Phương pháp giải Dạng 4: Bài tập về phản ứng oxi hóa của anđehit (50 bài tập minh họa)

Ngọc Nguyễn Ngày: 17-07-2023 Lớp 11

281

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Dạng 4: Bài tập về phản ứng oxi hóa của anđehit (50 bài tập minh họa) hay, chi tiết nhất, từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh nắm vững kiến thức, từ đó học tốt môn Hóa học 11.

Phương pháp giải Dạng 4: Bài tập về phản ứng oxi hóa của anđehit (50 bài tập minh họa)

A. Lý thuyết và phương pháp giải

1. Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn

- Khi oxi hóa không hoàn toàn anđehit sẽ thu được axit cacboxylic

$2 R C H O + O_{2} \overset{x t, t^{o}}{\to} 2 R C O O H$

2. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

$C_{x} H_{y} O_{z} + (x + \frac{y}{4} - \frac{z}{2}) O_{2} \overset{t^{o}}{\to} x C O_{2} + \frac{y}{2} H_{2} O$

- Khi đốt cháy anđehit không bao giờ thu được số mol nước lớn hơn số mol CO₂.

- Nếu đốt cháy một anđehit mạch hở có k liên kết $π$ trong phân tử thì

$n_{C O_{2}} - n_{H_{2} O} = (k - 1) . n_{a n d e h i t}$

- Dựa vào quan hệ số mol của sản phẩm cháy ta có thể suy ra loại anđehit tham gia phản ứng:

+ $n_{C O_{2}} = n_{H_{2} O}$ $\Rightarrow$ Anđehit thuộc loại no, đơn chức, mạch hở.

+ $n_{C O_{2}} - n_{H_{2} O} = n_{a n d e h i t}$ $\Rightarrow$ anđehit thuộc loại no, 2 chức, mạch hở (C_nH_2n-2O₂) hoặc anđehit không no, mạch hở có 1 liên kết đôi (C_nH_2n-2O)

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho bài toán đốt cháy anđehit

m _anđehit + $m_{O_{2}} = m_{C O_{2}} + m_{H_{2} O}$

- Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cho bài toán đốt cháy anđehit

+) n _anđehit = $\frac{n_{C O_{2}}}{n}$

+) Số $\bar{C}$ = $\frac{n_{C O_{2}}}{n_{a n d e h i t}}$ ; Số $\bar{H} = \frac{2. n_{H_{2} O}}{n_{a n d e h i t}}$

+) $n_{O (and e h i t)} + 2 n_{O_{2}} = 2 n_{C O_{2}} + n_{H_{2} O}$

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy một hỗn hợp các đồng đẳng của anđehit ta thu được số mol CO₂ bằng số mol H₂O thì đó là dãy đồng đẳng:

A. anđehit đơn chức no.

B. anđehit vòng no.

C. anđehit hai chức no.

D. Cả A, B, C đều đúng.

Hướng dẫn giải:

$C_{n} H_{2 n} O + \frac{3 n - 1}{2} O_{2} \overset{t °}{\to} n C O_{2} + n H_{2} O$

Anđehit đơn chức no thì đốt cháy cho số mol CO₂ bằng số mol H₂O

Đáp án A

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 10,8 gam một anđehit no, mạch hở cần dùng 10,08 lít khí O₂ (đktc). Sản phẩm cháy cho qua nước vôi trong dư có 45 gam kết tủa tạo thành. Công thức phân tử của anđehit là

A. C₃H₄O₂.

B. C₄H₆O₄.

C. C₄H₆O₂.

D. C₄H₆O.

Hướng dẫn giải:

$n_{O_{2}} = 0, 45 m o l; n_{C O_{2}} = n_{↓} = 0, 45 m o l$

$\begin{array}{l} C_{x} H_{y} O_{z} + (x + \frac{y}{4} - \frac{z}{2}) O_{2} \overset{t^{o}}{\to} x C O_{2} + \frac{y}{2} H_{2} O \\ \frac{0, 45}{x} 0, 45 0, 45 m o l \end{array}$

$\Rightarrow x + \frac{y}{4} - \frac{z}{2} = x \Rightarrow y = 2 z (1)$

Mặt khác: $12 x + y + 16 z = \frac{10, 8 x}{0, 45} (2)$

Từ (1) và (2) ta có: $x = \frac{3 z}{2}$

Suy ra x : y : z = 3 : 4 : 2 Vì anđehit no, mạch hở nên anđehit là C₃H₄O₂.

Đáp án A

Ví dụ 3: Oxi hóa 1,76 gam một anđehit đơn chức được 2,4 gam một axit tương ứng. Anđehit đó là

A. HCHO.

B. CH₃CHO.

C. C₂H₅CHO.

D. C₃H₇CHO.

Hướng dẫn giải:

Đặt công thức của anđehit là RCHO

Phương trình phản ứng:

$\begin{array}{l} 2 R C H O + O_{2} \overset{x t, t °}{\to} 2 R C O O H (1) \\ 2 x x 2 x m o l \end{array}$

Số mol O₂ phản ứng x = (2,4-1,76):32 = 0,02 mol

Khối lượng mol của RCHO là: R + 29 = 1,76 : (0,02.2) = 44

⇒ R = 15 (R là CH₃)

Đáp án B

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Oxi hóa 17,4 gam một anđehit đơn chức được 16,65 gam axit tương ứng (H = 75%). Anđehit có công thức phân tử là

A. CH₂O.

B. C₂H₄O.

C. C₃H₆O.

D. C₃H₄O.

Hướng dẫn giải:

2RCHO + O₂ $\overset{x t, t^{o}}{\to}$ 2RCOOH

m_RCHO = 17,4.0,75= 13,05 g

BTKL: m_oxi= 3,6 g $\to n_{O_{2}} = 0, 1125 m o l$

$M_{R C H O} = R + 29 = 58 \Rightarrow R = 29 (C_{2} H_{5})$

Anđehit là C₂H₅CHO

Đáp án C

Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn một anđehit X, thu được số mol CO₂ bằng số mol H₂O. Nếu cho X tác dụng với lượng dư Ag₂O (hoặc AgNO₃) trong dung dịch NH₃, sinh ra số mol Ag gấp 4 lần số mol X đã phản ứng. CTPT của X là:

A. HCHO.

B. CH₃CHO.

C. (CHO)₂.

D. C₂H₅CHO.

Hướng dẫn giải:

Do: $n_{C O_{2}} = n_{H_{2} O} \to X : C_{n} H_{2 n} O$

Do số mol Ag gấp 4 lần số mol X nên X là HCHO hoặc R(CHO)₂

Đốt cháy hoàn toàn một anđehit X, thu được số mol CO₂ bằng số mol H₂O suy ra được X là: HCHO

$H C H O + 4 A g N O_{3} + 6 N H_{3} + 2 H_{2} O \to {(N H_{4})}_{2} C O_{3} + 4 A g + 4 N H_{4} N O_{3}$

Đáp án A

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 3,42 gam một anđehit no mạch thẳng A thu được 4,032 lít CO₂ (ở đktc) và 2,7 gam H₂O . Công thức của A là

A. CH₃CHO.

B. CH₃-CH=CHO.

C. HOC-(CH₂)₂CHO.

D. HOC-(CH₂)₄CHO.

Hướng dẫn giải:

$n_{C O_{2}} = 0, 18 m o l > n_{H_{2} O} = 0, 15 m o l$ → Loại A

Từ các trường hợp B, C, D có: $n_{C O_{2}} - n_{H_{2} O} = n_{a n d e h i t}$ = 0,03 mol

Số nguyên tử cacbon trong X là 0,18 : 0,03 = 6

Dựa vào đáp án ta thấy HOC-(CH₂)₄CHO phù hợp.

Đáp án D

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn một lượng anđehit A cần vừa đủ 2,52 lít oxi (ở đktc), được 4,4 gam CO₂ và 1,35 gam H₂O. A có công thức phân tử là

A. C₃H₄O.

B. C₄H₆O.

C. C₄H₆O₂.

D. C₈H₁₂O.

Hướng dẫn giải:

$n_{O_{2}} = 0, 1125 m o l; n_{C O_{2}} = 0, 1 m o l; n_{H_{2} O} = 0, 075 m o l$

$n_{C O_{2}} - n_{H_{2} O} = n_{a n d e h i t}$ = 0,025 mol

Số nguyên tử C trung bình là 0,1 : 0,025 = 4

Bảo toàn nguyên tố oxi:

n_{oxi trong A} = 0,1.2 + 0,075 – 0,1125.2 = 0,05 mol

Gọi CTCT của A là C_xH_yO_z

Ta có Z = 0,05 : 0,025 = 2

Vậy A có công thức là C₄H₆O₂.

Đáp án C

Câu 5: Đốt cháy hết 8,8 gam hỗn hợp gồm 1 ankanal A và 1 ankanol B (có cùng số nguyên tử cacbon) thu được 10,08 lít CO₂ (ở đktc) và 9 gam H₂O. Công thức phân tử của A

A. CH₃CHO.

B. CH₃-CH₂-CHO.

C. HCHO.

D. (CH₃)₂CH-CHO.

Hướng dẫn giải:

$C_{n} H_{2 n} O + \frac{3 n - 1}{2} O_{2} \to n C O_{2} + n H_{2} O$

$C_{n} H_{2 n + 2} O + \frac{3 n}{2} O_{2} \to n C O_{2} + (n + 1) H_{2} O$

$n_{C O_{2}} = 0, 45 m o l; n_{H_{2} O} = 0, 5 m o l \Rightarrow n_{B} = 0, 05 m o l$

m_{O (hh)} = 8,8 – 0,45.12 – 0,5.2 = 2,4 g ⇒ n_(O)hh = 0,15 mol

⇒ n.0,15 = 0,45 ⇒ n = 3

Công thức của A là CH₃-CH₂-CHO

Đáp án B

Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn 1 mol anđehit A mạch hở, no thu được CO₂ và H₂O theo tỉ lệ n_A: $n_{C O_{2}} : n_{H_{2} O}$ = 1 : 3 : 2. Vậy A là

A. CH₃CH₂CHO.

B. OHCCH₂CHO.

C. CH₃CH₂CH₂CH₂CHO.

D. HOCCH₂CH₂CHO.

Hướng dẫn giải:

n_A: $n_{C O_{2}} : n_{H_{2} O}$ = 1 :3 :2 $\to$ n_A : n_C : n_H = 1 : 3 : 4

Gọi công thức A là C_xH_yO_z

Ta có: x : y = 3 : 4

Dựa vào đáp án suy ra A là OHCCH₂CHO.

Đáp án B

Câu 7: Đốt cháy hỗn hợp 2 anđehit no, đơn chức thu được 0,4 mol CO₂. Hiđro hóa hoàn toàn 2 anđehit này cần 0,2 mol H₂ thu được hỗn hợp 2 rượu no, đơn chức. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 rượu thì số mol H₂O thu được là:

A. 0,4 mol.

B. 0,6mol.

C. 0,8 mol.

D. 0,3 mol.

Hướng dẫn giải:

$\begin{array}{l} C_{n} H_{2 n} O + \frac{3 n - 1}{2} O_{2} \to n C O_{2} + n H_{2} O \\ 0, 4 m o l \end{array}$

$\begin{array}{l} C_{n} H_{2 n} O + H_{2} \overset{x t, t °}{\to} C_{n} H_{2 n + 2} O \\ 0, 2 \leftarrow 0, 2 \to 0, 2 m o l \end{array}$

Suy ra n = 0,4 : 0,2 = 2

$\begin{array}{l} C_{n} H_{2 n + 2} O + \frac{3 n}{2} O_{2} \to n C O_{2} + (n + 1) H_{2} O \\ 0, 2 (n + 1) .0, 2 m o l \end{array}$

⇒ $n_{H_{2} O}$ _{thu được} = 0,2. (2+1) = 0,6 mol.

Đáp án: B

Câu 8: Đốt cháy hoàn toàn 1 mol hợp chất hữu cơ X, thu được 4 mol CO₂. Chất X tác dụng được với Na, tham gia phản ứng tráng bạc và tác dụng với Br₂ theo tỉ lệ mol 1:1. Công thức của X là

A. HOOC-CH=CH-COOH.

B. HO-CH₂-CH₂-CH=CH-CHO.

C. HO-CH₂-CH=CH-CHO.

D. HO-CH₂-CH₂-CH₂-CHO.

Hướng dẫn giải:

- Do 1 mol X tạo 4 mol CO₂ nên X có 4 nguyên tử cacbon (loại B vì có 5 nguyên tử cacbon).

- Do X tác dụng được với Na nên X có nhóm –OH (loại A)

- Do X tác dụng với brom theo tỉ lệ 1:1 nên X là HO-CH₂-CH₂-CH₂-CHO

Đáp án D

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn 11,4 gam một anđehit no đa chức mạch thẳng thu được 0,6 mol CO₂ và 0,5 mol H₂O. Xác định công thức cấu tạo của anđehit đó?

A. HOC-CHO.

B. HOC-CH₂-CHO.

C. HOC-(CH₂)₂CHO.

D. HOC-(CH₂)₄CHO.

Hướng dẫn giải:

Ta thấy số mol CO₂ lớn hơn số mol H₂O và dựa vào đáp án thấy anđehit 2 chức nên từ đây suy ra anđehit đó là anđehit no, hai chức

$n_{C O_{2}} - n_{H_{2} O} = n_{a n d e h i t}$ =0,1 mol

Suy ra số nguyên tử cacbon trong anđehit là 0,6 : 0,1 = 6

Đáp án D

Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn a mol một anđehit X (mạch hở) tạo ra b mol CO₂ và c mol H₂O (biết b = a + c). Trong phản ứng tráng gương, một phân tử X chỉ cho 2 electron. X thuộc dãy đồng đẳng anđehit

A. no, đơn chức.

B. no, đa chức.

C. không no có một nối đôi, đơn chức.

D. không no có hai nối đôi, đơn chức.

Hướng dẫn giải:

Trong phản ứng tráng gương, một phân tử X cho 2e $\to$ X là anđehit đơn chức.

Ta có n_anđehit = $n_{C O_{2}} - n_{H_{2} O}$ $\to$ X có 2 liên kết $π$ mà anđehit đơn chức $\to$ 1 liên kết C=C