Question

[Nguyễn Hoàng Nam]

X, Y, Z là các chất hữu cơ ( chứa C, H, O), mỗi chất chỉ chứa 1 loại nhóm chức. Khi cho X, Y phản ứng với nhau tạo ra Z. Có hỗn hợp E gồm số mol bằng nhau của X, Y, Z. Nếu cho E tác dụng hết với NaHCO₃ thì thu được  V lít khí và muối natri của X. Nếu cho E tác dụng hết với Na thì thu được 0,75V lít khí ( các thể tích khí được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) và số mol khí bằng ½ số mol hỗn hợp E. Đốt cháy hoàn toàn 1,62 gam muối natri ở trên của X thu được 672 ml CO₂ ( đktc) và 0,36 gam nước, còn lại là một chất rắn. Đun nóng Y với dung dịch H₂SO₄ đặc thu được sản phẩm hữu cơ Y₁ có tỉ khối hơi so với Y là 34/43. Đun nóng Y₁ với dung dịch KMnO₄/ H₂SO₄ được Y₂ là sản phẩm hữu cơ duy nhất, không có khí thoát ra, Y₂ có cấu tạo mạch cacbon thẳng và là điaxit.

(a) Viết công thức cấu tạo của  X, Y, Z, Y₁ và Y₂.

(b) Chia 5,6 gam hỗn hợp G gồm X, Y, Z thành hai phần bằng nhau. Đốt cháy hoàn toàn phần thứ nhất cần dùng vừa hết 9,408 lít khí oxi (đktc). Phần thứ hai phản ứng vừa đủ với 40 ml dung dịch NaOH 2M, trong hỗn hợp sau phản ứng có chứa a gam muối của X và b gam chất Y. Tính các giá trị của a và b.

Answer 1

[Ngô Quang Sinh]

(a)- Khi cho E tác dụng với NaHCO₃ sinh ra V lít khí (CO₂) và muối natri của X => X là axit

- Ta thấy thể tích khí sinh ra khi cho E tác dụng với Na (khí H₂) lớn hơn 0,5 lần thể tích khí khi cho E tác dụng với NaHCO₃ (khí CO₂) => Y là ancol

Vậy E gồm axit X, ancol Y và este Z (tạo bởi X, Y)

Giả sử V lít tương ứng với 1 (mol) khí

+ n_CO2 = n_-COOH = 1 (mol)

+ n_H2 = 0,5n_-COOH + 0,5n_-OH => 0,75 = 0,5.1 + 0,5n_-OH => n_-OH = 0,5 (mol)

+ n _{hỗn hợp} = 2n_H2 = 1,5 mol => n_X = n_Y = n_Z = 1,5:3 = 0,5 mol

Số chức của axit X là: 1 : 0,5 = 2

Số chức của ancol Y là: 0,5 : 0,5 = 1

=> Este Z có 2 chức

* Đốt cháy muối natri của X:

Muối natri của X có dạng RO₄Na₂

Gọi số mol muối của X là x (mol)

BTNT Na: n_Na2CO3 = n _muối = x (mol)

BTNT O: 4n _muối + 2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O + 2n_Na2CO3

=> 4x + 2n_O2 = 0,03.2 + 0,02 + 3x => n_O2 = 0,04 – 0,5x (mol)

BTKL: m _muối + m_O2 = m_CO2 + m_H2O + m_Na2CO3

=> 1,62 + 32(0,04 - 0,5x) = 0,03.44 + 0,02.18 + 106x

=> x = 0,01 mol

=> M _muối = 162 => R + 16.4 + 23.2 = 162 => R = 28  => CTPT của X là C₄H₆O₄

* Đun nóng Y với H₂SO₄ đặc thu được Y₁ có tỉ khối so với Y là 34/43 => phản ứng tách nước tạo anken

=> M_Y1 = M_Y – 18

=> d_Y1/Y = (M_Y-18)/M_Y = 34/43 => M_Y = 86 (C₅H₁₀O)

Mà khi đun Y₁ với KMnO₄/H₂SO₄ thu được Y₂ duy nhất, không có khí thoát ra, Y₂ có cấu tạo mạch thẳng và là điaxit nên Y₁ có cấu tạo mạch vòng, chứa 1 liên kết đôi.

- Cấu tạo Y₁:

- Cấu tạo Y₂: HOOC-(CH₂)₃-COOH

- Cấu tạo Y: 

- Cấu tạo X:

HOOC-CH₂-CH₂-COOH hoặc HOOC-CH(CH₃)-COOH

- Cấu tạo Z:

Hoặc

(b)Giả sử số mol mỗi chất trong ½ hỗn hợp G: 

- Khối lượng của ½ hỗn hợp G:

118x + 86y + 254z = 7,8 (1)

- Đốt cháy phần 1 cần n_O2 = 9,408 : 22,4 = 0,42 mol:

C₄H₆O₄ + 3,5 O₂ → 4CO₂ + 3H₂O

x                3,5x

C₅H₁₀O + 7O₂ → 5CO₂ + 5H₂O

y                7y

C₁₄H₂₂O₄ + 17,5O₂ → 14CO₂ + 11H₂O

z                    17,5z

Ta có: n_O2 = 0,42 => 3,5x + 7y + 17,5z = 0,42 (2)

- Phần 2 tác dụng vừa đủ với n_NaOH = 0,04.2 = 0,08 mol:

C₂H₄(COOH)₂ + 2NaOH → C₂H₄(COONa)₂ + 2H₂O

x                              2x                     x

C₂H₄(COOC₅H₉)₂ + 2NaOH → C₂H₄(COONa)₂ + 2C₅H₉OH

z                                     2z                    z                        2z

n_NaOH = 2n_X + 2n_Z => 2a + 2c = 0,08 (3)

Từ (1) (2) (3) ta có hệ phương trình:

 

Sau phản ứng thu được: