Hỗn hợp E chứa ba este đều mạch hở, trong phân tử chỉ chứa một loại nhóm chức gồm este X (CxH2xO2), este Y (CyH2y–2O2) và este Z (CzH2z–2O4). Đun nóng 0,4 mol E với dung dịch NaOH vừa đủ, thu được 25,7 gam hỗn hợp gồm ba ancol cùng dãy đồng đẳng và 49,1 gam hỗn hợp T gồm ba muối. Đốt cháy toàn bộ T cần dùng 0,275 mol O2, thu được Na2CO3 và 0,49 mol hỗn hợp gồm CO2 và H2O. Phần trăm khối lượng của Y trong hỗn hợp E là
A. 8,35%.
B. 9,47%.
C. 7,87%.
D. 8,94%.
Đáp án A
Cách 1: X có CTPT CnH2nO2 là este no, đơn chức, mạch hở ® ancol tạo X là no, đơn chức mạch hở. ® cả ba ancol cùng dãy đồng đẳng no, đơn chức, mạch hở ® Z tạo từ axit hai chức và ancol đơn chức.
Theo đó, nhỗn hợp muối T = nE = 0,04 mol. “Cảm nhận” đốt T đủ giả thiết để giải. Thật vậy:
ó Phản ứng đốt cháy:
.
- Gọi số mol Na2CO3 là x mol → ∑ n C O O N a = 2 a m o l . Bảo toàn nguyên tố O với YTHH 01 có:
Phương trình: 4a+0,275.2= 3a+0,49.2- n H 2 O → n H 2 O = 0 , 42 - a ( m o l ) n C O 2 = 0 , 06 + a ( m o l )
→ Bảo toàn khối lượng: 49,1+0,275.32= 106a+44(0,06+a)+18(0,43-a) → a= 0,36.
- YTHH 01 cho 0,72 mol Na trong 0,4 mol T ® có 0,32 mol muối Z'; còn lại 0,08 mol X' và Y'.
Đốt muối, có tương quan ∑ n C O 2 - ∑ n H 2 O = n Y ' + n Z ' → có 0,03 mol Y' và suy ra 0,05 mol X'
Biện luận 1: có phương trình: 0,05n'+0,03m'+0,32x'= ∑ n C =0,06+2a= 0,78 mol (*)
Với n', m', x' là các số nguyên và n ' ≥ 1 , m ' ≥ 3 , x ' = 2 . Tóm lại, ở đốt cháy muối xử lí có được: 0,05 mol HCOONa; 0,03 mol C2H3COONa và 0,32 mol (COONa)2.
Biện luận 2: nếu ancol tạo Z là C2H5OH trở lên thì m a n c o l ≥ 0 , 32 . 2 . 46 = 29 , 44 ≥ 25 , 7 g a m .
→ ancol tạo ra Z là CH3OH hay Z là (COOCH3)3. Giả sử X là HCOOR và Y là C 2 H 3 C O O R ' .
Ta có
Giải phương trình nghiệm nguyên có R = 43 (gốc C3H7-) và R'= 57 (gốc C4H9-).
Vậy hỗn hợp E có 0,03 mol este Y là C2H3COOC4H9 (M=128).
Bảo toàn khối lượng phản ứng thủy phân có m E =25,7+49,1-0,72.40= 46 gam
→ Yêu cầu
.
Cách 2: Suy luận như trên có nmuối = neste = 0,4 mol.
ó Quy muối gồm: x mol HCOONa; y mol C2H3COONa; z mol (COONa)2 và a mol CH2. Ta có hệ 4 ẩn:
- Tổng số mol các muối: x+y+z= 0,4 mol (1)
- Tổng số mol H2O va CO2: x+4y+z+2a= 0,49 mol (2)
- Tổng khối lượng muối T: 68x+94y+134z+14a= 49,1 mol (3)
- Số mol O2 cần để đốt là: 0,5x+3y+0,5z+1,5a= 0,275 mol (4)
Giải hệ ta được: x = 0,05 mol; y = 0,03 mol; z = 0,32 mol; a = 0 → ∑ n a n c o l = 0 , 72 m o l
Lại quy đổi ancol gồm 0,72 mol CH3OH và 0,19 mol CH2. Thấy: 0,19= 0,05.2+0,03.3 => có 0,05 HCOOC3H7 và 0,03 C2H3COOC4H9 và 0,32 mol (COOCH3)2 => Yêu cầu như cách 1.
Cách 3: Gọi số mol X, Y, Z lần lượt là x, y, z mol.
Có nNaOH = x + y + 2z = nCOONa = nO trong muối. Lại có
.
=> Bảo toàn O phản ứng đốt có
=> n C O 2 = 0 , 26 + z / 2 m o l v à n H 2 O = 0 , 23 - z / 2 . BTKL giải ra: z = 0,32 mol ® x + y = 0,08 mol.
→ ∑ n N a O H = 0 , 72 m o l = ∑ n a n c o l → M a n c o l = 35 , 7 → có 1 ancol là CH3OH.
=> Tiếp tục giải và biện luận tương tự cách