Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 61: TCHH, điều chế và ứng dụng Axit cacboxylic

Viết phương trình hoá học của các phản ứng để minh hoạ:

a) Axit axetic có đầy đủ tính chất của một axit.

b) Axit axetic là một axit yếu nhưng vẫn mạnh hơn axit cacbonic, còn phenol là một axit yếu hơn axit cacbonic.

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học của axit axetic để viết các phương trình phản ứng minh họa

+ Dung dịch axit cacboxylic làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

+ Tác dụng với bazơ, oxit bazơ tạo thành muối và nước

+ Tác dụng với muối

+  Tác dụng với kim loại trước hiđro

Hướng dẫn giải

Câu a: CH₃COOH có tính chất đầy đủ của một axit.

CH₃COOH + H₂O ⇔ CH₃COO^- + H₃O⁺. Làm quỳ tím hóa đỏ.

2CH₃COOH + 2Na → 2CH₃COONa + H₂

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

2CH₃-COOH + CaO → (CH₃COO)₂Ca + H₂O

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

Câu b:

2CH₃-COOH + Na₂CO₃ → 2CH₃-COONa + CO₂ + H₂O

C₆H₅ONa + CO₂ + H₂O → C₆H₅OH + NaHCO₃

Hãy điền chữ Đ (đúng) hoặc chữ S (sai) vào các dấu [... ] ở mỗi câu sau:

a) Giấm ăn làm đỏ quỳ tím. [... ]

b) Nước ép từ quả chanh không hoà tan được CaCO₃. [ ...]

c) Dùng axit axetic tẩy sạch được cặn bám ở trong phích nước nóng. [ ...]

d) Phản ứng của axit axetic với etanol là phản ứng trung hoà. [ ...]

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất vật lí, hóa học của axit cacboxylic, phân tích từng nhận định và đưa ra kết luận

Hướng dẫn giải

a) Đ

b) S

c) Đ

d) S

Hãy sắp xếp các axit trong các dãy sau theo thứ tự tăng dần lực axit:

a) CH₃ COOH,Cl₃CCOOH,Cl₂CHCOOH,ClCH₂COOH

b) ClCH₂CH₂COOH,CH₃ CH(Cl)CH₂COOH,CH₃ CH₂CH(Cl)COOH,CH₃CH₂CH₂COOH

Phương pháp giải

Học sinh xem phần kiến thức bổ sung chương IX.

+ Nếu gốc R no (đẩy e) làm giảm tính axit. Gốc R no càng nhiều nguyên tử C thì khả năng đẩy e càng mạnh: HCOOH > CH₃COOH > CH₃CH₂COOH > CH₃CH₂CH₂COOH > n-C₄H₉COOH.

+ Nếu gốc R hút e (không no, thơm hoặc có halogen...) sẽ làm tăng tính axit.

* Xét với gốc R có chứa nguyên tử halogen:

+ Halogen có độ âm điện càng lớn thì tính axit càng mạnh:

 CH₂FCOOH > CH₂ClCOOH > CH₂BrCOOH > CH₂ICOOH > CH₃COOH

+ Gốc R có chứa càng nhiều nguyên tử halogen thì tính axit càng mạnh:

Cl₃CCOOH > Cl₂CHCOOH > ClCH₂COOH > CH₃COOH

+ Nguyên tử halogen càng nằm gần nhóm COOH thì tính axit càng mạnh:

CH₃CH₂CHClCOOH > CH₃CHClCH₂COOH > CH₂ClCH₂CH₂COOH > CH₃CH₂CH₂COOH

- Với một cặp axit/bazơ liên hợp: tính axit càng mạnh thì bazơ liên hợp của nó càng yếu và ngược lại.

- Với một phản ứng: axit mạnh đẩy được axit yếu khỏi dung dịch muối (trường hợp trừ một số đặc biệt).

Hướng dẫn giải

Lực axit theo thứ tự tăng dần trái từ qua phải.

Câu a: CH₃COOH < ClCH₂-COOH < Cl₂CH-COOH < Cl₃C-COOH

Câu b: CH₃(CH₂)₂COOH < Cl(CH₂)₃COOH < CH₃CHClCOOH < CH₃CH₂CHClCOOH

Hai bình như nhau, bình A chứa 0,50 lít axit clohiđric 2M, bình B chứa 0,50 lít axit axetic 2,0M được bịt kín bởi 2 bóng cao su như nhau. Hai mẩu Mg khối lượng như nhau được thả xuống cùng một lúc. Kết quả sau 1 phút và sau 10 phút (phản ứng đã kết thúc) được thể hiện như ở hình dưới đây. Hãy nhận xét và giải thích.

Phương pháp giải

Quan sát hiện tượng, viết PTHH của phản ứng tính toán số mol nCH₃COOH và HCl thoát ra → nhận xét, giải thích

Hướng dẫn giải

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

Mg + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₂Mg + H₂

nCH₃COOH = nHCl = 0,5.2 = 1 mol

HCl là chất điện li mạnh nên phân li hoàn toàn ⇒ nồng độ H⁺ lớn ⇒ H₂ thoát ra mạnh hơn. CH₃COOH là chất điện li yếu ⇒ nồng độ H⁺ nhỏ ⇒ H₂ thoát ra yếu hơn.

Sau 1 phút thấy khí H₂ ở HCl nhiều hơn so với CH₃COOH (Mg phản ứng với HCl nhanh hơn CH₃COOH). Sau phản ứng kết thúc 10 phút khí H₂ bay ra ở 2 bình như nhau vì nH₂ = 0,5 mol (bằng nhau).

Viết phương trình hoá học của phản ứng khi cho axit acrylic tác dụng lần lượt với các chất sau:

a) C₆H₅ONa

b) NaHCO₃

c) H₂ (Ni,t^o)

d) Br₂/CCl₄

e) P₂O₅

g) Trùng hợp

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học của axit CH₂=CH-COOH để viết các phương trình phản ứng

Hướng dẫn giải

Câu a: CH₂=CH-COOH + C₆H₅ONa → CH₂=CH-COONa + C₆H₅OH

Câu b: CH₂=CH-COOH + NaHCO₃ → CH₂=CH-COONa + CO₂ + H₂O

Câu c: CH₂=CH-COOH + H₂ → CH₃-CH₂-COOH   (xt: Ni, t^o)

Câu d: CH₂=CH-COOH + Br₂ → CH₂Br- CHBr-COOH  (xt: CCl₄)

Câu e: CH₂=CH-COOH → (CH₂=CH-CO)₂O + H₂O   (xt: P₂O₅)

Hoàn thành các sơ đồ phản ứng sau (các chữ cái chỉ sản phẩm hữu cơ chính):

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học của axit, ancol, andehit ... để viết các phương trình phản ứng

Hướng dẫn giải

Câu a: CH₃CHO + HCN → CH₃CH(CN)OH

CH₃CH(CN)OH + 2H₂O → CH₃CH(OH)COOH + NH₃

Câu b: CH₃CH₂Br + Mg → CH₃CH₂-Mg-Br

CH₃CH₂-Mg-Br + CO₂ → CH₃CH₂COO-Mg-Br

CH₃CH₂COO-Mg-Br + HCl → CH₃CH₂COOH + MgClBr

Câu c:

Hãy phân biệt các chất trong các nhóm sau:

a) Etanol, fomalin, axeton, axit axetic.

b) Phenol, p – nitrobenzanđehit, axit benzoic.

Phương pháp giải

a) Dùng quỳ tím, AgNO₃/NH₃ và Na

b) Dùng quỳ tím và AgNO₃/NH₃

Hướng dẫn giải

Câu a: Dùng quỳ tím nhận biết được axit axetic vì quỳ tím hóa đỏ.

Dùng phản ứng tráng gương nhận biết được fomalin vì tạo kết tủa Ag.

HCHO + 4[Ag(NH₃)₂](OH) → (NH₄)₂CO₃ + 4Ag + 6NH₃ + 2H₂O

Dùng Na nhận biết được C₂H₅OH vì sủi bọt khí H₂. Mẫu còn lại là axeton.

Câu b: Dùng quỳ tím nhận biết được axit bezoic vì làm quỳ tím hóa đỏ.

Dùng phản ứng tráng gương nhận biết được p – nitrobenzenđehit vì tạo ra kết tủa Ag. Mẫu còn lại là phenol.

p-NO₂-C₄H₆CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH → P-NO₂-C₄H₆COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O

Để trung hoà 40,0ml giấm cần dùng 25,0ml dung dịch NaOH 1,00M. Coi khối lượng riêng của giấm không khác khối lượng riêng của nước. Hãy tính nồng độ % của axit axetic trong mẫu giấm nói trên.

Phương pháp giải

Tính theo phương trình hóa học

nNaOH → nCH₃COOH → mCH₃COOH 

→ %C = ?

Hướng dẫn giải

nNaOH = 0,025 .1 = 0,025 mol

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

nCH₃COOH = nNaOH = 0,025 mol

mCH₃COOH = 0,025. 60 = 1,5 g

m_dd CH₃COOH = D.V = 1.40 = 40 g

\(C\% (C{H_3}COOH) = \frac{{1,5}}{{40}}.100\%  = 3,75\% \)

Thêm nước vào 10 ml axit axetic bằng (axit 100%, D = 1,05 g/cm³) đến thể tích 1,75 lít ở 25^oC rồi dùng máy đo thì thấy pH = 2,9.

a) Tính nồng độ mol của dung dịch thu được.

b) Tính độ điện li α của axit axetic ở dung dịch nói trên.

c) Tính gần đúng hằng số cân bằng của axit axetic ở 25^oC.

Phương pháp giải

a) Áp dụng công thức \(n = \frac{{C\% .D.V}}{{100.M}}\) → C_M = ?

b)  pH=2,9 ⇒ [H⁺]=10^-2,9 M

Viết phương trình điện li → \(\alpha \)  = ?

c) \({K_a} = \frac{{[C{H_3}CO{O^ - }][{H^ + }]}}{{[C{H_3}COOH]}} = \frac{{0,1\alpha .0,1\alpha }}{{0,1.(1 - \alpha )}}\) 

→ Ka = ?

Hướng dẫn giải

Câu a: Số mol CH₃COOH:

\(n = \frac{{C\% .D.V}}{{100.M}} = 0,175mol\)

Nồng độ mol/lit của CH₃COOH trong dung dịch: C_M = 0,175/1,75 = 0,1 M

Câu b: pH=2,9 ⇒ [H⁺]=10^-2,9 M

                          CH₃COOH   ⇔   CH₃COO^-     +      H⁺

Trước điện li            0,1                      0                     0

Điện li              0,1\(\alpha \)         0,1\(\alpha \)        0,1\(\alpha \)  

Sau điện li  (0,1 - 0,1\(\alpha \) )   0,1\(\alpha \)        0,1\(\alpha \)  

Ta có: 0,1\(\alpha \)  = 10^-2,9  ⇔ \(\alpha \) = 10^-1,9 = 0,0126

Câu c: \({K_a} = \frac{{[C{H_3}CO{O^ - }][{H^ + }]}}{{[C{H_3}COOH]}} = \frac{{0,1\alpha .0,1\alpha }}{{0,1.(1 - \alpha )}}\)

Vì  \(\alpha \) << 1 ⇒ 0,1.(1- \(\alpha \)) = 0,1

\( \to {K_a} = 0,1.{\alpha ^2} = 0,{1.10^{ - 3,8}} = {10^{ - 4,8}} = 1,{58.10^{ - 5}}\)