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 trắm khối lượng của Y trong hỗn hợp E là
A. 8,35%
B. 9,47%
C. 7,87%
D. 8,94%
Chọn 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 muối T = nE = 0,04 mol. “Cảm nhận” đôt T đủ giả thiết để giải. Thật vậy:
*Phản ứng đốt cháy:
Gọi số mol Na2CO3 là x mol → ∑ n C O O N a = 2 a mol. Bảo toàn nguyên tố O với YTHH 01 có:
Phương trình:
→ 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 Y’ và suy ra 0,05 mol X’ (*)
-Biện luận 1: có phương trình:
Với n’, m’, x’ là các số nguyên và
Dấu “=” xảy ra ở (*) khi và chỉ khi n’ = 1; m’ = 3 và x’ = 2.
Tóm lại, ở đôt 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 Z là CH3OH hay Z là (COOCh3)3. Giả sử X là HCOOR và Y là C2H3COOR’.
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 C 2 H 3 C O O C 4 H 9 ( M = 128 )
Bảo toàn khối lượng phản ứng thủy phân có m E = 25 , 7 + 49 , 1 - 0 , 72 . 40 = 46 g a m
=> Yêu cầu % m Y t r o n g E = 0 , 03 . 128 46 . 100 % ≈ 46 %
Cách 2: Suy luận như trên có n m u o i = n e s t e = 0 , 4 m o l
*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 và CO2: x + 4y + z + 2a = 0,49mol (2)
· Tổng khối lương muối T: 68x + 94y + 134z + 14a = 49,1 gam (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 0,32 mol CH2. Thấy: 0,19= 0,05.2+0,03.3
=> có 0,05 HCOOC3H7 và 0,03 C2H3COOC4H9 và 0,32 mol ( C O O C H 3 ) 2 → Yêu cầu như cách 1.
Cách 3: gọi số mol X, Y, Z lần lượt là x, y, z mol.
Có n N a O H = x + y + 2 z = n C O O N a = n O t r o n g m u o i Lại có n O t r o n g N a 2 C O 3 = 3 ( x + y + z ) 2 m o l
→ Bảo toàn O phản ứng đốt có
→ tiếp tục giải và biện luận tương tự cách 1.
Tại sao nT=nE vậy ạ?