Bài 46 Luyện tập Anđehit - Xeton- Axit cacboxylic

Anđehit là hợp chất hữu cơ phân tử có chứa nhóm –CH=O liên kết trực tiếp với gốc hidrocacbon hay nguyên tử H

Xeton là hợp chất hữu cơ có chứa nhóm >C=O liên kết  trực tiếp với 2 gốc hidrocacbon.

Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl (-COOH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro.

Điều chế Anđehit - xeton

a. Từ ancol tạo Anđehit

R – CH2OH  +  CuO \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\)  R – CHO  +  Cu   +  H2O       

Ví dụ: CH3–CH2OH + CuO \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\) CH3CHO + Cu + H2O 

b. Từ Hidrocacbon tạo Anđehit

Từ Metan: CH4 + O2  \(\overset{xt,t^{0}}{\rightarrow}\) H-CH=O + H2O

Từ Etilen: 2CH2 = CH2 + O2 \(\overset{xt,t^{0}}{\rightarrow}\) 2 CH3 – CH=O

c. Từ ancol tạo Xeton

R – CH(OH) – R’ + CuO \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\) R – CO – R’ + Cu + H2O

Ví dụ: CH3–CO–CH3 +CuO \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\) CH3–CHOH–CH3 + Cu+ H2O

d. Từ Hidrocacbon tạo Xeton

Oxi hóa không hoàn toàn Cumen thu được axeton và Phenol theo sơ đồ:

Điều chế Axit cacboxylic

a. Phương pháp lên men giấm

\({C_2}{H_5}OH + {O_2}\)\(C{H_3}COOH + {H_2}O\)

b. Oxi hóa anđehit axetic

\(C{H_3}CHO + {O_2}\overset{xt}{\rightarrow}C{H_3}COOH\)

c. Oxi hóa Ankan

\(2C{H_3}C{H_2}C{H_2}C{H_3} +5{O_2}\xrightarrow[180^{0}C, 50 atm]{xt}4C{H_3}COOH + 2{H_2}O\)

d. Từ metanol

\(C{H_3}OH + CO\overset{t^{0},xt}{\rightarrow}C{H_3}{\rm{COOH}}\)

Bài 1:

Cho 3,6 gam anđehit đơn chức X phản ứng hoàn toàn với một lượng dư AgNO₃ trong dung dịch NH₃, đun nóng, thu được m gam Ag. Hoà tan hoàn toàn m gam Ag bằng dung dịch HNO₃ đặc, sinh ra 2,24 lít NO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Công thức của X là:

Hướng dẫn:

Ag + 2HNO₃ → AgNO₃ + H₂O + NO₂

0,1                                           0,1

TH1: X là HCHO ⇒ n_HCHO = 0,1 : 4 = 0,025 mol ⇒ mX = 0,75g < 3,6 ⇒ loại

TH2: X là RCHO ⇒ n_RCHO = 0,1 : 2 = 0,05 ⇒ M_RCHO = 3,6 : 0,05 = 72

⇒ M_R = 43 ⇒ R là C₃H₇

Bài 2:

Cho hỗn hợp HCHO và H₂ đi qua ống đựng bột Ni nung nóng, thu được hỗn hợp X.Dẫn toàn bộ sản phẩm thu được vào bình đựng nước lạnh thấy khối lượng bình tăng 11,8 gam.Lấy toàn bộ dung dịch trong bình cho tác dụng dung dịch AgNO₃ trong dung dịch NH₃ dư tạo ra 21,6 gam Ag.Khối lượng ancol có trong X là:

Hướng dẫn:

Ancol thu được là CH₃OH

Khối lượng bình nước tăng bao gồm khối lượng của CH₃OH và HCHO dư

Khi cho toàn bộ dung dịch trong bình vào AgNO₃/NH₃ chỉ có HCHO tác dụng

\(n_{HCHO}=\frac{1}{4}n_{Ag}=0,05gam\)

\(\Rightarrow m_{HCHO}=1,5 gam\)

\(m_{CH_{3}OH}=11,8-1,5=10,3gam\)

Bài 3:

Hỗn hợp X chứa ba axit cacboxylic đều đơn chức, mạch hở, gồm một axit no và hai axit không no đều có một liên kết đôi (C=C). Cho m gam X tác dụng vừa đủ với 150 ml dung dịch NaOH 2M, thu được 25,56 gam hỗn hợp muối. Đốt cháy hoàn toàn m gam X, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy bằng dung dịch NaOH dư, khối lượng dung dịch tăng thêm 40,08 gam. Tổng khối lượng của hai axit cacboxylic không no trong m gam X là:

Hướng dẫn:

Số mol NaOH = 0,3 mol ⇒ Số mol O (axit) = 0,6 mol

BTKL ta có: mX = 18,96 gam

Đặt số mol CO₂: x mol; số mol H₂O: y mol

Ta có hệ pt: 

\(\begin{array}{l}
\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{44x + 18y = 40,08\;\;\;\;}\\
{12x + y = 18,96 - 9,6}
\end{array}} \right.\\
 \to \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{x = 0,69}\\
{y = 0,54}
\end{array}} \right.
\end{array}\)

⇒ Số mol aixt không no = 0,15; số mol axit no = 0,15

⇒ Số nguyên tử cacbon trung bình = 2,3; số nguyên tử hidro trung bình = 3,6 ⇒ Có HCOOH

Vậy khối lượng của 2 axit không no trong hỗn hợp X = 18,96 - 0,15.46 = 12,06 gam

Bài 1:

X là hỗn hợp gồm HOOC-COOH, OHC-COOH, OHC-C≡C-CHO, OHCC≡C-COOH; Y là axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở. Đun nóng m gam X với lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃, thu được 23,76 gam Ag. Nếu cho m gam X tác dụng với NaHCO₃ dư thì thu được 0,07 mol CO₂. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm m gam X và m gam Y cần 0,805 mol O₂, thu được 0,785 mol CO₂. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

Gọi số mol C trong X là x và số mol C trong Y là y

Ta có: \(n_{CO_2} = x + y = 0,785\ mol\)

Gọi số mol 4 chất trong X lần lượt là: a, b, c, d

nAg = 0,22 mol ⇒ nCHO = 0,22 = 2b + 4c + 2d ⇒ b + 2c + d = 0,11

Lại có: \(n_{CO_2} = n_{COOH} = 2a + b + d = 0,07\)

⇒ a + b + c + d = 0,09 mol = nX = 2nH

⇒ Trong X có: x mol C; 0,18 mol H; 0,29 mol O

Khi đốt cháy do Y no đơn hở ⇒ \(n_{CO_2} = n_{H_2O} = y\ mol\)

Bảo toàn khối lượng cho phản ứng cháy:

2(12x + 0,18 + 0,29 × 16) + 0,805 × 32 = 0,785 × 44 + 18(0,09 + y)

⇒ 24x – 18y = 2,04 g

⇒ x = 0,385 mol; y = 0,4 mol

⇒ m = 8,8 g

Bài 2:

Chia 10,4 gam hỗn hợp gồm hai anđehit đơn chức là đồng đẳng kế tiếp thành hai phần bằng nhau:

- Phần một tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃ đun nóng, thu được 54 gam Ag.

- Phần hai tác dụng hoàn toàn với H₂ dư (xúc tác Ni, t0), thu được hỗn hợp X gồm hai ancol Y và Z (M_Y < M_Z).

Đun nóng X với H₂SO₄ đặc ở 140⁰C, thu được 2,26 gam hỗn hợp ba ete. Biết hiệu suất phản ứng tạo ete của Z bằng 60%. Hiệu suất phản ứng tạo ete của Y bằng?

Hướng dẫn:

Nếu trong hỗn hợp không có H-CHO thì số mol trong phần 1 là 0,25 mol nên tổng là 1 mol ⇒ M trung bình = 20,8 ⇒ Loại

Vậy 2 andehit là HCHO (x mol) và CH₃-CHO (y mol) (số mol trong hỗn hợp ban đầu)

Lập hệ ta có: 30x + 44y = 10,4; (4x + 2y)/2  = 0,5

⇒ x = 0,2; y = 0,1 mol

Vậy phần 2 có 0,1 mol HCHO; 0,05 mol CH₃CHO tạo ra 0,1 mol CH₃OH và phản ứng x mol; 0,05 mol CH₃CH₂OH và phản ứng 0,03 mol.

Số mol H₂O = ½ tổng số mol ancol.

Bảo toàn khối lượng ta có: 

\(\\ \frac{32.x + 46.0,03 - 18.(0,03 + x)}{2} = 2,26 \Rightarrow x = 0,05 \\ H = \frac{0,05}{0,1}=50 \ \%\)

Anđehit là hợp chất hữu cơ phân tử có chứa nhóm –CH=O liên kết trực tiếp với gốc hidrocacbon hay nguyên tử H

Xeton là hợp chất hữu cơ có chứa nhóm >C=O liên kết  trực tiếp với 2 gốc hidrocacbon.

Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl (-COOH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro.

Điều chế Anđehit - xeton

a. Từ ancol tạo Anđehit

R – CH2OH  +  CuO \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\)  R – CHO  +  Cu   +  H2O       

Ví dụ: CH3–CH2OH + CuO \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\) CH3CHO + Cu + H2O 

b. Từ Hidrocacbon tạo Anđehit

Từ Metan: CH4 + O2  \(\overset{xt,t^{0}}{\rightarrow}\) H-CH=O + H2O

Từ Etilen: 2CH2 = CH2 + O2 \(\overset{xt,t^{0}}{\rightarrow}\) 2 CH3 – CH=O

c. Từ ancol tạo Xeton

R – CH(OH) – R’ + CuO \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\) R – CO – R’ + Cu + H2O

Ví dụ: CH3–CO–CH3 +CuO \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\) CH3–CHOH–CH3 + Cu+ H2O

d. Từ Hidrocacbon tạo Xeton

Oxi hóa không hoàn toàn Cumen thu được axeton và Phenol theo sơ đồ:

Điều chế Axit cacboxylic

a. Phương pháp lên men giấm

\({C_2}{H_5}OH + {O_2}\)\(C{H_3}COOH + {H_2}O\)

b. Oxi hóa anđehit axetic

\(C{H_3}CHO + {O_2}\overset{xt}{\rightarrow}C{H_3}COOH\)

c. Oxi hóa Ankan

\(2C{H_3}C{H_2}C{H_2}C{H_3} +5{O_2}\xrightarrow[180^{0}C, 50 atm]{xt}4C{H_3}COOH + 2{H_2}O\)

d. Từ metanol

\(C{H_3}OH + CO\overset{t^{0},xt}{\rightarrow}C{H_3}{\rm{COOH}}\)

Bài 1:

Cho 3,6 gam anđehit đơn chức X phản ứng hoàn toàn với một lượng dư AgNO₃ trong dung dịch NH₃, đun nóng, thu được m gam Ag. Hoà tan hoàn toàn m gam Ag bằng dung dịch HNO₃ đặc, sinh ra 2,24 lít NO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Công thức của X là:

Hướng dẫn:

Ag + 2HNO₃ → AgNO₃ + H₂O + NO₂

0,1                                           0,1

TH1: X là HCHO ⇒ n_HCHO = 0,1 : 4 = 0,025 mol ⇒ mX = 0,75g < 3,6 ⇒ loại

TH2: X là RCHO ⇒ n_RCHO = 0,1 : 2 = 0,05 ⇒ M_RCHO = 3,6 : 0,05 = 72

⇒ M_R = 43 ⇒ R là C₃H₇

Bài 2:

Cho hỗn hợp HCHO và H₂ đi qua ống đựng bột Ni nung nóng, thu được hỗn hợp X.Dẫn toàn bộ sản phẩm thu được vào bình đựng nước lạnh thấy khối lượng bình tăng 11,8 gam.Lấy toàn bộ dung dịch trong bình cho tác dụng dung dịch AgNO₃ trong dung dịch NH₃ dư tạo ra 21,6 gam Ag.Khối lượng ancol có trong X là:

Hướng dẫn:

Ancol thu được là CH₃OH

Khối lượng bình nước tăng bao gồm khối lượng của CH₃OH và HCHO dư

Khi cho toàn bộ dung dịch trong bình vào AgNO₃/NH₃ chỉ có HCHO tác dụng

\(n_{HCHO}=\frac{1}{4}n_{Ag}=0,05gam\)

\(\Rightarrow m_{HCHO}=1,5 gam\)

\(m_{CH_{3}OH}=11,8-1,5=10,3gam\)

Bài 3:

Hỗn hợp X chứa ba axit cacboxylic đều đơn chức, mạch hở, gồm một axit no và hai axit không no đều có một liên kết đôi (C=C). Cho m gam X tác dụng vừa đủ với 150 ml dung dịch NaOH 2M, thu được 25,56 gam hỗn hợp muối. Đốt cháy hoàn toàn m gam X, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy bằng dung dịch NaOH dư, khối lượng dung dịch tăng thêm 40,08 gam. Tổng khối lượng của hai axit cacboxylic không no trong m gam X là:

Hướng dẫn:

Số mol NaOH = 0,3 mol ⇒ Số mol O (axit) = 0,6 mol

BTKL ta có: mX = 18,96 gam

Đặt số mol CO₂: x mol; số mol H₂O: y mol

Ta có hệ pt: 

\(\begin{array}{l}
\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{44x + 18y = 40,08\;\;\;\;}\\
{12x + y = 18,96 - 9,6}
\end{array}} \right.\\
 \to \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{x = 0,69}\\
{y = 0,54}
\end{array}} \right.
\end{array}\)

⇒ Số mol aixt không no = 0,15; số mol axit no = 0,15

⇒ Số nguyên tử cacbon trung bình = 2,3; số nguyên tử hidro trung bình = 3,6 ⇒ Có HCOOH

Vậy khối lượng của 2 axit không no trong hỗn hợp X = 18,96 - 0,15.46 = 12,06 gam

Bài 1:

X là hỗn hợp gồm HOOC-COOH, OHC-COOH, OHC-C≡C-CHO, OHCC≡C-COOH; Y là axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở. Đun nóng m gam X với lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃, thu được 23,76 gam Ag. Nếu cho m gam X tác dụng với NaHCO₃ dư thì thu được 0,07 mol CO₂. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm m gam X và m gam Y cần 0,805 mol O₂, thu được 0,785 mol CO₂. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

Gọi số mol C trong X là x và số mol C trong Y là y

Ta có: \(n_{CO_2} = x + y = 0,785\ mol\)

Gọi số mol 4 chất trong X lần lượt là: a, b, c, d

nAg = 0,22 mol ⇒ nCHO = 0,22 = 2b + 4c + 2d ⇒ b + 2c + d = 0,11

Lại có: \(n_{CO_2} = n_{COOH} = 2a + b + d = 0,07\)

⇒ a + b + c + d = 0,09 mol = nX = 2nH

⇒ Trong X có: x mol C; 0,18 mol H; 0,29 mol O

Khi đốt cháy do Y no đơn hở ⇒ \(n_{CO_2} = n_{H_2O} = y\ mol\)

Bảo toàn khối lượng cho phản ứng cháy:

2(12x + 0,18 + 0,29 × 16) + 0,805 × 32 = 0,785 × 44 + 18(0,09 + y)

⇒ 24x – 18y = 2,04 g

⇒ x = 0,385 mol; y = 0,4 mol

⇒ m = 8,8 g

Bài 2:

Chia 10,4 gam hỗn hợp gồm hai anđehit đơn chức là đồng đẳng kế tiếp thành hai phần bằng nhau:

- Phần một tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃ đun nóng, thu được 54 gam Ag.

- Phần hai tác dụng hoàn toàn với H₂ dư (xúc tác Ni, t0), thu được hỗn hợp X gồm hai ancol Y và Z (M_Y < M_Z).

Đun nóng X với H₂SO₄ đặc ở 140⁰C, thu được 2,26 gam hỗn hợp ba ete. Biết hiệu suất phản ứng tạo ete của Z bằng 60%. Hiệu suất phản ứng tạo ete của Y bằng?

Hướng dẫn:

Nếu trong hỗn hợp không có H-CHO thì số mol trong phần 1 là 0,25 mol nên tổng là 1 mol ⇒ M trung bình = 20,8 ⇒ Loại

Vậy 2 andehit là HCHO (x mol) và CH₃-CHO (y mol) (số mol trong hỗn hợp ban đầu)

Lập hệ ta có: 30x + 44y = 10,4; (4x + 2y)/2  = 0,5

⇒ x = 0,2; y = 0,1 mol

Vậy phần 2 có 0,1 mol HCHO; 0,05 mol CH₃CHO tạo ra 0,1 mol CH₃OH và phản ứng x mol; 0,05 mol CH₃CH₂OH và phản ứng 0,03 mol.

Số mol H₂O = ½ tổng số mol ancol.

Bảo toàn khối lượng ta có: 

\(\\ \frac{32.x + 46.0,03 - 18.(0,03 + x)}{2} = 2,26 \Rightarrow x = 0,05 \\ H = \frac{0,05}{0,1}=50 \ \%\)