.
B. 6,12.
C. 8,16.
D. 2,04.
A. 4,08.
B. 6,12.
C. 8,16.
D. 2,04.
Gọi công thức phân tử axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở là ${{C}_{m}}{{H}_{2m}}{{O}_{2}}$ (k = 1); ancol no, đơn chức, mạch hở là ${{C}_{n}}{{H}_{2n+2}}O+2O$ (k = 0).
Sử dụng công thức $\left( k-1 \right){{n}_{\text{hợp chất hữu cơ}}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}-{{n}_{{{H}_{2}}O}}$, ta có:
$\left( 0-1 \right){{n}_{{{C}_{n}}{{H}_{2n+2}}O}}+\left( 1-1 \right){{n}_{{{C}_{m}}{{H}_{2m}}{{O}_{2}}}}=\underbrace{{{n}_{C{{O}_{2}}}}}_{0,3}-\underbrace{{{n}_{{{H}_{2}}O}}}_{0,4}\Rightarrow {{n}_{{{C}_{n}}{{H}_{2n+2}}O}}=0,1mol$
${{n}_{\text{O trong axit}\text{, ancol}}}=\dfrac{7,6-0,3.12-0,4.2}{16}=0,2\Rightarrow {{n}_{{{C}_{m}}{{H}_{2m}}{{O}_{2}}}}=\dfrac{0,2-0,1}{2}=0,05$
Trong phản ứng đốt cháy, áp dụng bảo toàn nguyên tố C, ta có.
$\underbrace{0,05m}_{\text{mol C trong axit}}+\underbrace{0,1n}_{\text{mol C trong ancol}}=\underbrace{0,3}_{\text{mol C trong C}{{\text{O}}_{2}}}\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& n=1 \\
& m=4 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& ancol:C{{H}_{3}}OH \\
& axit:{{C}_{3}}{{H}_{7}}COOH \\
\end{aligned} \right.$
${{n}_{{{C}_{n}}{{H}_{2n+2}}O}}=0,1>{{n}_{{{C}_{m}}{{H}_{2m}}{{O}_{2}}}}=0,05$ nên hiệu suất phản ứng tính theo axit.
Trong phản ứng este hóa
$\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{axit}}={{n}_{ancol}}={{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,05.80\%=0,04 \\
& {{m}_{axit}}+{{m}_{ancol}}={{m}_{este}}+{{m}_{{{H}_{2}}O}}\Rightarrow {{m}_{este}}=\underbrace{0,04.88}_{{{m}_{axit}}}+\underbrace{0,04.32}_{{{m}_{ancol}}}-\underbrace{0,04.18}_{{{m}_{{{H}_{2}}O}}}=4,08 g \\
\end{aligned} \right.$.
Sử dụng công thức $\left( k-1 \right){{n}_{\text{hợp chất hữu cơ}}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}-{{n}_{{{H}_{2}}O}}$, ta có:
$\left( 0-1 \right){{n}_{{{C}_{n}}{{H}_{2n+2}}O}}+\left( 1-1 \right){{n}_{{{C}_{m}}{{H}_{2m}}{{O}_{2}}}}=\underbrace{{{n}_{C{{O}_{2}}}}}_{0,3}-\underbrace{{{n}_{{{H}_{2}}O}}}_{0,4}\Rightarrow {{n}_{{{C}_{n}}{{H}_{2n+2}}O}}=0,1mol$
${{n}_{\text{O trong axit}\text{, ancol}}}=\dfrac{7,6-0,3.12-0,4.2}{16}=0,2\Rightarrow {{n}_{{{C}_{m}}{{H}_{2m}}{{O}_{2}}}}=\dfrac{0,2-0,1}{2}=0,05$
Trong phản ứng đốt cháy, áp dụng bảo toàn nguyên tố C, ta có.
$\underbrace{0,05m}_{\text{mol C trong axit}}+\underbrace{0,1n}_{\text{mol C trong ancol}}=\underbrace{0,3}_{\text{mol C trong C}{{\text{O}}_{2}}}\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& n=1 \\
& m=4 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& ancol:C{{H}_{3}}OH \\
& axit:{{C}_{3}}{{H}_{7}}COOH \\
\end{aligned} \right.$
${{n}_{{{C}_{n}}{{H}_{2n+2}}O}}=0,1>{{n}_{{{C}_{m}}{{H}_{2m}}{{O}_{2}}}}=0,05$ nên hiệu suất phản ứng tính theo axit.
Trong phản ứng este hóa
$\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{axit}}={{n}_{ancol}}={{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,05.80\%=0,04 \\
& {{m}_{axit}}+{{m}_{ancol}}={{m}_{este}}+{{m}_{{{H}_{2}}O}}\Rightarrow {{m}_{este}}=\underbrace{0,04.88}_{{{m}_{axit}}}+\underbrace{0,04.32}_{{{m}_{ancol}}}-\underbrace{0,04.18}_{{{m}_{{{H}_{2}}O}}}=4,08 g \\
\end{aligned} \right.$.
Đáp án A.