Bài toán đốt cháy este luôn là một phần quan trọng trong chương trình hóa học phổ thông, đặc biệt là khi liên quan đến các este đơn giản như metyl axetat và etyl axetat. Dưới đây là một ví dụ điển hình về dạng bài này, kèm theo hướng dẫn giải chi tiết và các lưu ý quan trọng.
Đề bài:
Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp metyl axetat (CH3COOCH3) và etyl axetat (CH3COOC2H5), thu được khí CO2 và m gam H2O. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 25 gam kết tủa CaCO3. Tính giá trị của m.
Phân tích bài toán:
Điểm mấu chốt của bài toán này nằm ở việc xác định mối quan hệ giữa số mol CO2, H2O và CaCO3. Vì Ca(OH)2 dư, toàn bộ CO2 sinh ra sẽ chuyển hóa thành kết tủa CaCO3. Hơn nữa, metyl axetat và etyl axetat đều là các este no, đơn chức, mạch hở.
Lời giải chi tiết:
-
Xác định công thức tổng quát:
Metyl axetat (CH3COOCH3) và etyl axetat (CH3COOC2H5) đều thuộc loại este no, đơn chức, mạch hở, có công thức tổng quát CnH2nO2.
-
Phương trình phản ứng đốt cháy:
CnH2nO2 + (3n-2)/2 O2 → nCO2 + nH2O
-
Mối quan hệ số mol:
Theo phương trình phản ứng, số mol CO2 bằng số mol H2O (nCO2 = nH2O = n).
-
Phản ứng hấp thụ CO2 vào Ca(OH)2 dư:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
Vì Ca(OH)2 dư, toàn bộ CO2 phản ứng tạo thành CaCO3. Do đó, nCO2 = nCaCO3.
-
Tính số mol CaCO3:
nCaCO3 = mCaCO3 / MCaCO3 = 25g / 100 g/mol = 0,25 mol
-
Tính số mol H2O:
Vì nCO2 = nH2O = nCaCO3, suy ra nH2O = 0,25 mol.
-
Tính khối lượng H2O:
mH2O = nH2O MH2O = 0,25 mol 18 g/mol = 4,5 gam
Vậy, giá trị của m là 4,5 gam.
Sơ đồ tư duy minh họa mối liên hệ giữa este, CO2, H2O và kết tủa CaCO3 trong bài toán đốt cháy este.
Lưu ý quan trọng khi giải bài tập đốt cháy este:
- Xác định loại este: Xác định xem este là no, đơn chức, mạch hở hay không no, đa chức, có vòng,… để áp dụng công thức phù hợp.
- Viết phương trình phản ứng: Viết đúng và cân bằng phương trình phản ứng đốt cháy của este.
- Mối quan hệ số mol: Nắm vững mối quan hệ giữa số mol các chất tham gia và sản phẩm. Đặc biệt là mối quan hệ giữa nCO2 và nH2O khi đốt cháy este no, đơn chức, mạch hở.
- Xử lý dữ kiện bài toán: Đọc kỹ đề bài, xác định các dữ kiện đã cho và yêu cầu cần tìm để có hướng giải phù hợp.
- Ca(OH)2 dư: Cần chú ý đến việc Ca(OH)2 dư hay không, vì điều này ảnh hưởng đến lượng kết tủa thu được. Nếu Ca(OH)2 không dư, có thể xảy ra phản ứng tạo muối axit (Ca(HCO3)2).
Mở rộng bài toán:
Bài toán có thể được mở rộng bằng cách thay đổi các dữ kiện, ví dụ:
- Cho biết khối lượng hoặc số mol của hỗn hợp este ban đầu.
- Cho biết tỉ lệ số mol giữa metyl axetat và etyl axetat.
- Thay đổi dung dịch hấp thụ sản phẩm cháy (ví dụ: dung dịch Ba(OH)2).
- Yêu cầu tính thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi este trong hỗn hợp ban đầu.
Hình ảnh minh họa phản ứng đốt cháy este, tạo ra khí CO2 và hơi nước.
Việc nắm vững kiến thức cơ bản và rèn luyện kỹ năng giải bài tập thường xuyên sẽ giúp bạn dễ dàng chinh phục các bài toán đốt cháy este, từ đó đạt kết quả cao trong các kỳ thi. Chúc các bạn học tốt!
