Ôn TN THPT môn Hóa học - Chuyên đề: Biện luận tìm công thức của muối amoni

Nội dung tài liệu: Ôn TN THPT môn Hóa học - Chuyên đề: Biện luận tìm công thức của muối amoni

1. BIỆN LUẬN TÌM CƠNG THỨC CỦA MUỐI AMONI (CHUYÊN ĐỀ THÁNG 12) Người thực hiện: Lê Dỗn Hồn Tổ: Hĩa – Sinh – CN Trường THPT Thuận Thành Số 1 1. Những vấn đề lý thuyết cần lưu ý a. Khái niệm về muối amoni Muối amoni là muối của amoniac hoặc amin với axit vơ cơ hoặc axit hữu cơ. Ví dụ : + Muối amoni của axit vơ cơ : CH3NH3NO3, C6H5NH3Cl, CH3NH3HCO3, (CH3NH3)2CO3, CH3NH3HSO4, (CH3NH3)2SO4, (NH4)2CO3, + Muối amoni của axit hữu cơ : HCOOH3NCH3, CH3COOH3NCH3, CH3COONH4, HCOONH4, CH3COOH3NC2H5, CH2=CHCOOH3NCH3, H4NCOO–COONH4, b. Tính chất của muối amoni Muối amoni tác dụng với dung dịch kiềm giải phĩng NH3 hoặc amin. Muối amoni của axit cacbonic tác dụng với axit HCl giải phĩng khí CO2. 2. Phương pháp giải + Đây là dạng bài tập khĩ. Trở ngại lớn nhất chính là tìm ra cơng thức cấu tạo của muối amoni. + Đứng trước dạng bài tập này, học sinh và cĩ khi cả là thầy cơ thường giải quyết bằng kinh nghiệm (tích lũy từ những bài đã làm). Vì thế, khi gặp những bài mới, lạ thì hay lúng túng, bị động. Cĩ khi mất nhiều thời gian mà vẫn khơng tìm được điều mình muốn. + Vậy để tìm nhanh cơng thức cấu tạo của muối amoni ta phải làm như thế nào ? Câu trả lời là: Cần cĩ kỹ năng phân tích, biện luận dựa vào giả thiết và cơng thức phân tử của muối. Cụ thể như sau : ● Bước 1 : Nhận định muối amoni - Khi thấy hợp chất chứa C, H, O, N tác dụng với dung dịch kiềm giải phĩng khí thì đĩ là dấu hiệu xác định chất cần tìm là muối amoni. Tại sao ư? Tại vì chỉ cĩ ion amoni phản ứng với dung dịch kiềm mới tạo ra khí. ● Bước 2 : Biện luận tìm cơng thức của gốc axit trong muối amoni - Nếu số nguyên tử O trong muối là 2 hoặc 4 thì đĩ thường là muối amoni của axit hữu cơ (RCOO- hoặc -OOCRCOO-). 1
2. - Nếu số nguyên tử O là 3 thì đĩ thường làm muối amoni của axit vơ cơ, gốc axit là CO2 hoặcHCO hoặcNO 3 3 3 . ● Bước 3 : Tìm gốc amoni từ đĩ suy ra cơng thức cấu tạo của muối - Ứng với gốc axit cụ thể, ta dùng bảo tồn nguyên tố để tìm số nguyên tử trong gốc amoni, từ đĩ suy ra cấu tạo của gốc amoni. Nếu khơng phù hợp thì thử với gốc axit khác. + Ví dụ : X cĩ cơng thức C3H12O3N2. X tác dụng với dung dịch NaOH đun nĩng thấy giải phĩng khí làm xanh giấy quỳ tím ẩm. Tìm cơng thức cấu tạo của X. + Hướng dẫn giải : X tác dụng với dung dịch NaOH giải phĩng khí, suy ra X là muối amoni. X cĩ 3 nguyên tử O nên gốc axit của X là NO hoặcHCO hoặcCO2 . 3 3 3 NO CHN ● Nếu gốc axit là 3 thì gốc amoni là 3 12 : Khơng thỏa mãn. Vì amin no cĩ ba nguyên tử C và 1 nguyên tử N thì cĩ tối đa là 9 nguyên tử H. Suy ra gốc amoni cĩ tối đa 10 nguyên tử H. HCO CHN ● Nếu gốc axit là 3 thì gốc amoni là 2 11 2 : Khơng thỏa mãn. Giả sử gốc H NC H NH amoni cĩ dạng 2 2 4 3 thì số H cũng chỉ tối đa là 9. CO 2 ● Nếu gốc axit là 3 thì tổng số nguyên tử trong hai gốc amoni là C2H12N2. CH NH Nếu hai gốc amoni giống nhau thì cấu tạo là 3 3 . Nếu hai gốc amoni (CHNH ,NH )hoặc(NH ;(CH ) NH ) khác nhau thì cấu tạo là 2 5 3 4 4 3 2 2 . Đều thỏa mãn. Vậy X cĩ 3 cơng thức cấu tạo thỏa mãn là : (CHNH ) CO;CH NHCONH ;(CH ) NH CONH . 332325334 32234 3. Ví dụ minh họa Câu 1: Cho hỗn hợp X gồm hai chất hữu cơ cĩ cùng cơng thức phân tử C2H7NO2 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH đun nĩng, thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm). Tỉ khối hơi của Z đối với H2 bằng 13,75. Cơ cạn dung dịch Y thu được khối lượng muối khan là A. 16,5 gam. B. 14,3 gam. C. 8,9 gam. D. 15,7 gam. Câu 2: Hợp chất X mạch hở cĩ cơng thức phân tử là C4H9NO2. Cho 10,3 gam X phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH sinh ra một chất khí Y và dung dịch Z. Khí Y nặng hơn khơng khí, làm giấy quỳ tím ẩm chuyển màu xanh. Dung dịch Z cĩ khả năng làm mất màu nước brom. Cơ cạn dung dịch Z thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 8,2. B. 10,8. C. 9,4. D. 9,6. 2
3. Câu 3: Cho chất hữu cơ X cĩ cơng thức phân tử C2H8O3N2 tác dụng với dung dịch NaOH, thu được chất hữu cơ đơn chức Y và các chất vơ cơ. Khối lượng phân tử (theo đvC) của Y là A. 85. B. 68. C. 45. D. 46. Câu 4: Hỗn hợp X gồm các chất cĩ cơng thức phân tử là C2H7O3N và C2H10O3N2. Khi cho các chất trong X tác dụng với dung dịch HCl hoặc dung dịch NaOH dư đun nĩng nhẹ đều cĩ khí thốt ra. Lấy 0,1 mol X cho vào dung dịch chứa 0,25 mol KOH. Sau phản ứng cơ cạn dung dịch thu được m gam chất rắn Y (chỉ chứa các chất vơ cơ). Giá trị của m là A. 16,9 gam. B. 17,25 gam. C. 18,85 gam. D. 16,6 gam. Câu 5: Hợp chất hữu cơ X cĩ cơng thức C2H8N2O4. Khi cho 12,4 gam X tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH 1,5M, thu được 4,48 lít (đktc) khí X làm xanh quỳ tím ẩm. Cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là A. 17,2. B. 13,4. C. 16,2. D. 17,4. Câu 6: Cho 16,5 gam chất A cĩ cơng thức phân tử là C2H10O3N2 vào 200 gam dung dịch NaOH 8%. Sau khi các phản ứng xảy ra hồn tồn thu được dung dịch B và khí C. Tổng nồng độ phần trăm các chất cĩ trong B gần nhất với giá trị A. 8%. B. 9%. C. 12%. D. 11%. Câu 7: Cho hỗn hợp X gồm 2 chất hữu cơ cĩ cùng cơng thức phân tử C3H10N2O2 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH và đun nĩng, thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm) hơn kém nhau một nguyên tử C. Tỉ khối hơi của Z đối với H2 bằng 13,75. Cơ cạn dung dịch Y thu được khối lượng muối khan là A. 16,5 gam. B. 20,1 gam. C. 8,9 gam. D. 15,7 gam. Câu 8: Hơp chất hữu cơ X cĩ cơng thức phân tử C2H10N4O6. Cho 18,6 gam X tác dụng với 250 ml dung dịch NaOH 1M cho đến khi phản ứng xảy ra hồn tồn thì thu được dung dịch Y. Cơ cạn Y thu được hơi cĩ chứa một chất hữu cơ duy nhất làm xanh giấy quỳ ẩm và đồng thời thu được a gam chất rắn. Giá trị a là A. 17 gam. B. 19 gam. C. 15 gam. D. 21 gam. Câu 9: Cho 18,5 gam chất hữu cơ A (cĩ cơng thức phân tử C3H11N3O6) tác dụng vừa đủ với 300 ml dung dịch NaOH 1M tạo thành nước, 1 chất hữu cơ đa chức bậc I và m gam hỗn hợp muối vơ cơ. Giá trị gần đúng nhất của m là A. 19,05. B. 25,45. C. 21,15. D. 8,45. Câu 10: Hỗn hợp X gồm chất Y (C2H10O3N2) và chất Z (C2H7O2N). Cho 14,85 gam X phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH và đun nĩng, thu được dung dịch M và 5,6 lít (đktc) hỗn hợp T gồm 2 khí (đều làm xanh quỳ tím tẩm nước cất). Cơ cạn tồn bộ dung dịch M thu được m gam muối khan. Giá trị của m cĩ thể là A. 11,8. B. 12,5. C. 14,7. D. 10,6. 3
4. Câu 11: Hỗn hợp X gồm 2 chất cĩ cơng thức phân tử là C3H12N2O3 và C2H8N2O3. Cho 3,40 gam X phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH (đun nĩng), thu được dung dịch Y chỉ gồm các chất vơ cơ và 0,04 mol hỗn hợp 2 chất hữu cơ đơn chức (đều làm xanh giấy quỳ tím ẩm). Cơ cạn Y, thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 3,12. B. 2,76. C. 3,36. D. 2,97. Câu 12: Chất X (CnH2n+4O4N2) là muối amoni của axit cacboxylic đa chức; chất Y (CmH2m+4O2N2) là muối amoni của một aminoaxit. Cho m gam E gồm X và Y (cĩ tỉ lệ mol tương ứng là 3 : 5) tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đun nĩng, thu được 0,22 mol etylamin và 21,66 gam hỗn hợp muối. Phần trăm khối lượng của X trong E là A. 52,61% B. 47,37% C. 44,63% D. 49,85% 4
5. 4. Hướng dẫn giải Câu 1: X phản ứng với dung dịch NaOH giải phĩng hỗn hợp khí Z gồm hai chất khí đều làm xanh giấy quỳ ẩm, suy ra X gồm hai muối amoni. Do trong phân tử cĩ 2 nguyên tử O nên các muối amoni cĩ gốc axit là RCOO–. M 13,75.2 27,5 Vì Z nên Z chứa một chất là NH3, chất cịn lại là amin. Do các muối amoni chỉ cĩ 2 nguyên tử C và gốc axit phải cĩ ít nhất 1 nguyên tử C nên amin là CH3NH2. Suy ra X gồm CH3COONH4 và HCOOH3NCH3. CHCOONH NaOH CHCOONa NH HO 3 4 3 3  2 x (mol) x (mol) HCOOHNCH NaOH HCOONa CHNH HO 3 3 3 2  2 y (mol) y (mol) n 0,2 x y 0,2 x 0,05 Z Suy ra : M 27,5 17x 31y 5,5 y 0,15 Z Trong Y chứa CH3COONa và HCOONa. Khi cơ cạn dung dịch Y thu được khối m m m 14,3 gam lượng muối khan là : muối CH COONa HCOONa Đáp án B 3  0,05.82 0,15.68 Câu 2: X phản ứng với NaOH sinh ra khí Y, suy ra X là muối amoni. Gốc axit trong X cĩ hai nguyên tử O nên cĩ dạng là RCOO–. Y nặng hơn khơng khí và làm xanh giấy quỳ tím ẩm, chứng tỏ Y là amin và cĩ số C nhỏ hơn hoặc bằng 2, hoặc nếu cĩ 3 nguyên tử C thì phải là (CH3)3N. Nhưng nếu Y là (CH3)3N thì số nguyên tử H trong X phải lớn hơn 9 (loại). Vậy X phải là muối amoni của amin cĩ 1 hoặc 2 nguyên tử C. Dung dịch Z cĩ khả năng làm mất màu nước brom, chứng tỏ trong Z chứa muối Na của axit cacboxylic khơng no, cĩ số C lớn hơn hoặc bằng 3 hay Z chứa muối HCOONa (natri fomat, cĩ nhĩm – CHO). Dễ thấy Z khơng thể chứa natri fomat vì như vậy số nguyên tử C trong X tối đa chỉ là 3. Vậy X là CH2=CH–COOH3NCH3, muối trong dung dịch Z là CH2=CH–COONa. Theo bảo tồn gốc axit, ta cĩ : 10,3 n n 0,1 mol CH CH COONa CH CH COOHNCH 2 2 3 3 103 Đáp án C m 0,1.94 9,4 gam CH CH COONa 2 Câu 3: C2H8N2O3 (X) tác dụng với dung dịch NaOH thu được chất hữu cơ Y đơn chức, chứng tỏ X là muối amoni tạo bởi NH3 hoặc amin đơn chức. Như vậy, gốc NO axit trong X cĩ 1 nguyên tử N và 3 nguyên tử O, đĩ là gốc 3 . Suy ra X là 5
6. C2H5NH3NO3 (etylamoni nitrat) hoặc (CH3)2NH2NO3 (đimetylamoni nitrat); Y là C2H5NH2 (etyl amin) hoặc (CH3)2NH2 (đimetyl amin), cĩ khối lượng phân tử là 45 đvC. Phương trình phản ứng : CHNHNO NaOH CHNH NaNO HO 2 5 3 3 2 5 2  3 2 (CH)NHNO NaOH (CH)NH NaNO HO 3 2 2 3 3 2  3 2 Câu 4: Biện luận : Vì X tác dụng với HCl hoặc NaOH đun nĩng đều thấy thốt khí, suy ra X là hỗn hợp muối amoni của amin hoặc của NH3 với axit cacbonic. C2H7O3N chỉ cĩ 1 nguyên tử N nên chỉ cĩ một gốc amoni, vậy cơng thức cấu tạo của nĩ là CH3NH3HCO3; C2H10O3N2 cĩ 2 nguyên tử N nên cĩ 2 gốc amoni, suy ra cơng thức cấu tạo của nĩ là CH3NH3CO3H4N. Theo bảo tồn gốc cacbonat và nguyên tố K, ta cĩ : n n 0,1 K CO (CH NH CO , CH NH CO H N) 2 3 3 3 3 3 3 3 4 n n 2n 0,05 m 0,1.138 0,05.56 16,6 gam KOH dư KOH K CO chất rắn   2 3 m m  K CO KOH dư 0,25 0,1 2 3 Đáp án D Câu 5: X cĩ cơng thức phân tử là C2H8N2O4, X tác dụng với dung dịch NaOH thu được khí làm xanh giấy quỳ tím ẩm. Suy ra X là muối amoni của amin hoặc NH3. X chỉ cĩ 2 nguyên tử C và cĩ 4 nguyên tử O nên gốc axit trong X là OOC COO . Cịn 2 nguyên tử N và 8 nguyên tử H sẽ tương ứng với hai gốc NH NH OOC COONH 4 . Vậy X là 4 4 (amoni oxalat) Phương trình phản ứng : (COONH) 2NaOH (COONa) 2NH 2HO 4 2 2 3  2 Chất rắn thu được là NaOOC–COONa và cĩ thể cịn NaOH dư. Theo bảo tồn nguyên tố C và Na, ta cĩ : n n 0,1 mol (COONa) (COONH ) 2 4 2 n n 2.n 0,1mol NaOH dư NaOH ban đầu (COONa)  2 0,3 0,1 m 0,1.134 0,1.40 17,4 gam chất rắn   m m (COONa)2 NaOHdư Đáp án D 6
7. Câu 6: CH ON (A) NaOH khíC.SuyraAlàmuốiamoni. 2 10 3 2  Trong A có3O nên gốcaxit của A là NO hoặcCO 2 hoặc HCO . 3 3 3 Nếugốcaxit NO thì gốcamoni là C H N (loại). 3 2 10 Nếugốcaxit là HCO thì gốcamoni là CH N (loại). 3 9 2 Nếugốcaxit là CO2 thì 2gốcamoni là CH NH và NH (thỏa mãn). 3 3 3 4 VậyA là CH NH CO H N. 3 3 3 4 Phương trình phản ứng : CHNHCOHN 2NaOH CHNH NH NaCO 3 3 3 4  3 2  3  2 3 mol : 0,15 0,3 0,15 0,15 0,15 Dung dịch sau phản ứng chứa : Na CO : 0,15 mol; NaOH dư : 0,1 mol 2 3 0,15.106 0,1.40 C% 9,5%gầnnhấtvớigiátrị9% (Na CO ,NaOH) trong B 2 3 16,5 200 0,15(17 31) Đáp án B Câu 7: + Hai chất hữu cơ trong X tác dụng với dung dịch NaOH tạo ra hỗn hợp khí Z. Suy ra X gồm hai muối amoni. Các muối amoni đều cĩ 2 nguyên tử O nên gốc axit cĩ dạng COO-. M 27,5 + Hai khí trong Z hơn kém nhau 1 nguyên tử C và Z nên Z gồm NH3 và CH3NH2. + Vậy hai chất trong X là : H2NC2H4COOH4N và H2NCH2COOH3NCH3. Sơ đồ phản ứng: X NaOH muối (NH,CHNH) HO  3 3 2  2 mol : 0,2 0,2  0,2 0,2 Tacó:m m m m m 20,1gam muối X NaOH Z H O  2 106.0,20,2.40 0,2.27,5 0,2.18 Đáp án B Câu 8: + X tác dụng với dung dịch NaOH thu được chất hữu cơ duy nhất làm xanh giấy quỳ tím. Suy ra X là muối amoni của amin với axit vơ cơ. + X cĩ 6 nguyên tử O nên trong X cĩ hai gốc axit trong số các gốc sau : CO2 , NO , HCO . 3 3 3 + Từ các nhận định trên suy ra X là : O NH NCH CH NH NO hoặcO NH NCH(CH )NH NO . 332233 33 333 7
8. n 2n 0,2 NaNO X 3 m m m 19 gam chấtrắn NaNO NaOH n 0,25 0,2 0,05 3 NaOH dư Đáp án B Câu 9: + Theo giả thiết : A tác dụng với dung dịch NaOH thu được amin đa chức bậc 1 và hỗn hợp muối vơ cơ. Suy ra A là muối amoni của amin đa chức với các axit vơ cơ. + A cĩ 6 nguyên tử O, suy ra A chứa hai gốc axit vơ cơ là : (CO2 ,NO )hoặc(HCO ,NO ). 3 3 3 3 + Từ những nhận định trên suy ra A là O3NH3N(CH2)2NH3HCO3 hoặc O3NH3NCH(CH3)NH3HCO3. Phương trình phản ứng: O NH NC H NH HCO 3NaOH NaNO Na CO C H (NH ) 3H O 332433 32324222 0,1 0,3 0,1 0,1 : mol m 0,1.85 0,1.106 19,1 gam gần nhất với giá trị 19,05 muối Đáp án B Câu 10: + Theo giả thiết : Y, Z tác dụng với dung dịch NaOH đun nĩng, thu được hỗn hợp 2 khí đều làm xanh giấy quỳ tím ẩm. Suy ra Y, Z là muối amoni. + Y cĩ 3 nguyên tử O nên gốc axit của Y là một trong 3 gốc sau : NO , CO2 , HCO . 3 3 3 Cơng thức của Y là CH3NH3CO3H4N. + Z cĩ 2 nguyên tử O trong phân tử nên gốc axit của Z là RCOO . Cơng thức của CH COONH hoặc HCOOH HCH . Z là 3 4 3 3 + Vậy X gồm : Y:CH NH CO H N(xmol) 110x 77y 14,85 x 0,1 3 3 3 4 Z:CHCOONH (ymol) 2x y 0,25 y 0,05 3 4 Y:CH NH CO H N(xmol) 110x 77y 14,85 x 0,1 3 3 3 4 Z:HCOOHNCH (ymol) 2x y 0,25 y 0,05 3 3 m m m 0,1.106 0,05.82 14,7 gam muối NaCO CHCOONa 2 3 3 m m m 0,1.106 0,05.68 14 gam A, B, C, D. muối NaCO HCOONa 2 3 Đáp án C Câu 11: 8
9. (1): (CH NH ) CO C H N O (1),C H N O (2):làmuốiamoni 3 3 2 3 3 12 2 3 2 8 2 3 C H NH NO 2 5 3 3 gốcaxit có3O nên cóthể là CO2 hoặc NO (2) : 3 3 (CH ) NH NO 3 2 2 3 2n n n 0,04 n 0,01 CHNO CHNO 2amin CHNO 3 12 2 3 2 8 2 3 3 12 2 3 124n 108n 3,4 n 0,02 CHNOCHNO CHNO 3 12 2 3 2 8 2 3 2 8 2 3 n n 0,02 NaNO C H N O 3 2 8 2 3 m 0,02.85 0,01.106 2,76 gam n n 0,01 Na CO n 2 3 C3 H 12 N 2 O 3 Đáp án B Câu 12: X cĩ dạng A(COONH3C2H5)2: 3x mol Y cĩ dạng NH2-B-COONH3C2H5: 5x mol  số mol C2H5NH2 = 3x.2 + 5x = 0,22  x = 0,02 mol Muối gồm A(COONa)2: 0,06 mol và NH2-B-COONa: 0,1 mol  khối lượng muối=0,06(A+134) + 0,1(B+83)=21,66  3A+5B=266  A=42, B=28 là nghiệm phù hợp  X là C3H6(COONH3C2H5)2: 0,06 mol Y là NH2C2H4COONH3C2H5: 0,1 mol  % mX = 49,85% Đáp án D  9