Thủy phân este là một trong những phản ứng quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 12. Việc nắm vững lý thuyết và phương pháp giải các dạng Bài Tập Thủy Phân Este giúp học sinh tự tin chinh phục các bài kiểm tra và kỳ thi quan trọng. Bài viết này sẽ tổng hợp các dạng bài tập thủy phân este thường gặp, kèm theo phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện, giúp bạn nắm vững kiến thức và kỹ năng giải bài.
I. Lý Thuyết Cần Nhớ Về Phản Ứng Thủy Phân Este
Phản ứng thủy phân este là phản ứng giữa este và nước, thường xảy ra trong môi trường axit hoặc bazơ. Sản phẩm của phản ứng là axit cacboxylic và ancol (hoặc phenol).
1. Thủy phân este trong môi trường axit (phản ứng thuận nghịch):
RCOOR’ + H2O ⇌ RCOOH + R’OH
Alt text: Sơ đồ phản ứng thủy phân este đơn chức, mạch hở trong môi trường axit, thể hiện rõ các chất tham gia và sản phẩm tạo thành.
2. Thủy phân este trong môi trường kiềm (phản ứng một chiều, còn gọi là phản ứng xà phòng hóa):
RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
Alt text: Phương trình phản ứng thủy phân este đơn chức, mạch hở với NaOH tạo thành muối và ancol, minh họa rõ ràng các chất tham gia và sản phẩm.
Lưu ý:
-
Este của phenol khi thủy phân trong môi trường kiềm sẽ tạo ra 2 muối và nước:
RCOOC6H5 + 2NaOH → RCOONa + C6H5ONa + H2O
Alt text: Sơ đồ phản ứng thủy phân este của phenol với NaOH tạo thành hai muối và nước, thể hiện rõ tỷ lệ mol giữa các chất.
- Este có dạng RCOOCH=CH-R’ khi thủy phân sẽ tạo ra andehit hoặc xeton do ancol không bền.
Alt text: Phản ứng thủy phân este không no tạo thành andehit và axit, mô tả rõ ràng sự chuyển đổi liên kết.
II. Các Dạng Bài Tập Thường Gặp và Phương Pháp Giải
1. Bài tập tính khối lượng muối, ancol sau phản ứng thủy phân:
-
Phương pháp:
- Viết phương trình phản ứng.
- Tính số mol các chất dựa vào dữ kiện đề bài.
- Dựa vào phương trình phản ứng để tính số mol các chất cần tìm.
- Tính khối lượng các chất cần tìm.
-
Lưu ý: Cần xác định este có phải este của phenol hay không để viết phương trình phản ứng cho đúng.
-
Ví dụ: Cho 8,8 gam etyl axetat (CH3COOC2H5) tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH. Khối lượng muối thu được sau phản ứng là bao nhiêu?
- Giải: nCH3COOC2H5 = 8,8/88 = 0,1 mol
- CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH
- nCH3COONa = nCH3COOC2H5 = 0,1 mol
- mCH3COONa = 0,1 * 82 = 8,2 gam
2. Bài tập tính khối lượng este, NaOH tham gia phản ứng:
-
Phương pháp: Tương tự như dạng 1, nhưng cần chú ý đến lượng NaOH dư sau phản ứng.
-
Ví dụ: Đun nóng 22,2 gam este CH3COOC2H5 với 200ml dung dịch NaOH 2M. Sau khi phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được m gam chất rắn khan. Tính m.
- Giải: nCH3COOC2H5 = 22,2/88 = 0,25 mol; nNaOH = 0,2 * 2 = 0,4 mol
- CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH
- NaOH dư = 0,4 – 0,25 = 0,15 mol
- m chất rắn = mCH3COONa + mNaOH dư = 0,25 82 + 0,15 40 = 26,5 gam
3. Bài tập xác định công thức cấu tạo của este:
-
Phương pháp:
- Tính M của este dựa vào tỉ khối hơi hoặc các dữ kiện khác.
- Dựa vào số mol este và sản phẩm phản ứng để xác định số nhóm chức.
- Viết các công thức cấu tạo phù hợp.
-
Ví dụ: Một este đơn chức X có tỉ khối hơi so với CO2 là 2. Khi xà phòng hóa hoàn toàn 5,55 gam X bằng dung dịch NaOH thu được 5,7 gam muối. Xác định công thức cấu tạo của X.
- Giải: MX = 2 * 44 = 88
- Gọi công thức của este là RCOOR’
- RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
- n este = 5,55/88 = 0,063 mol; n muối = 5,7/ (R + 67) = 0,063
- => R = 15 (CH3) => R’ = 88 – 15 – 44 = 29 (C2H5)
- Vậy công thức của este là CH3COOC2H5
4. Bài tập hỗn hợp este:
- Phương pháp:
- Sử dụng phương pháp trung bình hoặc phương pháp đại số để giải.
- Chú ý đến các phản ứng đặc biệt của este (este của phenol, este không no).
III. Bài Tập Tự Luyện
Câu 1: Đun nóng 0,1 mol este X (chỉ chứa C, H, O) với 150 ml dung dịch NaOH 2M đến khi phản ứng hoàn toàn. Để trung hòa lượng NaOH dư cần 50 ml dung dịch HCl 1M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 12,3 gam chất rắn khan. Công thức cấu tạo của X là:
A. CH3COOCH=CH2
B. HCOOCH=CHCH3
C. HCOOC6H5
D. CH3COOC6H5
Câu 2: Cho 20 gam este X (có công thức phân tử C4H8O2) tác dụng với 300 ml dung dịch NaOH 1M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được 23,2 gam chất rắn khan. Công thức cấu tạo của X là:
A. HCOOC3H7
B. CH3COOC2H5
C. C2H5COOCH3
D. Cả A, B, C đều đúng
Câu 3: Hỗn hợp X gồm hai este đơn chức là đồng phân của nhau. Cho 14,8 gam hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch NaOH 1M thu được một muối và hỗn hợp hai ancol là đồng đẳng kế tiếp. Công thức cấu tạo của hai este là:
A. HCOOC2H5 và CH3COOCH3
B. C2H5COOCH3 và CH3COOC2H5
C. CH3COOC2H5 và HCOOC3H7
D. C2H5COOCH3 và HCOOC3H7
Câu 4: Cho 4,4 gam một este no, đơn chức, mạch hở X tác dụng vừa đủ với 50 ml dung dịch NaOH 1M. Công thức phân tử của X là:
A. C2H4O2
B. C3H6O2
C. C4H8O2
D. C5H10O2
Câu 5: Xà phòng hóa hoàn toàn 37 gam hỗn hợp hai este etyl axetat và etyl propionat bằng dung dịch NaOH vừa đủ. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam muối khan. Giá trị của m là:
A. 38,2 gam
B. 39,2 gam
C. 40,2 gam
D. 41,2 gam
Đáp án:
- C
- A
- A
- C
- C
IV. Kết Luận
Việc luyện tập thường xuyên các dạng bài tập thủy phân este khác nhau sẽ giúp bạn nắm vững kiến thức và kỹ năng giải bài. Hy vọng bài viết này sẽ là tài liệu hữu ích giúp bạn đạt kết quả cao trong học tập. Chúc các bạn thành công!
