PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỐT CHÁY PEPTIT - HÓA 12

I. CƠ SỞ LÍ THUYẾT

- Đốt cháy amino axit no, có 1 nhóm –NH₂ và 1 nhóm –COOH

C_xH_{2x + 1}O₂N + (3x – 1,5)/2 O₂ → xCO₂ + (x + 0,5)H₂O + 1/2N₂

n_aa = 2(n_H2O - n_CO2)

- Peptit được hình thành từ các amino axit no, có 1 nhóm –NH₂ và 1 nhóm –COOH

n(C_xH_2x+1O₂N) – (n – 1) H₂O → C_nxH_{2nx– n+2}N_nO_n+1

n mol                                                       1 mol

Khi thủy phân 1 mol peptit thu được n mol amino axit.

Đốt cháy peptit

C_nxH_2nx–n+2N_nO_{n + 1} + (3nx–1,5n)/2 O₂  → nxCO₂­ + (nx–n/2+1)H₂O + n/2N₂

1 mol                        (3nx – 1,5n)/2 mol

* Nhận xét:

- Số mol O₂ đốt cháy peptit bằng số mol của oxi khi đốt cháy từng amino axit.

namino axit  → peptit + (n-1)H₂O mà H₂O không bị đốt cháy nên số mol oxi cháy trong 2 trường hợp trên đều bằng nhau.

Ví dụ: X là một hexapeptit được tạo thành từ 1 alpha-amino axit no, mạch hở có 1 nhóm –COOH và 1 nhóm –NH₂. Đốt cháy hoàn toàn 0,01 mol X cần dùng vừa đủ 5,04 lit O₂ (đktc) thu được sản phẩm gồm CO₂, H₂O, N₂. Công thức phân tử của alpha amino axit tạo nên X là

   A. C₂H₅NO₂.       

   B. C₃H₇NO₂.        

   C. C₄H₉NO₂.        

   D. C₅H₁₁NO₂.

Hướng dẫn

n_aa = 6n_X = 0,06 mol → n_x = 0,01 mol

Đặt công thức X: C_xH_{2x + 1}NO₂ 0,01 mol

→ n_O2 = 0,01.(3nx – 1,5n)/2 = 5,04/22,4 =  0,225

Với n = 6 → x = 3

CTPT C₃H₇NO₂

→ Đáp án: B

 

II. BÀI TẬP VẬN DỤNG

1. Oligopeptit X tạo nên từ anpha-aminoaxit Y, Y có CTPT  C₃H₇NO₂ . Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X thì thu được 15,3 g nước. Vậy X là

   A. Đipeptit             

   B. Tripeptit    

   C. Tetrapeptit         

   D. Pentapeptit.

Hướng dẫn

Y là CH₃CH(NH₂)COOH

n_H2O = 15,3/18 = 0,85(mol) → H_X = 0,85.2/0,1 = 17

nY  → X + (n-1)H2O

→ 7n = 17 + 2(n − 1) → n = 3 ⇒ X là tripeptit

→ Đáp án B

 

2. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol peptit X mạch hở (tạo bởi các amino axit có công thức H₂N – C_nH_2n – COOH)  thu được 0,5 mol CO₂. Mặt khác m gam X tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch chứa a gam muối. Giá trị của a là

   A. 22,3.                            

   B. 25,1.                      

   C. 23,7.                      

   D. 30,7.

Hướng dẫn

n_HCl = 2n_X  X là đipeptit

Công thức chung amino axit C_nH_{2n + 1}O₂N  công thức của đipeptit C_2nH_4nO₃N₂

Số C _{trong X} = 0,5/0,1 = 5  n = 2,5

C_2nH_4nO₃N₂ + 2HCl + H₂O  muối

       0,1            0,2         0,1

   m_muối = 0,1.146 + 0,2.36,5 + 0,1.18 = 23,7g

→ Đáp án: C

 

3. Thủy phân hoàn toàn m gam một pentapeptit mạch hở M thu được hỗn hợp gồm 2 amino axit X₁, X₂ (đều no, mạch hở phân tử có 1 -COOH, 1-NH₂). Đốt cháy hoàn toàn lượng X₁, X₂ cần dùng vừa đủ 0,1275 mol O₂, chỉ thu được N₂, H₂O và 0,11 mol CO₂. Giá trị m là

   A. 3,17    

   B. 3,89                    

   C. 4,31                   

   D. 3,59.

Hướng dẫn

Đặt CTTQ của X₁, X₂ là  C_nH_2n+1NO₂ : x (mol)

C_nH_2n+1NO₂ + (3n – 1,5)/2 O₂ → nCO₂ + (n + 1/2)H₂O + 1/2N₂

→ n_x = 0,11 (1)

→ (3n – 1,5).x/2 = 0,1275

Giải hệ (1) và (2) → n = 2,2; x = 0,05 (mol)

Pentapeptit + 4H₂O → 5 C_nH_2n+1NO₂

m_X1,X2 = 77,8.0,05 = 3,89 (gam);

m_H2O = 18.0,05.4/5 = 0,72(gam)

→ m_M = 3,89 − 0,72 = 3,17(gam)

→ Đáp án A

 

4. Thủy phân hoàn toàn m gam pentapeptit M mạch hở, thu được hỗn hợp X gồm hai α – amino axit X₁, X₂ (đều no, mạch hở, phân tử có một nhóm NH₂ và một nhóm COOH). Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X trên cần dùng vừa đủ 2,268 lít O₂ (đktc), chỉ thu được H₂O, N₂ và 1,792 lít CO₂ (đktc). Giá trị của m là

Hướng dẫn

Đặt CTTQ của X là  C_nH_2n+1NO₂ : x (mol)

n_O2 = 2,268/22,4 = 0,10125 (mol);

n_CO2 = 1,792/22,4 = 0,08(mol)

C_nH_2n+1NO₂ + (3n – 1,5)/2 O₂ → nCO₂ + (n + 1/2)H₂O + 1/2N₂

→ n.x = 0,08 (1)

(3n – 1,5).x/2 = 0,10125  (2)

Giải hệ (1) và (2) → nx = 0,08; x = 0,025(mol)

 → m_X = (14n + 47).x = 2,295(gam)

Pentapeptit + 4 H₂O  → 5X (3)

→ n_H2O = 0,025.45 = 0,02(mol)

BTKL : m + 18.0,02 = 2,295 

→ m = 1,935(gam)

 

5. Đipeptit mạch hở X và tripeptit mạch hở Y đều được tạo nên từ một amino axit (no, mạch hở, trong phân tử có 1 nhóm –NH₂và 1 nhóm –COOH). Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol Y thu được tổng khối lượng CO₂ và H₂O bằng 54,9g. Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol X sản phẩm thu được cho lội từ từ qua nước vôi trong dư, tạo ra mg kết tủa. Giá trị m là

   A. 120.                

   B. 60.                  

   C. 30.                  

   D. 45.

Hướng dẫn

Gọi công thức chung của X là C_2nH_4nO₃N₂

                                          Y là C_3nH_{6n – 1}O₄N₃

0,1 mol C_3nH_{6n – 1}O₄N₃ đốt à 0,13.n mol CO₂ + 0,1.(3n – 0,5) mol H₂O

→ 0,3n.44 + 18.0,1.(3n - 0,5) = 54,9

→ n = 3

0,2 mol C_2nH_4nO₃N₂ đốt à 0,2.2.3 = 1,2 mol CO₂

→ m_{kết tủa} = 1,2.100 = 120g

→ Đáp án: A

 

6. Cho hai chất hữu cơ X, Y lần lượt là tripeptit và hexapeptit được tạo thành từ cùng một amino axit no, mạch hở, có một nhóm cacboxyl và một nhóm amino. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X bằng O₂ vừa đủ thu được sản phẩm cháy có tổng khối lượng 40,5 gam. Nếu cho 0,15 mol Y tác dụng hoàn toàn với NaOH (lấy dư 20% so với lượng cần thiết), sau phản ứng cô cạn dung dịch thì khối lượng chất rắn thu được là

   A. 87,3 gam                           

   B. 94,5 gam                

   C. 107,1 gam             

   D. 9,99 gam

Hướng dẫn

Đốt cháy X

(3(C_nH_{2n + 1}O₂N) – 2H₂O) + O₂ →  3nCO₂ + (6n – 1)/2H₂O + 3/2N₂

        0,1                                            0,1.3n      0,1.(6n-1)/2      0,1.3/2

m = 1,3n.44 + 0,05.(6n – 1).44 + 0,15.28 = 40,5

→ n = 2. CTPT C₂H₅O₂N

Y tác dụng với NaOH

(6(C₂H₅O₂N) – 5H₂O) + 6NaOH  → muối + H₂O

   0,15                          0,9 + 0,18 (dư)             0,15

    m_muối = 0,15.360 + 1,08.40 – 0,15.18 = 94,5g

    → Đáp án: B

 

7. Thủy phân hoàn toàn m gam tetrapeptit X mạch hở thu được hỗn hợp Y gồm 2 aminoaxit (no, mạch hở, phân tử chứa 1 nhóm COOH, 1 nhóm NH₂) là đồng đẳng kế tiếp. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y cần vừa đủ 4,5 mol không khí (chứa 20% O₂, còn lại là N₂) thu được CO₂, H₂O và 82,88 lít khí N₂ (đktc). Số CTCT thỏa mãn X là

   A. 8                        

   B. 4                       

   C.12                       

   D. 6.

Hướng dẫn

Đặt CTTQ của Y  C_nH_2n+1NO₂

n_N2 = 82,88/22,4 = 3,7(mol); n_N2(kk) = 0,8.4,5 = 3,6(mol); n_O2(kk) = 0,9(mol)

n_N2(Y) = 3,7 − 3,6 = 0,1(mol) → n_Y = 0,2(mol)

C_nH_2n+1NO₂ + (3n – 1,5)/2 O₂ → nCO₂ + (n+1/2)H₂O + 1/2N₂

 

(3n – 1,5).0,2/2 = 0,9 

→ n = 3,5 ⇒ 2 chất trong Y là H₂NC₂H₄COOH (A) và

H₂NC₃H₆COOH (B)

Áp dụng sơ đồ đường chéo  → nA/nB = (4−3,5)/(3,5−3) = 1/1

Do X có 2 cặp aminoaxit giống nhau → Số CTCT của X là  = 4!/2²=6

→ Đáp án D

 

8. Chia m g hỗn hợp T gồm các peptit mạch hở thành hai phần bằng nhau. Đốt cháy hoàn toàn phần một, thu được N₂, CO₂ và 7,02 gam H₂O. Thủy phân hoàn toàn phần hai, thu được hỗn hợp X gồm alanin, glyxin, valin. Cho X vào 200 ml dung dịch chứa NaOH 0,5 M và KOH 0,6M, thu được dung dịch Y chứa 20,66 gam chất tan. Để tác dụng vừa đủ với Y cần 360 ml dung dịch HCl 1M. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là

   A. 21,32.   

   B. 24,20.    

   C. 24,92.    

   D. 19,88.

Hướng dẫn

Số mol aa(X) + (n_NaOH + n_KOH) = n_HCl

n_aa = 0,36 – (0,1 + 0,12) = 0,14 = n_N

theo ĐLBTKL từ X và Y

m_aa = 20,66 + 0,14.18 – (0,1.40 + 56.0,12)

 = 12,46 g

     M = 12,46/0,14  = 89

   (Công thức trung bình của X C₃H₇O₂N)

C₃H₇O₂N  +  3,75O₂ →  3CO₂  +  3,5H₂O  + 0,5N₂

  0,14   a = 0,14.3,75   b = 0,14.3  c= 0,14.3,5   0,07

                    0,525             0,42           0,49

    Khối lượng hỗn hợp T là

 m_T = 2.(m_X – m_H2O) =

         2.(12,46 – (0,49 – 0,39).18) = 21,32 g

→ Đáp án: A

 

9. Hỗn hợp E gồm chất X (C_mH_2m+4O₄N₂, là muối của axit cacboxylic 2 chức) và chất Y C_nH_2n+3O₂N, là muối của axit cacboxylic đơn chức). Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol E cần dùng vừa đủ 0,26 mol O₂, thu được N₂, CO₂ và 0,4 mol H₂O. Mặt khác, cho 0,1 mol E tác dụng hết với dung dịch NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được một chất khí làm xanh quỳ tím ẩm và a gam hỗn hợp hai muối khan. Giá trị của a là 

   A. 9,44.     

   B. 11,32.    

   C. 10,76.    

   D. 11,6.

Hướng dẫn

Gọi C_nH_2n+3O₂N và C_mH_2m+4O₄N₂  là x và y mol

C_nH_2n+3O₂N + (3n – 0,5).x/2 O₂ → nCO₂ + (n + 1,5)H₂O + 0,5N₂

      x                (3n – 0,5).x/2                    (n + 1,5).x

C_mH_2m+4O₄N₂ + (3m – 2)/2 O₂ → mCO₂ + (m + 2)H₂O + N₂

      y                  (3m – 2)/2                            (m + 2).y

 ta có: n_E = x + y = 0,1 (1)

          n_O2 = (3n – 0,5).x/2 + (3m – 2)/2.y = 0,26 (2)

          n_H2O = (n + 1,5)x + (m + 2)y = 0,4 (3)

Giải hệ (1), (2), (3) → x = 0,04; y = 0,06 và nx + my = 0,22

    2n + 3m = 11 →  n = (11 – 3m)/2

Do n > hoặc = 1 và m > hoặc = 2

 nghiệm duy nhất là m = 3 (C₃H₁₀O₄N₂) và n = 1 (CH₅O₂N)

Theo giả thuyết: E + NaOH  hỗn hợp khí thì

   X có cấu tạo là CH₃NH₃OOC-COONH₄ : 0,04 mol

   Y có cấu tạo là HCOONH₄ : 0,06 mol

Hỗn hợp muối khan gồm HCOONa: 0,04 mol 

                                        (COONa)₂: 0,06 mol

    m_muối = 0,04.68 + 0,06.134 = 10,76 g

→ Đáp án: C

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