PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỐT CHÁY AMINO AXIT - HÓA 12

I. CƠ SỞ LÍ THUYẾT

Đặt CTTQ là C_xH_yO_zN_t

1. Phương trình tổng quát

C_xH_yO_zN_t + (x + y/4 – z/2)O₂ → xCO₂ + y/2H₂O + t/2N₂

- Amino axit no, có 1 nhóm –NH₂ và 1 nhóm –COOH

C_nH_{2n + 1}O₂N + (3n – 1,5)/2 O₂ → nCO₂ + (n + 0,5)H₂O + 1/2N₂

2. Phương pháp giải

- Dựa vào công thức nguyên

   x : y : z : t = m_C/12 : m_H/1 : m_O : m_N/14

                   = %C/12 : %H/1 : %O/16 : %N/14

                   = n_C : n_H : n_O : n_N

- Khối lượng amino axit

   m_aa = m_C + m_H + m_O/aa + m_N

- BTNT oxi:  n_O/aa + 2. n_O2 = 2. n_CO2 + n_H2O

* Lưu ý:

  - Nếu n_aa = 2(n_H2O – n_CO2)  →  Amino axit no có 1 nhóm –NH₂ và 1 nhóm –COOH có công thức chung là C_nH_2n+1O₂N

  - Nếu n_aa = 2n_N2 → amino axit có 1 nhóm NH₂.

  - Nếu   n_H2O – n_CO2= n_{amino axit}  →   amino axit chứa 1 nhóm COOH và 2 nhóm NH₂ hoặc amino axit chứa 2 nhóm COOH và 4 nhóm NH₂

  - Nếu n_H2O = n_CO2 →  amino axit có chứa 2 nhóm COOH và 2 nhóm NH₂

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 15g amino axit no (có chứa 1 nhóm –NH₂ và 1 nhóm –COOH) X thu được 8,96 lit CO₂ (đktc) và 9g H₂O. Xác định CTPT X

Hướng dẫn

  n_CO2 = 0,4 mol

  n_H2O = 0,5 mol

  → n_X = 2(n_H2O – n_CO2) = 0,2 mol

  → M_X = 15/0,2 = 75

           = 14n + 47 = 75

  → n = 2

  → CTPT X là C₂H₅O₂N

Ví dụ 2. Đốt cháy hoàn toàn 8,7 g amino axit A (chứa 1 nhóm -COOH) thì thu được 0,3 mol CO₂; 0,25mol H₂O và 11,2 lít N₂ (đktc). Tìm CTCT A

Hướng dẫn

  CTPT: CxHyOzNt , nN2 = 0,05 mol

  nO/aa = (8,7 – 0,3 .12 – 0,25 . 2 – 0,05 . 28) : 16 = 0,2 mol

  n_aa = n_O / 2 = 0,1 mol

  x = 0,3 / 0,1 = 3

  y = 2n_H2O / n_aa = 5

  z = 2n_N2 / n_aa = 1

  =>  CTPT C₃H₅O₂N

   CH₃- CH₂ (NH₂)-COOH

   H₂N- CH₂ – CH₂ - COOH

Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm 1 mol aminoaxit no, mạch hở và 1 mol amin no, mạch hở. X có khả năng phản ứng tối đa với 2 mol HCl hoặc 2 mol NaOH. Đốt cháy hoàn toàn X thu được 6 mol CO₂, x mol H₂O và y mol N₂. Các giá trị x, y tương ứng là

   A. 7 và 1,0.            

   B. 8 và 1,5.      

   C. 8 và 1,0.     

   D. 7 và 1,5.

  Hướng dẫn

Aminoaxit là C_mH_{2m -1}O₄N, amin là C_nH_2n+3N

Phản ứng cháy: C_mH_2m -1O₄N → mCO₂ + H₂O +N₂

                           C_nH_2n+3N → nCO₂ + H₂O + N₂

Số mol CO₂ là : n+m =6

             n_H2O = n + m+ 1 = 7.

→ Số mol N₂ = 1.

→ đáp án A

Ví dụ 4. Đốt cháy hoàn toàn 0,5 mol hỗn hợp X gồm 2 chất H₂NR(COOH)_x và C_nH_2n+1COOH, thu được 52,8 gam CO₂ và 24,3 gam H₂O. Mặt khác, 0,1 mol X phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa a mol HCl. Giá trị của a là

Hướng dẫn

Ta có n_CO2 = 1,2 mol; n_H2O = 1,35 mol.

=> amino axit là no, đơn chức (vì axit có n_CO2 = n_H2O)

Đặt công thức chung là amino axit là C_mH_2m+1O₂N, viết phương trình đốt cháy ta có:

C_mH_2m+1O₂N + xO₂  → mCO₂ + (2m+1)/2 H₂O

     a mol                        ma            (2m+1)a/2

  =>  2(n_H2O – n_CO2) = (2m+1)a – 2ma = a

  =>  Số mol amino axit là: n = 2 (1,35 – 1,2) = 0,3 mol => chiếm 3/5

  =>  Với 0,1 mol X phản ứng thì có 0,06 mol amino axit

  => n_HCl = 0,06 mol

II. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1.  Đốt cháy hoàn toàn một lượng chất hữu cơ X thu được 3,36 lít khí CO₂ và 0,56 lít khí N₂ (các khí đo ở đktc) và 3,15 gam H₂O. Khi X tác dụng với dung dịch NaOH thu được sản phẩm trong đó có muối H₂N–CH₂–COONa. Công thức cấu tạo thu gọn của X là

   A. H₂N–CH₂COO–C₃H₇.                               

   B. H₂N–CH₂COO–CH₃.

   C. H₂N–CH₂CH₂COOH.                               

   D. H₂N–CH₂COO–C₂H₅.

Câu 2.  Đipeptit mạch hở X và tripeptit mạch hở Y đều được tạo nên từ một aminoaxit (no, mạch hở, trong phân tử chứa một nhóm –NH₂ và một nhóm –COOH). Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol Y, thu được tổng khối lượng CO₂ và H₂O bằng 54,9 gam. Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol X, sản phẩm thu được cho lội từ từ qua nước vôi trong dư, tạo ra m gam kết tủa. Giá trị của m là

   A. 45 g.                       

   B. 60 g.                       

   C. 120 g.                     

   D. 30 g.

Câu 3.  Hỗn hợp X gồm 2 amino axit no (chỉ có nhóm chức –COOH và –NH₂ trong phân tử), trong đó tỉ lệ m_O : m_N = 80 : 21. Để tác dụng vừa đủ với 3,83 gam hỗn hợp X cần 30 ml dung dịch HCl 1M. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 3,83 gam hỗn hợp X cần 3,192 lít O₂ (đktc). Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy (CO₂, H₂O và N₂) vào nước vôi trong dư thì khối lượng kết tủa thu được là

   A. 20 gam.                  

   B. 13 gam.                   

   C. 10 gam.                  

   D. 15 gam.

Câu 4.  Peptit X bị thủy phân theo phương trình phản ứng X + 2H₂O → 2Y + Z (trong đó Y và Z là các amino axit). Thủy phân hoàn toàn 4,06 gam X thu được m gam Z. Đốt cháy hoàn toàn m gam Z cần vừa đủ 1,68 lít khí O₂ (đktc), thu được 2,64 gam CO₂; 1,26 gam H₂O và 224 ml khí N₂ (đktc). Biết Z có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. Tên gọi của Y là

   A. glyxin                     

   B. lysin                        

   C. axit glutamic          

   D. alanin

Câu 5. Đốt cháy hoàn toàn m gam một amin X bằng lượng không khí vừa đủ thu được 17,6 gam CO2, 1,26 gam H2O và V lít N2 (đktc). Giả sử không khí chỉ gồm N2 và O2 trong đó O2 chiếm 20% thể tích. Công thức phân tử của X và giá trị của V lít lần lượt là

   A. X: C₂H₅NH₂ và V = 6,72 lít                                

   C. X: C₃H₇NH₂ và V = 6,72 lít

   B. X: C₃H₇NH₂ và V = 6,94  lít                                 

   D. X: C₂H₅NH₂ và V = 4,704 lít

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng