Phương pháp giải Bài tập về phản ứng este hóa (50 bài tập minh họa)

Ngọc Nguyễn Ngày: 17-07-2023 Lớp 11

229

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Bài tập về phản ứng este hóa (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 Bài tập về phản ứng este hóa (50 bài tập minh họa)

A. Lý thuyết và phương pháp giải

- Phản ứng giữa ancol và axit tạo thành este và nước được gọi là phản ứng este hóa. Đặc điểm của phản ứng este hóa là thuận nghịch và cần có H₂SO₄ đặc làm chất xúc tác.

- Thường gặp là phản ứng giữa axit đơn chức và ancol đơn chức, phương trình tổng quát:

$R COO H + R^{'} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} R COO R^{'} + H_{2} O$

Ví dụ:

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

+ Nếu n_RCOOH > n_R’OH thì ancol là chất hết; axit là chất dư.

+ Nếu n_RCOOH < n_R’OH thì axit là chất hết; ancol là chất dư.

- Bài toán thường gặp là tính hiệu suất của phản ứng este hóa:

Áp dụng công thức: $H = \frac{m_{es t e T T}}{m_{es t e L T}} .100 %$

Trong đó:

+ m_{este TT}: khối lượng este thu được theo thực tế.

+ m_{este LT}: khối lượng este thu được theo lý thuyết.

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 12 gam axit axetic tác dụng với 9,2 gam rượu etylic đun nóng và có mặt H₂SO₄ đặc làm xúc tác (hiệu suất 100%) khối lượng etyl axetat là

A. 8,8g

B. 88 g

C. 17,6 g

D. 176 g

Hướng dẫn giải:

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

Ban đầu 0,2 0,2 mol

→ m_este= 0,2.88 = 17,6 g

Đáp án C

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm axit HCOOH và axit CH₃COOH (tỉ lệ mol 1:1). Lấy 5,3 gam hỗn hợp X tác dụng với 5,75 gam C₂H₅OH (có xúc tác H₂SO₄ đặc) thu được m gam hỗn hợp este (hiệu suất của các phản ứng este hoá đều bằng 80%). Giá trị của m là:

A. 10,12

B. 6,48

C. 8,10

D. 16,20

Hướng dẫn giải:

n_HCOOH= $n_{C H_{3} C O O H}$ = 0,05 mol

$n_{C_{2} H_{5} O H}$ = 0,125 mol ⇒ Ancol dư

Vậy hỗn hợp este gồm:

$n_{H C O O C_{2} H_{5}} = n_{C H_{3} C O O C_{2} H_{5}} = 0, 05.80 % = 0, 04 m o l$

⇒ m = 6,48 gam

Đáp án B

Ví dụ 3: Cho 150 gam axit axetic tác dụng với 161 gam ancol etylic có H₂SO₄ đặc làm xúc tác. Khi phản ứng xảy ra xong thì có 60% lượng axit chuyển thành este. Khối lượng este thu được sau khi phản ứng kết thúc là:

A. 132 gam

B. 230 gam

C. 235 gam

D. 240 gam

Hướng dẫn giải:

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

Ban đầu 2,5 3,5 mol

Phản ứng 2,5 2,5 2,5 mol

Do hiệu suất là 60% nên số mol este là 2,5.60% = 1,5 mol

Khối lượng của este là 1,5.88= 132 g

Đáp án A

C. Luyện tập

Câu 1: Đun 12 gam axit axetic với 13,8 gam etanol (có H₂SO₄ đặc làm xúc tác), thu được 11gam este. Hiệu suất của phản ứng este hóa là

A. 44%.

B. 55%.

C. 62,5%.

D. 75 %.

Hướng dẫn giải:

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

Ban đầu 0,2 0,3 mol

Phản ứng 0,2 0,2 0,2 mol

Khối lượng của este theo lý thuyết là 0,2.88= 17,6 g

Hiệu suất của phản ứng este hóa là: $\frac{11}{17, 6} .100 % = 62, 5 %$

Đáp án C

Câu 2: Đun nóng 30 gam axit axetic với lượng dư ancol etylic (xúc tác H₂SO₄ đặc), thu được 26,4 gam este. Hiệu suất của phản ứng este hóa là

A. 40%.

B. 50%.

C. 60%.

D. 70%.

Hướng dẫn giải:

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

0,5 $\to$ 0,5 mol

Khối lượng của este theo lý thuyết là 0,5.88 = 44 g

Hiệu suất của phản ứng este hóa là: $\frac{26, 4}{44} .100 % = 60 %$

Đáp án C

Câu 3: Trộn 300ml dung dịch axit axetic 1M và 50 ml ancol etylic 46º (d = 0,8g/ml) có thêm một ít H₂SO₄ đặc vào một bình cầu và đun nóng bình cầu một thời gian, sau đó chưng cất thu được 18,48 gam este. Hiệu suất của phản ứng este hoá là:

A. 65%

B. 70%

C. 85%

D. 90%

Hướng dẫn giải:

n_axit= 0,3 mol; n_ancol = $\frac{50.46.0, 8}{100.46} = 0, 4 m o l$

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

Ban đầu: 0,3 0,4 mol

Phản ứng: 0,3 0,3 0,3 mol

Khối lượng este theo lý thuyết là 0,3.88 = 26,4 gam

Hiệu suất phản ứng là: $H = \frac{18, 48.100 %}{26, 4} = 70 %$

Đáp án B

Câu 4: Khi thực hiện phản ứng este hóa 1 mol CH₃COOH và 1 mol C₂H₅OH, lượng este lớn nhất thu được là $\frac{2}{3}$ mol. Để đạt hiệu suất cực đại 90% (tính theo axit khi tiến hành este hóa 1 mol CH₃COOH cần số mol C₂H₅OH là bao nhiêu? Biết các phản ứng este hóa thực hiện ở cùng nhiệt độ).

A. 0,342.

B. 0,456.

C. 2,412.

D. 2,925.

Hướng dẫn giải:

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

Ban đầu: 1 mol 1 mol

Phản ứng: $\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$

Sau phản ứng: $\frac{1}{3}$ $\frac{1}{3}$ $\frac{2}{3}$ $\frac{2}{3}$

=> $K_{C} = \frac{\frac{2}{3} . \frac{2}{3}}{\frac{1}{3} . \frac{1}{3}} = 4$

Hiệu suất đạt cực đại H = 90% => $n_{C H_{3} C O O H}$ _{phản ứng} = 1.90% = 0,9 mol

Gọi số mol C₂H₅OH cần dùng = x mol

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

Ban đầu: 1 mol x mol

Phản ứng: 0,9 → 0,9 → 0,9 → 0,9

Sau phản ứng: 0,1 x – 0,9 0,9 0,9

Vì 2 phản ứng thực hiện ở cùng nhiệt độ => K_C không đổi

=> $K_{C} = \frac{0, 9.0, 9}{0, 1. (x - 0, 9)} = 4$ => x = 2,925 mol

Đáp án D

Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp ancol đơn chức X và Y thuộc cùng 1 dãy đồng đẳng, người ta thu được 35,84 lít CO₂ (ở đktc) và 37,8 gam H₂O. Nếu cho m gam hỗn hợp trên tác dụng với 24,0 gam axit axetic (hiệu suất là 50%). Khối lượng este thu được là

A. 20 gam.

B. 20,96 gam.

C. 26 gam.

D. 26,4 gam.

Hướng dẫn giải:

$n_{C O_{2}} = 1, 6 m o l; n_{H_{2} O} = 2, 1 m o l; n_{C H_{3} COO H} = 0, 4 m o l$

Gọi CTTQ của 2 ancol là ROH

n_ancol = 2,1 – 1,6 = 0,5 mol

Suy ra m_ancol= m_C + m_H + m_O = 12.1,6 + 2,1.2 + 0,5.16 = 31,4 gam

M_ancol= 31,4 : 0,5 = 62,8 $\Rightarrow R = 45, 8$

Phương trình phản ứng:

$C H_{3} COO H + R O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO R + H_{2} O$

Ban đầu: 0,4 0,5 mol

Phản ứng: 0,4 0,4 0,4 mol

Do hiệu suất phản ứng là 50% nên n_este = 0,4.0,5 = 0,2 mol

m_este= 0,2. (15 + 44 + 45,8) = 20,96 gam

Đáp án B

Câu 6: Đun nóng 6 gam axit axetic với 6 gam ancol etylic (xúc tác H₂SO₄ đặc, đun nóng), hiệu suất của phản ứng este hóa là 60%. Khối lượng este là

A. 4,4 g

B. 4,6 g

C. 5,2 g

D. 5,28 g

Hướng dẫn giải:

$n_{C H_{3} COO H} = 0, 1 m o l; n_{C_{2} H_{5} O H} = 0, 13 m o l$

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

Ban đầu: 0,1 0,13 mol

Phản ứng: 0,1 0,1 0,1 mol

m_{este lý thuyết}= 0,1.88 = 8,8 gam

Do hiệu suất của phản ứng là 60% nên m_{este thực tế}= 5,28g

Đáp án D

Câu 7: Cho hỗn hợp X gồm ancol metylic và hai axit cacboxylic (no, đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng) tác dụng hết với Na, giải phóng 6,72 lít khí H₂ (đktc). Nếu đun nóng hỗn hợp X (có xúc tác H₂SO₄ đặc) thì các chất trong hỗn hợp phản ứng vừa đủ với nhau tạo thành 25 gam hỗn hợp este (hiệu suất của phản ứng este hóa đều bằng 100%). Hai axit trong hỗn hợp X là

A. HCOOH và CH₃COOH.

B. CH₃COOH và C₂H₅COOH.

C. C₂H₅COOH và C₃H₇COOH.

D. C₃H₇COOH và C₄H₉COOH.

Hướng dẫn giải:

Gọi 2 axit có công thức chung là RCOOH.

Khi tham gia phản ứng với Na ta có:

n_ancol + n_axit = 2n_hiđro = 2.0,3 = 0,6 mol

Vì các chất trong hỗn hợp phản ứng vừa đủ với nhau và hiệu suất của phản ứng 100% nên n_axit = n_ancol = n_este = 0,3 mol

Suy ra M_este = (R + 12 + 32 + 15). 0,3 = 25 R = 24,333

Hai 2 axit là CH₃COOH và C₂H₅COOH.

Đáp án B

Câu 8: Chia a gam axit axetic thành 2 phần bằng nhau:

-Phần 1: Trung hòa vừa đủ bởi 0,5 lít dung dịch NaOH 0,4 M

-Phần 2: Thực hiện phản ứng este hóa với ancol etylic dư thu được m gam este (giả sử hiệu suất phản ứng là 100%)

Vậy m có giá trị là:

A. 16,7 gam

B. 17,6 gam

C. 16,8 gam

D. 18,6 gam

Hướng dẫn giải:

$n_{N a O H} = n_{C H_{3} C O O H} = 0, 02 m o l$

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

Mà hiệu suất là 100% nên n_este= $n_{N a O H} = n_{C H_{3} C O O H} = 0, 02 m o l$

m_este = 0,02.88=17,6 g

Đáp án B

Câu 9: Khi đun nóng 25,8 gam hỗn hợp ancol etylic và axit axetic có H₂SO₄ đặc làm xúc tác thu được 14,08 gam este. Nếu đốt cháy hoàn toàn lượng hỗn hợp đó thu được 23,4g H₂O. Tìm thành phần trăm mỗi chất trong hỗn hợp đầu và hiệu suất của phản ứng este hoá.

A. 53,5% C₂H₅OH; 46,5% CH₃COOH và H = 80%

B. 55,3% C₂H₅OH; 44,7% CH₃COOH và H = 80%

C. 60,0% C₂H₅OH; 40,0% CH₃COOH và H = 75%

D. 45,0% C₂H₅OH; 55,0% CH₃COOH và H = 60%

Hướng dẫn giải:

$n_{H_{2} O}$ = 1,3 mol

Đặt a, b là số mol C₂H₅OH và CH₃COOH

⇒ 46a + 60b = 25,8 (1)

và $n_{H_{2} O}$ = 3a + 2b = 1,3 (2)

Từ (1) và (2) ⇒ a = 0,3mol và b = 0,2 mol

$\begin{array}{l} % m_{C_{2} H_{5} O H} = \frac{0, 3.46}{25, 8} .100 % = 53, 49 % \\ \Rightarrow % m_{C H_{3} COOH} = 100 % - 53, 49 % = 46, 51 % \end{array}$

$n_{C H_{3} CO O C_{2} H_{5}}$ = 0,16 mol

⇒ H = $\frac{0, 16}{0, 2} .100 %$ = 80%

Đáp án A

Câu 10: Cho 20,5 gam hỗn hợp ancol etylic và axit axetic tác dụng với kali dư thu được 4,48 lít H₂ (đktc). Nếu cho hỗn hợp đó thực hiện phản ứng este hóa thì khối lượng este thu được là bao nhiêu? Biết H = 100%.

A. 10 gam

B. 12 gam

C. 13,2 gam

D. 14,2 gam

Hướng dẫn giải:

Gọi số mol của ancol và axit lần lượt là x, y mol

$C_{2} H_{5} O H + K \to C_{2} H_{5} O K + \frac{1}{2} H_{2}$

x 0,5x mol

$C H_{3} C O O H + K \to C H_{3} C O O K + \frac{1}{2} H_{2}$

y 0,5y mol

Ta có hệ phương trình:

$\{\begin{matrix} 0, 5 x + 0, 5 y = 0, 2 \\ 46 x + 60 y = 20, 5 \end{matrix} \Rightarrow \{\begin{matrix} x = 0, 25 \\ y = 0, 15 \end{matrix}$

Phản ứng este hóa:

$C H_{3} COO H + C_{2} H_{5} O H \overset{H_{2} S O_{4}, t^{o}}{⇄} C H_{3} COO C_{2} H_{5} + H_{2} O$

Ban đầu 0,15 0,25 mol

Phản ứng 0,15 0,15 0,15 mol

Khối lượng este là 0,15.88= 13,2g.

Đáp án C

Từ khóa :

Giải bài tập Hóa học 11

Đánh giá

0 đánh giá

Đánh giá

Bài viết cùng môn học

Hóa học Tổng hợp kiến thức

Oxit B có công thức X2O. Tổng số hạt cơ bản là 140, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện Nguyễn Trang

235

Hóa học Tổng hợp kiến thức

Cấu hình electron ở trạng thái cơ bản của nguyên tử nguyên tố X có tổng số electron trên các phân lớp p là 8 Nguyễn Trang

257

Hóa học Tổng hợp kiến thức

Một nguyên tử R có tổng số các hạt là 115. Số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 25 Nguyễn Trang

175

Hóa học Tổng hợp kiến thức

Một nguyên tử A có tổng số hạt là 40.Trong đó số hat mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện Nguyễn Trang

240