Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Công thức tính hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết, từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh nắm vững kiến thức về Công thức tính hiệu suất phản ứng este hóa, từ đó học tốt môn Hoá.

Công thức tính hiệu suất phản ứng este hóa hay, chi tiết

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: Đun 12 gam axit axetic với 13,8 gam etanol (có H₂SO₄ đặc làm xúc tác) đến khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng, thu được 11 gam este. Hiệu suất của phản ứng este hóa là

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

Nếu đề bài cho hiệu suất (H%) yêu cầu tính m, V,...

Bước 1: Tính m, V,... (theo phương trình).

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.

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

+ Nếu m, V,... của chất phản ứng (bến trái) thì chia kết quả ở bước 1 cho hiệu suất.

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

3. Kiến thức mở rộng

Điều chế este đa chức

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

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: Cho ancol etylic tác dụng với axit axetic thì thu được 22,0 gam este, H = 25%. Khối lượng ancol phản ứng là

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: Cho 0,1 mol glixerol (C₃H₅(OH)₃) phản ứng với 0,15 mol axit acrylic (CH₂ = CHCOOH) có H₂SO₄ đặc với hiệu suất là 60% thu được m gam este  X. Giá trị của m là:

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

Xem thêm các dạng bài tập Hoá học lớp 12 hay, chi tiết khác:

Các dạng bài toán đốt cháy chất béo và cách giải

Các dạng bài toán xác định công thức cấu tạo este, chất béo và cách giải

Công thức phản ứng xà phòng hóa este hay nhất

Công thức phản ứng xà phòng hóa chất béo hay nhất

Công thức bài toán đốt cháy este hay nhất