Câu 207.
Este E có dạng R–COO–C₃H₇. Khi xà phòng hóa E bằng NaOH dư, cô cạn thu được 15,2 gam muối. Đốt cháy lượng este trên thu được 0,3 mol CO₂ và 0,2 mol H₂O. Xác định công thức phân tử và hiệu suất phản ứng xà phòng hóa nếu dùng 0,1 mol NaOH?

Question

Accepted Answer

Để giải bài toán này, chúng ta sẽ tiến hành từng bước như sau:

### Bước 1: Xác định số mol của este E

Khi este E được xà phòng hóa, nó sẽ tạo ra muối và rượu. Theo đề bài, sau khi xà phòng hóa, chúng ta thu được 15,2 g muối. Ta có thể tính số mol của muối:

- Gọi công thức muối được tạo ra là R-COONa.
- Để tính số mol muối, ta cần biết khối lượng mol của muối. Giả sử R có phân tử khối là M_R, thì phân tử khối của muối sẽ là M_R + 23 (Na).

Từ khối lượng muối thu được:
$$
\text{số mol muối} = \frac{15,2 \text{ g}}{M_R + 23}
$$

### Bước 2: Phân tích sản phẩm cháy

Khi este E được đốt cháy, sẽ có sản phẩm là CO₂ và H₂O. Theo đề bài, ta thu được 0,3 mol CO₂ và 0,2 mol H₂O.

Từ số mol CO₂ và H₂O, ta có thể xác định số mol C và H trong este:

- Số mol C từ CO₂ = 0,3 mol → số mol C trong este cũng bằng 0,3 mol.
- Số mol H từ H₂O = 0,2 mol × 2 = 0,4 mol → số mol H trong este cũng bằng 0,4 mol.

### Bước 3: Viết công thức tổng quát

Este E có dạng R–COO–C₃H₇, có nghĩa là trong phân tử este có 3 nguyên tử C từ mạch C₃H₇. Do đó, tổng số nguyên tử C trong E là:
$$
C_{\text{este}} = C_{R} + C_{C₃H₇} = 0,3 + 3 = 3,3 \text{ mol}
$$
Nhưng đây là không hợp lý vì không thể có nguyên tử C trong este không phải là số nguyên.

Điều này cho thấy rằng có thể chúng ta cần xem lại cách tính số nguyên tử C trong E.

Chúng ta sẽ tiếp tục với giả định rằng mạch R là alkyl đơn giản (có thể C₂H₅), ta thử với R = C₂H₅. Thì:

- Số nguyên tử C trong este sẽ là 2 (từ R) + 3 (từ C₃H₇) = 5.
- Số nguyên tử H sẽ là 2 (từ R) + 7 (từ C₃H₇) = 9.
- Khi đó công thức phân tử của E sẽ là C₅H₁₀O₂.

### Bước 4: Tính hiệu suất phản ứng xà phòng hóa

- Phản ứng xà phòng hóa:
$$
\text{E} + \text{NaOH} \rightarrow \text{RCOONa} + \text{R'OH}
$$
Theo đề bài, ta có 0,1 mol NaOH dùng xà phòng hóa. Muối thu được là 0,1 mol.

Tính hiệu suất phản ứng:
- Tổng số mol NaOH cần thiết cho xà phòng hóa 1 mol este E = 1 mol.
- Như vậy, hiệu suất phản ứng xà phòng hóa sẽ được tính bằng:

$$
\text{Hiệu suất} = \frac{\text{số mol muối thu được}}{\text{số mol NaOH đã dùng}} \times 100\% = \frac{0,1}{0,1} \times 100\% = 100\%
$$

### Kết luận

Công thức phân tử của este E là $C_5H_{10}O_2$ và hiệu suất phản ứng xà phòng hóa là $100\%$.

Câu 207. Este E có dạng R–COO–C₃H₇. Khi xà phòng hóa E bằng NaOH dư, cô cạn thu được 15,2 gam muối. Đốt cháy lượng este trên thu được 0,3 mol CO₂ và 0,2 mol H₂O. Xác định công thức phân tử và hiệu suất...