Công thức tính hiệu suất phản ứng este hóa hay nhất (có đáp án 2024) – Hoá học lớp 12

Công thức tính hiệu suất phản ứng este hóa hay nhất – Hoá học lớp 12

Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch (xảy ra không hoàn toàn) nên thường đi kèm với hiệu suất phản ứng. Cách tính hiệu suất phản ứng este hóa như thế nào? Bài viết dưới đây sẽ giúp các em học tốt dạng bài này.

1. Công thức tính hiệu suất phản ứng este hóa

Phương trình phản ứng điều chế este đơn chức từ axit cacboxylic đơn chức và ancol đơn chức có dạng:

$\text{RCOOH + R'OH }\stackrel{{\text{H}}^{\text{+}}\text{,t°}}{\rightleftarrows }{\text{ RCOOR' + H}}_{\text{2}}\text{O}$

Trong đó:

R là gốc hiđrocacbon,

R’ là gốc hiđrocacbon, R’ ≠ H

Theo phương trình: ${\mathrm{n}}_{\mathrm{RCOOHp}/\mathrm{ư}}={\mathrm{n}}_{\mathrm{R}\text{'}\mathrm{OHp}/\mathrm{ư}}={\mathrm{n}}_{\mathrm{RCOOR}\text{'}}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}$

- Tính hiệu suất theo chất phản ứng (tính theo chất có khả năng phản ứng hết)

$\mathrm{H}\%=\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{phan}\mathrm{ung}}}{{\mathrm{n}}_{\mathrm{ban}\mathrm{dau}}}.100\%$

hoặc $\mathrm{H}\%=\frac{{\mathrm{m}}_{\mathrm{phan}\mathrm{ung}}}{{\mathrm{m}}_{\mathrm{ban}\mathrm{dau}}}.100\%$

- Tính hiệu suất theo chất sản phẩm:

$\mathrm{H}\%=\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{thuc}\mathrm{te}}}{{\mathrm{n}}_{\mathrm{ly}\mathrm{thuyet}}}.100\%$

hoặc $\mathrm{H}\%=\frac{{\mathrm{m}}_{\mathrm{thuc}\mathrm{te}}}{{\mathrm{m}}_{\mathrm{ly}\mathrm{thuyet}}}.100\%$

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m _{axit p/ư} + m_{ancol p/ư} = m_este + m_{${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$}

Ví dụ:

A. 50%

B. 62,5%

C. 55%

D. 75%

Hướng dẫn giải

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CH}}_3^{}\mathrm{COOH}}=0,2\mathrm{mol}$;

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}}=0,3\mathrm{mol}$

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COOC}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{thuc}\mathrm{te}}=0,125\mathrm{mol}$

CH₃COOH + C₂H₅OH $\stackrel{{\mathrm{H}}^{+},\mathrm{t}°}{\rightleftarrows }$ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}}<{\mathrm{n}}_{{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}}$→ axit hết, hiệu suất phản ứng tính theo axit

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COOC}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{ly}\mathrm{thuyet}}=0,2\mathrm{mol}$

$\mathrm{H}\%=\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{thuc}\mathrm{te}}}{{\mathrm{n}}_{\mathrm{ly}\mathrm{thuyet}}}.100\%$

→ $\mathrm{H}\%=\frac{0,125}{0,2}.100\%=62,5\%$

→ Đáp án B.

2. Bạn nên biết

Bước 2: Áp dụng quy tắc phải nhân – trái chia

+ Nếu m, V của sản phẩm (bên phải) thì nhân kết quả ở bước 1 với hiệu suất.

${\mathrm{m}}_{\mathrm{thực}\mathrm{tế}}=\frac{\mathrm{H}\%.{\mathrm{m}}_{\mathrm{lý}\mathrm{thuyet}}}{100\%}$

${\mathrm{m}}_{\mathrm{cần}\mathrm{lấy}}=\frac{{\mathrm{m}}_{\mathrm{phan}\mathrm{ung}}.100\%}{\mathrm{H}\%}$

3. Kiến thức mở rộng

Điều chế este đa chức

$\text{mR}{\text{(COOH)}}_{\mathrm{n}} + \mathrm{nR}\text{'}(\mathrm{OH}{)}_{\mathrm{m}}\stackrel{{\mathrm{H}}^{+},\mathrm{t}°}{\rightleftarrows }{\mathrm{R}}_{\mathrm{m}}{\left(\mathrm{COO}\right)}_{\mathrm{m}.\mathrm{n}}\mathrm{R}{\text{'}}_{\mathrm{n}}+\mathrm{m}.{\mathrm{nH}}_2\mathrm{O}$

Trong đó:

R là gốc hiđrocacbon,

R’ là gốc hiđrocacbon, R’ ≠ H

n, m lần lượt là số chức axit, ancol.

Xét tỉ lệ:

+ Nếu $\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{R}{\left(\mathrm{COOH}\right)}_{\mathrm{n}}}}{\mathrm{m}}>\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{R}\text{'}{\left(\mathrm{OH}\right)}_{\mathrm{m}}}}{\mathrm{n}}$→ axit dư, ancol có khả năng phản ứng hết.

+ Nếu $\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{R}{\left(\mathrm{COOH}\right)}_{\mathrm{n}}}}{\mathrm{m}}<\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{R}\text{'}{\left(\mathrm{OH}\right)}_{\mathrm{m}}}}{\mathrm{n}}$→ axit có khả năng phản ứng hết, ancol dư.

+ Nếu $\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{R}{\left(\mathrm{COOH}\right)}_{\mathrm{n}}}}{\mathrm{m}}=\frac{{\mathrm{n}}_{\mathrm{R}\text{'}{\left(\mathrm{OH}\right)}_{\mathrm{m}}}}{\mathrm{n}}$→ cả hai chất đều phản ứng vừa đủ.

Chú ý:

- Tính theo phương trình hóa học phải tính theo chất có khả năng phản ứng hết.

- Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch (phản ứng không hoàn toàn).

4. Bài tập minh họa

Câu 1:

A. 26,0 gam.

B. 46,0 gam.

C. 92,0 gam.

D. 11,5 gam.

Hướng dẫn giải

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COOC}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{thuc}\mathrm{te}}=0,25\mathrm{mol}$

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COOC}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{ly}\mathrm{thuyet}}=\frac{0,25}{0,25}=1\mathrm{mol}$

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COOC}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{ly}\mathrm{thuyet}}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}\mathrm{phan}\mathrm{ung}}=1\mathrm{mol}$

$\to {\mathrm{m}}_{{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}}=46.1=46\mathrm{gam}$

→ Đáp án B

Câu 2:

A. 7,62g

B. 15,24g

C. 21,167g

D. 9,62g

Hướng dẫn giải

→ axit có khả năng hết.

Theo phương trình

n _{este lý thuyết} = n _axit = 0,05 mol

→ n _{este thực tế} = 0,6.0,05 = 0,03 mol

→ m _{este thực tế}= 254.0,03 = 7,62 gam

→ Đáp án A