Ba hợp chất X, Y, Z có thành phần nguyên tố gồm cacbon, hidro và oxi. Biết cả X, Y đều có khối lượng mol là 76 gam/mol và 1,14 gam mỗi chất X hoặc Y tác dụng hết với Na đều giải phóng 336 ml H2 (đktc). Chất Y tác dụng với NaHCO3 tạo ra khí CO2.
a) Xác định công thức cấu tạo của X, Y.
b) Biết rằng Z chỉ chứa một loại nhóm chức. Cho Z tác dụng với X đun nóng (có H2SO4 đặc xúc tác) thu được chất hữu cơ P (có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất). Đốt cháy hoàn toàn 17,2 gam P cần vừa đủ 14,56 lít O2 (đktc), sản phẩm cháy chỉ có CO2 và H2O với tỷ lệ mol tương ứng là 7:4. Mặt khác, nếu cho 3,44 gam P tác dụng với 20ml dung dịch NaOH 2M thì thấy phản ứng vừa đủ. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của P và Z.
a) Đặt CTPT chung của X, Y là CxHyOz(y chẵn; y 2x+2):
– Ta có: 12x + y +16z = 76 => z < 4,75
z = 1 => 12x + y = 60 không có công thức phù hợp
z = 2 => 12x + y = 44 =>x = 3; y = 8 CTPT: C3H8O2
Từ giả thiết Y + NaHCO3 CO2 Y là axit
Số mol X (Y) = 1,14/76= 0,015; số mol H2 = 0,336/22,4= 0,015
X có 2 nhóm –OH X có công thức C3H6(OH)2
CTCT của X: CH2OH–CHOH–CH3 hoặc CH2OH–CH2–CH2OH
z = 3 => 12x + y = 28 x = 2; y = 4 CTPT: C2H4O3
Vì số mol Y = số mol H2 Y có nhóm –COOH và nhóm –OH
CTCT của Y: HO–CH2–COOH
z = 4 => 12x + y = 12 không có công thức phù hợp.
b) Xác định công thức cấu tạo của P và Z
– Gọi số mol của CO2 là 7x và H2O là 4x.
– Bảo toàn khối lượng: 17,2 + 32.0,65 = 7x.44 + 18.4x x = 0,1
nC = 7.0,1 = 0,7 (mol); nH = 2.4.0,1 = 0,8 (mol); nO = 0,5 (mol)
CTĐGN của P là C7H8O5 (Cũng là CTPT)
– Số mol P tác dụng với NaOH = 3,44/172= 0,02 (mol); nNaOH = 0,04 (mol)
Tỉ lệ phản ứng là 1: 2 P phải có 2 nhóm chức tác dụng được với NaOH. Vì P có 5 nguyên tử oxi nên CTCT của P là
HOOC–C C–COOC3H6OH. Vậy Z là HOOC–C C–