Hoá học 11 Bài 45: Axit cacboxylic

a. 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, CH₃-COOH, C₆H₅-COOH, HOOC-COOH

b. Phân loại

CTTQ axit no đơn chức mạch hở: C_nH_2n+1COOH (n≥0)  hay C_nH_2nO₂ (n ≥1)

c. Danh pháp

Cách gọi tên thay thế của các axit no, đơn chức, mạch hở như sau:

Bước 1: Chọn mạch C dài nhất chứa nhóm -COOH làm mạch chính. 

Bước 2: Đánh số từ Cacbon ở nhóm chức -COOH

Bước 3: Axit + tên nhánh+vị trí nhánh+tên hidrocacbon no tương ứng với mạch chính + oic

Ví dụ: 

​

Nhóm cacboxyl có cấu tạo: 

Nhóm C = O không giống trong  anđehit và xeton

Nhóm – O – H phân cực hơn nhóm – O – H trong ancol và phenol

Tính axit lớn hơn ancol và phenol

Trạng thái: ở điều kiện thường, axit cacboxylic ở trạng thái lỏng hoặc rắn

Nhiệt độ sôi: cao hơn anđehit, xeton và ancol tương ứng có cùng số C

Tính tan: do có liên kết hidro với nước, các axit tan được trong nước. 

Axit có vị chua

a. Tính axit

Trong dung dịch, axit cacboxylic phân li thuận nghịch: 

CH₃COOH → H⁺  + OH^-

b. Tác dụng với bazơ, oxit bazơ

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

CH₃COOH + ZnO → (CH₃COO)₂Zn + H₂O

c. Tác dụng với muối

Các em chú ý quan sát thí nghiệm sau:

Hiện tượng: Vỏ trứng gà tan ra, có sủi bọt khí không màu.

Giải thích: 

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

d. Tác dụng với kim loại đứng trước hidro

Zn + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₂Zn + H₂

e. Phản ứng thế nhóm -OH

RCOOH + R'OH ⇔ RCOOR' + H₂O

H₂SO₄ đặc đóng vai trò là chất xúc tác cho phản ứng. H₂SO₄ đặc hút nước sinh ra để cân bằng dịch chuyển về phía tạo este.

Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch.

a. Phương pháp lên men giấm

C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O

b. Oxi hóa anđehit axetic

CH₃CHO + O₂ → CH₃COOH

c. Oxi hóa Ankan

2CH₃CH₂CH₂CH₃ + 5O₂ → 4CH₃COOH + 2H₂O

d. Từ metanol

CH₃OH + CO → CH₃COOH

Bài 1: A và B là 2 axit cacboxylic đơn chức. Trộn 1,2 gam A với 5,18 gam B được hỗn hợp X. Để trung hòa hết X cần 90 ml dung dịch NaOH 1M. A, B lần lượt là

A. Axit acrylic, axit axetic.    

B. Axit axetic, axit propionic.

C. Axit acrylic, axit propionic.    

D. Axit axetic, axit acrylic.

Hướng dẫn giải

m_axit = 1,2 + 5,18 = 6,38g; n_NaOH = 0,09mol

Gọi công thức chung của 2 axit là RCOOH

n_RCOOH = n_NaOH = 0,09 mol

⇒ M_RCOOH = 6,38/0,09 = 70,8 ⇒ R = 25,8

⇒ A hoặc B phải là CH₃COOH

+ Nếu A là CH₃COOH ⇒ n_A = 1,2 : 60 = 0,02 mol

⇒ n_B = 0,09 – 0,02 = 0,07 mol

M_B = 5,18 : 0,07 = 74 ⇒ B là: C₂H₅COOH

+ Nếu B là CH₃COOH ⇒ A không có giá trị

⇒ Đáp án B

Bài 2: Cho 2,46 gam hỗn hợp X gồm HCOOH, CH₃COOH, C₆H₅OH tác dụng vừa đủ với 40 ml dung dịch NaOH 1M. Tổng khối lượng muối khan thu được sau khi phản ứng là:

A. 3,52 gam.    

B. 6,45 gam.    

C. 8,42 gam.    

D. 3,34 gam.

Hướng dẫn giải

Hỗn hợp X đều tác dụng với NaOH → muối + H₂O

n_NaOH = n_H2O

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_muối = m_X + m_NaOH – m_H2O

m_muối = 2,46 + 0,04.40 – 0,04.18 = 3,34g

⇒ Đáp án D

Bài 3: Cho 5,76 gam axit hữu cơ X đơn chức, mạch hở tác dụng hết với CaCO₃ thu được 7,28 gam muối của axit hữu cơ. Công thức cấu tạo thu gọn của X là

A. CH₂=CH - COOH.    

B. CH₃COOH.

C. HC C - COOH.    

D. CH₃ - CH₂ - COOH.

Hướng dẫn giải

Đặt công thức của X là: RCOOH

RCOOH → (RCOO)₂Ca

R + 45    → 2R + 128 (g)

5,76    → 7,28

⇒ 5,76.(2R + 128) = 7,28.(R+45)

⇒ R = 27 ( C₂H₃-)⇒ X là: CH₂=CH – COOH

⇒ Đáp án A

Bài 1: Thực hiện phản ứng este hóa m gam CH₃COOH bằng một lượng vừa đủ C₂H₅OH ( xúc tác H₂SO₄ đặc, đun nóng) thu được 1,76 gam este (H=100%). Giá trị của m là:

A. 2,1    

B. 1,2    

C. 2,4    

D. 1.4

Hướng dẫn giải

CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O

60g     88g

1,76.60/88 = 1,2g     ← 1,76g

m_axit = 1,2g ⇒ Đáp án B

Bài 2: 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 ra 6,72 lít khí H₂ (đktc). Nếu đun nóng hỗn hợp X (có H₂SO₄ đặc làm xúc tác) thì các chất trong hỗn hợp phản ứng vừa đủ với nhau tạo thành 25 gam hỗn hợp este (giả thiết phản ứng este hoá đạt hiệu suất 100%). Hai axit trong hỗn hợp X là

A. CH₃COOH và C₂H₅COOH    

B. HCOOH và CH₃COOH

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 ⇒ n_ancol + n_axit = 2n_H2 = 0,6 mol

Vì các chất trong hỗn hợp phản ứng este hóa vừa đủ với nhau

⇒ n_axit = n_ancol = 0,3 mol

⇒n_RCOOCH3 = n_axit = 0,3 mol ⇒ (R + 44 + 15). 0,3 = 25

⇒ 15 (CH₃) < R = 24,333 < 29 (C₂H₅)

Vậy axit kế tiếp nhau là CH₃COOH.

Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn x mol axit cacboxylic E, thu được y mol CO₂ và z mol H₂O (với z = y – x). Cho x mol E tác dụng với NaHCO₃ (dư) thu được y mol CO₂. Tên gọi của E là?

Câu 2: Trung hòa 3,88 gam hỗn hợp X gồm hai axit cacbocylic no, đơn chức, mạch hở bằng dung dịch NaOH, cô cạn toàn bộ dung dịch sau phản ứng thu được 5,2 gam muối khan. Nếu đốt cháy hoàn toàn 3,88 gam X thì thể tích oxi (đktc) cần dùng là?

Câu 3: Hỗn hợp X gồm axit axetic, axit fomic và axit oxalic. Khi cho m gam X tác dụng với NaHCO₃ (dư) thì thu được 15,68 lít khí CO₂ (đktc). Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 8,96 lít khí O₂ (đktc), thu được 35,2 gam CO₂ và y mol H₂O (đktc). Giá trị của y là?

Câu 4: Hóa hơi 15,52 gam hỗn hợp gồm một axit no đơn chức X và một axit no đa chức Y (số mol X lớn hơn số mol Y), thu được một thể tích hơi bằng thể tích của 5,6 gam N2 (đo trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Nếu đốt cháy toàn bộ hỗn hợp hai axit trên thì thu được 10,752 lít CO₂ (đktc). Công thức cấu tạo của X, Y lần lượt là?

Câu 5: Hỗn hợp X gồm hai axit cacbocylic no, mạch hở Y và Z (phân tử khối của Y nhỏ hơn Z). Đốt cháy hoàn toàn a mol X, sau phản ứng thu được a mol H₂O. Mặt khác, nếu cho a mol X tác dụng với lượng dư dung dịch NaHCO₃, thì thu được 1,6a mol CO₂. Thành phần phần trăm theo khối lượng của Y trong Z là?

Câu 1: Số đồng phân axit ứng với công thức C₄H₈O₂ là

A. 2.   

B. 3.   

C. 4.   

D. 6.

Câu 2: Công thức chung của axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở là

A. C_nH_2nO₂.   

B. C_nH_2n+2O₂.

C. C_nH_2n+1O₂.      

D. C_nH_2n-1O₂.

Câu 3: Dung dịch axit axetic không phản ứng được với

A. Mg.   

B. NaOH.

C. NaHCO₃.   

D. NaNO₃.

Câu 4: Cho các phản ứng sau ở điều kiện thích hợp:

(1) Lên men giấm ancol etylic.

(2) Oxi hóa không hoàn toàn anđehit axetic.

(3) Oxi hóa không hoàn toàn butan.

(4) Cho metanol tác dụng với cacbon oxit.

Trong những phản ứng trên, số phản ứng tạo axit axetic là

A. 1.   

B. 2.   

C. 3.   

D. 4.

Câu 5: Dãy số gồm các chất có nhiệt độ sôi tăng dần từ trái qua phải là:

A. C₂H₆, C₂H₅OH, CH₃CHO, CH₃COOH.

B. C₂H₆, CH₃CHO, C₂H₅OH, CH₃COOH.

C. CH₃CHO, C₂H₆, C₂H₅OH, CH₃COOH.

D. C₂H₆, CH₃CHO, CH₃COOH, C₂H₅OH.

Sau bài học cần nắm:

• Khái niệm Axit cacboxylic là gì, cách phân loại và gọi tên Axit cacboxylic.
• Biết về cấu tạo, tính chất hóa học hóa học đậc trưng và ứng dụng của Axit cacboxylic.