Lý thuyết Axit cacboxylic (mới 2023 + Bài Tập) Axit cacboxylic

Lý thuyết Hóa 11 Bài 45: Axit cacboxylic

Bài giảng Hóa 11 Bài 45: Axit cacboxylic

I. Định nghĩa, phân loại, danh pháp

1. Định nghĩa

- Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl (-COOH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro.

- Ví dụ: H-COOH, C₂H₅COOH, HOOC-COOH

- Nhóm cacboxyl (-COOH) là nhóm chức của axit cacboxylic.

2. Phân loại

Dựa theo đặc điểm cấu tạo của gốc hiđrocacbon và số nhóm cacboxyl trong phân tử, các axit được chia thành:

- Axit no, đơn chức mạch hở, tổng quát (thường gặp):

C_nH_2n+1COOH (n ≥ 0) hay C_mH_2mO₂ (m ≥ 1)

- Axit không no, đơn chức, mạch hở:

- Axit thơm, đơn chức:

- Axit đa chức:

3. Danh pháp

a) Tên thường

Một số axit có tên thông thường liên quan đến nguồn gốc tìm ra chúng. Ví dụ:

b) Tên thay thế

Tên thay thế của các axit  no, đơn chức, mạch hở được xác định như sau:

+ Mạch chính của phân tử axit là mạch dài nhất, bắt đầu từ nhóm – COOH.

+ Mạch cacbon được đánh số bắt đầu từ nguyên tử cacbon của nhóm – COOH.

+ Tên thay thế =Axit + tên hiđrocacbon no tương ứng với mạch chính + oic.

Ví dụ:

II. Đặc điểm cấu tạo

- Nhóm -COOH coi như được kết hợp bởi nhóm C = O và nhóm – OH.

- Liên kết O -H trong phân tử axit phân cực hơn liên kết O–H trong phân tử ancol, do đó nguyên tử H của nhóm COOH linh động hơn nguyên tử H của nhóm – OH ancol.

- Liên kết C- OH của nhóm cacboxyl phân cực mạnh hơn liên kết C – OH của ancol, phenol nên nhóm – OH của axit cacboxylic cũng dễ bị thay thế.

III. Tính chất vật lý

-Ở điều kiện thường các axit cacboxylic đều là những chất lỏng hoặc rắn.

- Nhiệt độ sôi tăng theo chiều tăng M và cao hơn các ancol có cùng M: nguyên nhân là do giữa các phân tử axit cacboxylic có liên kết hiđro bền hơn liên kết hidro giữa các phân tử ancol.

- Mỗi axit có vị riêng: axit axetic có vị giấm ăn, axit oxalic có vị chua của me …

IV. Tính chất hóa học

1.Tính axit

- Trong dung dịch, axit cacboxylic phân li thuận nghịch:

 CH₃COOH ⇄ H⁺ + CH₃COO^-

Dung dịch axit cacboxylic làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ

- Tác dụng với bazơ, oxit bazơ tạo thành muối và nước. Ví dụ:

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

2CH₃COOH + ZnO → (CH₃COO)₂Zn + H₂O

- Tác dụng với muối:

2CH₃COOH + CaCO₃ → (CH₃COO)₂Ca + H₂O + CO₂

- Tác dụng với kim loại trước hiđro:

2CH₃COOH + Zn → (CH₃COO)₂Zn + H₂

2. Phản ứng thế nhóm –OH

- Phản ứng giữa axit và ancol tạo thành este và nước được gọi là phản ứng este hóa.

- Tổng quát:

RCOOH + R’OH  $\stackrel{xt,H^{+}}{\rightleftarrows }$ RCOOR’ + H₂O

- Đặc điểm: phản ứng thuận nghịch, xúc tác H₂SO₄ đặc.

- Ví dụ:

CH₃COOH + C₂H₅OH $\stackrel{xt,H^{+}}{\rightleftarrows }$ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

V. Điều chế

1. Phương pháp lên men giấm: (phương pháp cổ truyền sản xuất axit axetic)

C₂H₅OH + O₂ $\stackrel{men}{\to }$ CH₃COOH + H₂O

2. Oxi hóa anđehit axetic:

 2CH₃CHO + O₂ $\stackrel{t^o,xt}{\to }$2CH₃COOH

3.Oxi hóa ankan:

2R-CH₂-CH₂-R’ + 5O₂ $\stackrel{t^o,xt}{\to }$ 2RCOOH + 2R’COOH + 2H₂O

4.Từ metanol:

CH₃OH + CO $\stackrel{t^o,xt}{\to }$ CH₃COOH

Đây là phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic.

VI. Ứng dụng

Các axit hữu cơ có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: làm nguyên liệu cho công nghiệp mĩ phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp hóa học …

Trắc nghiệm Hóa học lớp 11 Bài 45: Axit cacboxylic

Bài 1:

A.HCOOH.

B.C₂H₅COOH.

C.CH₃COOH.

D.A hoặc B hoặc C.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Khối lượng bình 1 tăng chính là khối lượng H₂O, khối lượng bình 2 tăng chính là khối lượng CO₂.

Theo bài ra ta lại có:

n_CO2 = n_H2O = 0,1 mol  

BTKL:

m_O = 3 – 0,1.12 – 0,1.2= 1,6 g

=> n_O = 0,1  mol

Bảo toàn O có

n_X = $\frac{1}{2}.{\mathrm{n}}_{\mathrm{O}\left(\mathrm{X}\right)}=0,05\mathrm{mol}$

$\Rightarrow {\mathrm{M}}_{\mathrm{X}}=\frac{3}{0,05}=60$ 

Vậy công thức cấu tạo của X là CH₃COOH.

Bài 2:

A.HOOC-COOH 

B.HOOC-CH₂-COOH

C.HOOC-C(CH₂)₂-COOH

D.HOOC-(CH₂)₄-COOH

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Do axit đa chức => có 2 nhóm COOH trở lên

Mà axit mạch thằng => có không quá 2 nhóm COOH

=> Axit no, 2 chức, mạch thẳng C_nH_2n-2O₄

=>n_axit = n_CO2 – n_H2O = 0,1 mol

=> n = 6 => CTPT C₆H₁₀O₄

=> HOOC-(CH₂)₄-COOH

Bài 3:

A.HCOOH.

B.CH₃COOH. 

C.HOOC - COOH.        

D.HOOC - CH₂- COOH.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Ta có sơ đồ:

=> x + 0,5y = 3

=> x = 2 và y =2 thỏa mãn.

Vậy công thức cấu tạo của A là HOOC - COOH.

Bài 4:

A.3,0 gam. 

B.4,6 gam. 

C.7,4 gam. 

D.6,0 gam.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Tăng giảm khối lượng

 => n _axit = $\frac{17,8-13,4}{22}=0,2$ mol

=> $\overline{\mathrm{M}}=\frac{13,4}{0,2}$ = 67  

=> X chứa CH₃COOH và C₂H₅COOH 

Gọi số mol CH₃COOH và C₂H₅COOH  lần lượt là x và y

 => x + y = 0,2 và  60x + 74y = 13,4

=>  x = 0,1  

Bài 5:

A.axit fomic. 

B.metyl fomat.

C.axit axetic.

D.ancol propylic.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

X phản ứng được với Na, NaOH, NaHCO₃ nên X là axit.

Lại có M_X = 60. Vậy X là axit axetic (CH₃COOH).

Bài 6:

A.HCOOH và C₂H₅COOH.

B.CH₃COOH và C₂H₅COOH.

C.HCOOH và HOOC - COOH. 

D.CH₃COOH và HOOC - CH₂ - COOH.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

0,3 mol X + 0,5 mol NaOH  

=> X chứa 0,2 mol axit 2 chức và 0,1 mol axit đơn chức

Số C trung bình là $\frac{0,5}{0,3}$= 1,67  

=> Axit đơn chức là HCOOH

=> Số C của axit còn lại là $\frac{0,5-0,1.1}{0,2}=2$

=> Axit HOOC-COOH

Bài 7:

A. 46,67%

 B.40% 

C.25,41%

D.74,59%

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Đốt a mol X  a mol H₂  

=> Cả Y và Z đều chứa 2 nguyên tử H

a mol X + Na₂CO₃    1,6a  mol CO₂  

=> Y là axit đơn chức, Z là axit 2 chức

Từ đó, Y là HCOOH; Z là HOOC-COOH

Dễ thấy  n_HOOC-COOH = 0,6a  mol ;

n_HCOOH = 0,4a  mol

=> % m _HCOOH = $\frac{0,4.46}{0,4.46+0,6.90}=25,41$%

Bài 8:

 A.HCOOH.

B.HOOC - COOH. 

C.CH₃COOH.

D.B và C đúng.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

1A  $\to$  2CO₂  

=> A chứa 2 nguyên tử C

Theo các đáp án đã cho  

=> A là HOOC-COOH hoặc CH₃COOH.

Bài 9:

A.C₄H₈O₂.

B.C₅H₁₀O₂.

C.C₂H₆O₂.

D.C₂H₄O₂.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng H₂O; khối lượng bình 2 tăng là khối lượng CO₂.

Ta có:  

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}=\frac{0,36}{18}=0,02\mathrm{mol};{\mathrm{n}}_{{\mathrm{CO}}_2}=\frac{0,88}{44}=0,02\mathrm{mol}$

Vậy axit là no, đơn chức, mạch hở: C_nH_2nO₂

BTKL:

$\begin{array}{l}{\mathrm{m}}_{\mathrm{axit}}+{\mathrm{m}}_{{\mathrm{O}}_{2(\mathrm{p}/\mathrm{u})}}={\mathrm{m}}_{{\mathrm{CO}}_2}+{\mathrm{m}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}\\ \\ \Rightarrow {\mathrm{m}}_{{\mathrm{O}}_2(\mathrm{p}/\mathrm{u})}=0,88+0,36-0,44\\ \\ =0,8\mathrm{mol}\end{array}$

Bảo toàn nguyên tố O có:

$\begin{array}{l}2.{\mathrm{n}}_{\mathrm{axit}}+2.{\mathrm{n}}_{{\mathrm{O}}_{2\mathrm{p}/\mathrm{u}}}=2.{\mathrm{n}}_{{\mathrm{CO}}_2}+{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}\\ \\ \Rightarrow {\mathrm{n}}_{\mathrm{axit}}={5.10}^{-3}\mathrm{mol}\\ \\ \Rightarrow {\mathrm{M}}_{\mathrm{axit}}=\frac{0,44}{{5.10}^{-3}}=88\\ \\ =14\mathrm{n}+32\\ \\ \Rightarrow \mathrm{n}=4.\end{array}$ 

Vậy công thức phân tử của axit là C₄H₈O₂.

Bài 10:

A. 0,3

B.0,2

C.0,6

D.0,8

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

- Xét phản ứng của hỗn hợp X với NaHCO₃:

Bảo toàn nguyên tố:

n_{-COOH trong X} = n_CO2 = 0,7 mol

=> n _{O trong X} = 1,4 mol

- Xét phản ứng đốt cháy hỗn hợp X:

BTNT:

n_{O trong X} + 2n_O2 = 2n_CO2  + n_H2O

=> n_H2O = 1,4  + 0,4.2 - 0,8.2

= 0,6 mol.