Hòa tan hoàn toàn 63 gam một hỗn hợp hai axit CnH2n+1COOH và CmH2m+1COOH vào một dung môi trơ (nghĩa là dung môi không tham gia phản ứng trong các thí nghiệm dưới đây), thu được dung dịch X. Chia X thành 3 phần bằng nhau, rồi tiến hành các thí nghiệm sau:
- TN1: Cho phần 1 tác dụng với NaOH vừa đủ, thu được 27,6 g muối.
- TN2: Thêm a gam rượu etylic vào phần thứ hai rồi cho tác dụng ngay với một lượng dư Na.
- TN3: Thêm a gam rượu etylic vào phần thứ 3, đun nóng một thời gian, sau đó làm lạnh rồi cho tác dụng với Na dư. Thể tích khí hidro bay ra ở thí nghiệm 3 nhỏ hơn ở thí nghiệm 2 là 1,68 lít (đktc). Giả thiết hiệu suất phản ứng tạo este của các axit là bằng nhau. Tính số gam este tạo thành.
Gọi công thức chung của 2 axit CnH2n+1COOH và CmH2m+1COOH là CxH2x+1COOH ta có:
Phần 1: có khối lượng 21 gam cho tác dụng với NaOH:
CxH2x+1COOH + NaOH → CxH2x+1COONa + H2O (1)
Theo PTHH: cứ 1 mol axit khi phản ứng với NaOH thì khối lượng muối tạo thành lớn hơn khối lượng axit ban đầu là 22 gam.
Vậy, số mol của 2 axit trong mỗi phần là: naxit = = 0,3 mol
Phần 2: Thêm a gam C2H5OH rồi cho tác dụng với Na dư:
2CxH2x+1COOH + 2Na → CxH2x+1COONa + H2↑ (2)
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2↑ (3)
Phần 3: thêm a gam C2H5OH rồi đun nóng một thời gian:
CxH2x+1COOH + C2H5OH → CxH2x+1COOC2H5 + H2O (4)
Sau đó làm lạnh rồi cho tác dụng với Na dư: axit dư, rượu dư và nước cùng tác dụng với Na:
2CxH2x+1COOH + 2Na → CxH2x+1COONa + H2↑ (5)
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2↑ (6)
2H2O + 2Na → 2NaOH + H2↑ (7)
Theo (4): Cứ 1 mol axit tác dụng với 1 mol rượu để tạo thành 1 mol este và 1 mol H2O, sau đó lấy sản phẩm cho tác dụng với Na dư thì chỉ có nước tác dụng tạo khí H2 nên số mol H2 sẽ giảm 0,5 mol.
Ta có số mol H2 giảm là 1,68: 22,4 = 0,075 mol
Vậy naxit pư = pư = neste = = .0,75 = 0,15 mol
Do hiệu suất tạo este của 2 axit bằng nhau nên tổng số mol 2 axit tạo este bằng số mol este và bằng 0,15 mol.
Theo PƯ (4) và áp dụng đinh luật BTKL:
maxit pư + pư = meste +mnước
=>meste = 21. + 0,15.46 - 0,15.18 = 14,7 gam