Bài tập phản ứng đốt cháy axit cacboxylic

PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY AXIT CACBOXYLIC

- Phương trình phản ứng tổng quát:

C_xH_yO_z + (x + y/4 - z/2)O₂ → xCO₂ + y/2H₂O

- Dựa vào đặc điểm của phản ứng đốt cháy có thể kết luận được loại axit tham gia phản ứng.        

     Thường gặp nhất là các trường hợp sau:

     + Nếu đốt cháy axit thu được n_CO2 = n_H2O thì axit thuộc loại no, đơn chức, mạch hở:

C_nH_2n+1COOH → (n + 1)CO₂ + (n + 1)H₂O (hoặc C_mH_2mO₂ → nCO₂ + nH₂O)

     + Nếu đốt cháy axit thu được n_CO2 - n_H2O = n_axit thì axit thuộc loại no, 2 chức, mạch hở hoặc không no, 1 liên kết đôi C = C, mạch hở, đơn chức:

C_nH_2n-2O₄ → nCO₂ + (n - 1)H₂O

C_nH_2n-2O₂ → nCO₂ + (n - 1)H₂O

- Khi giải bài toán về phản ứng đốt cháy axit cacboxylic cần phải căn cứ vào các đặc điểm kể trên, kết hợp với các định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, các công thức tính số nguyên tử C, H... như trong bài toán đốt cháy các chất hữu cơ khác.

VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacboxylic đơn chức, cần vừa đủ V lít O₂ (đkc), thu được 0,3 mol CO₂ và 0,2 mol H₂O. Giá trị V là ? 

Lời giải

Gọi axit là RCOOH 
ta có n _axit = 0.1 mol => n _{O trong axit} = 0.2 mol
0,3 mol CO₂ có 0.6 mol O 
0,2 mol H₂O có 0.2 mol O 
Áp dụng ĐLBT nguyên tố

=> số mol O₂ cần là (0.2+0.6-0.2)/2=0.3

=> V=0.3 . 22.4=6.72 lit 
Ví dụ 2: Đốt cháy hết m gam một axit no, đơn chức, mạch hở được (m+2,8)g CO₂ và (m-2,4)g H₂O. Axit này là?

Lời giải

Đốt cháy hết m gam một axit no, đơn chức, mạch hở

=> n _H2O = n _CO2 
=>(m + 2.8)/44 = ( m - 2.4 )/18

=> m = 6 g 
C_nH_2nO₂ → nCO₂ + nH₂O 
6/(14n+32) →0.2 
=>6/(14n+32)=0.2/n

=> n =2 =>C₂H₄O₂ hay CH₃COOH 

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam chất A, thu được 2,24 lít CO₂ (ở đktc) và 1,8g nước. Tỷ khối hơi của A so với Mêtan là 3,75. Tìm công thức cấu tạo của A biết A tác dụng được với NaOH.

Lời giải

Ta có.

Ví dụ 4 : Trung hòa a mol một axit hữu cơ X cần 2a mol NaOH. Đốt cháy hoàn toàn một thể tích hơi axit X thu được hai thể tích khí CO₂ (cùng điều kiện). CTPT của X là:

Lời giải

CTTQ của X là R(COOH)_x

                             R(COOH)_x      +      xNaOH ® R(COONa)_x       +      xH₂O

Trung hòa a mol X cần 2a mol NaOH Þ X có 2 nhóm –COOH

Đốt 1 thể tích hơi X ® 2 thể tích khí CO₂ Þ X có hai nguyên tử C trong phân tử.

Vậy X chính là HOOC–COOH: axit oxalic

Ví  dụ 5 : Đốt cháy hoàn toàn m gam một axit đơn chức no mạch hở X thu được (m – 0,25) gam CO₂ và (m – 3,5) gam nước. Tìm  X .

Lời giải

CTTQ của X là C_nH_2nO₂

                            (14n + 32) gam             n .44 gam               n.18 gam

                                  m gam              (m – 0,25) gam      (m – 3,5) gam

                   Ta có tỉ lệ:

                   Ta có tỉ lệ: 

                             Vậy CTPT của X là CH₂O₂ hay HCOOH  

Ví dụ 6 : Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm hai axit hữu cơ là đồng đẳng kế tiếp ta thu được 6,6 gam và 2,7 gam nước.

        a) Tìm CTPT của hai axit .

        b) Khi cho 0,1 hỗn hợp X tác dụng với lượng dư AgNO₃/amôniac thì khối lượng kết tủa thu được?

Lời giải

                   a)  

                             Þ hai axit này là axit đơn chức no mạch hở

                             CT chung của hai axit là

                   Ta có tỉ lệ:

                             Vậy CTPT của HCOOH và  CH₃COOH                                          

                    b) Gọi a, b lần lượt là số mol của HCOOH và CH₃COOH

                                      Ta có: a + b = 0,1 mol

                             Ta có:  

                                      Chỉ có HCOOH tham gia phản ứng tráng gương.

                   HCOOH       +    Ag₂O CO₂ ­  +    H₂O   +   2Ag¯

                   0,05 mol                                                                     0,1 mol

                                      Khối lượng bạc sinh ra là: 0,1 ´ 108 = 10,8 gam