Hỗn hợp M chứa 3 axit cacboxylic đơn chức mạch hở, trong đó hai chất là axit no kế tiếp

Giải SBT Hoá 11

Bài 46.17 trang 76 Sách bài tập Hóa học 11:

Cho 29,6 g M tác dụng với dung dịch NaOH rồi cô cạn, thu được 40,6 g hỗn hợp muối khan. Đốt cháy hoàn toàn 8,88 g M thu được 6,72 lít CO₂ (đktc).

Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo, tên gọi và phần trăm khối lượng từng chất trong hỗn hợp M.

Lời giải:

Các axit đơn chức tác dụng với NaOH như sau:

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

Cứ 1 mol RCOOH biến thành 1 mol RCOONa thì khối lượng sẽ tăng thêm là:

23 - 1 = 22 (g).

Khi 29,6 g M biến thành hỗn hợp muối, khối lượng đã tăng thêm là:

40,6 - 29,6= 11 (g).

Vậy số mol 3 axit trong 29,60 g M là : $\frac{11}{22}=0,5$ mol

Khối lượng trung bình của 1 mol axit trong hỗn hợp là: $\frac{29,6}{0,5}=59,2$ (g)

Vậy trong hỗn hợp M phải có axit có phân tử khối nhỏ hơn 59,2. Chất đó chỉ có thể là H-COOH. Nhưng M có 2 axit no kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng nên đã có HCOOH thì phải có CH₃COOH.

Giả sử trong 8,88 gam M có x mol HCOOH, Y mol CH₃COOH và z mol C_nH_2n+1COOH

$\begin{array}{c}\mathrm{x}+\mathrm{y}+\mathrm{z}=\frac{0,5.8,88}{29,6}=0,15\left(1\right)\\ 46\mathrm{x}+60\mathrm{y}+(14\mathrm{n}+44)\mathrm{z}=8,88\left(2\right)\end{array}$

x + 2y + (n + 1)z = 0,3 (3)

Cách giải hệ phương trình:

Nhân 2 vế của phương trình (3) với 14 ta có

14x + 28y + (14n + 14)z = 4,2 (3’)

Lấy (2) trừ đi (3'):

32x + 32y + 30z = 4 68 (2')

Nhân (1) với 30 ta có:

30x + 30y + 30z = 4,50 (1')

Lấy (2') trừ đi (1'):

2x + 2y = 0,18 suy ra x + y = 0,09 suy ra z = 0,15 - 0,09 = 0,06

Thay các giá trị vừa tìm được vào phương trình (3), ta có:

0,09 + y + 0,06(n + 1) = 0,3

y = 0,15 - 0,06n

0 < y < 0,09 suy ra 0 < 0,15 - 0,06n < 0,09

1 < n < 2,5

Suy ra n = 2; y = 0,15 - 0,06.2 = 0,03 suy ra x = 0,06.

Thành phần khối lượng của hỗn hợp:

H-COOH(CH₂O₂) axit metanoic là: $\frac{0,06.46}{8,88}.100\%=31,1\%$

CH3-COOH(C₂H₄O₂) axit etanoic là: $\frac{0,03.60}{8,88}.100\%=20,3\%$

CH₂ = CH-COOH(C₃H₄O₂) axit propenoic là: $\frac{0,06.72}{8,88}.100\%=48,6\%$