Bài 46 Luyện tập Anđehit - Xeton- Axit cacboxylic


1. Các định nghĩa

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.

2. Cấu tạo, Phân loại, Danh pháp

3. Tính chất

4. Điều chế

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 + H2

b. Từ Hidrocacbon tạo Anđehit

Từ Metan: CH4 + O \(\overset{xt,t^{0}}{\rightarrow}\) 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–CH+ Cu+ H2O

d. Từ Hidrocacbon tạo Xeton

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

sơ đồ điều chế axeton từ cumen

Điều chế Axit cacboxylic

a. Phương pháp lên men giấm

\({C_2}{H_5}OH + {O_2}\)Phản ứng lên men giấm\(C{H_3}COOH + {H_2}O\)

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

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

5. Bài tập Anđehit, Xeton , Axit cacboxylic - Cơ bản

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 ⇒ nHCHO = 0,1 : 4 = 0,025 mol ⇒ mX = 0,75g < 3,6 ⇒ loại

TH2: X là RCHO ⇒ nRCHO = 0,1 : 2 = 0,05 ⇒ MRCHO = 3,6 : 0,05 = 72

⇒ MR = 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

2. Bài tập Anđehit, Xeton, Axit cacboxylic - Nâng cao

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 (MY < MZ).

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: 

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

1. Các định nghĩa

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.

2. Cấu tạo, Phân loại, Danh pháp

3. Tính chất

4. Điều chế

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 + H2

b. Từ Hidrocacbon tạo Anđehit

Từ Metan: CH4 + O \(\overset{xt,t^{0}}{\rightarrow}\) 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–CH+ Cu+ H2O

d. Từ Hidrocacbon tạo Xeton

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

sơ đồ điều chế axeton từ cumen

Điều chế Axit cacboxylic

a. Phương pháp lên men giấm

\({C_2}{H_5}OH + {O_2}\)Phản ứng lên men giấm\(C{H_3}COOH + {H_2}O\)

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

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

5. Bài tập Anđehit, Xeton , Axit cacboxylic - Cơ bản

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 ⇒ nHCHO = 0,1 : 4 = 0,025 mol ⇒ mX = 0,75g < 3,6 ⇒ loại

TH2: X là RCHO ⇒ nRCHO = 0,1 : 2 = 0,05 ⇒ MRCHO = 3,6 : 0,05 = 72

⇒ MR = 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

2. Bài tập Anđehit, Xeton, Axit cacboxylic - Nâng cao

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 (MY < MZ).

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: 

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

Bài học tiếp theo

Bài 47: Bài thực hành 6 Tính chất của anđehit và axit cacboxylic

Bài học bổ sung