Phương pháp giải 2 dạng bài tập liên quan đến amino axit + naoh CCBOOK

Trong chương trình Hóa học hữu cơ lớp 12, ngoài phần kiến thức trọng tâm xoay quanh hidrocacbon và este – lipit thì còn có một chương vô cùng quan trọng. Đó là chuỗi chuyên đề liên quan tới amin, amino axit, peptit và protein. Đặc biệt là các bài tập liên quan đến phản ứng amino axit + naoh, bao gồm 2 dạng: Tính toán lượng chất tham gia hoặc tạo thành sau phản ứng và Xác định công thức của amino axit; muối, este của amino axit.

Hệ thống hóa kiến thức chương amin – amino axit – peptit – protein

2 dạng toán amino axit + NaOH thường gặp trong đề thi THPT Quốc gia môn Hóa học

1, Tính chất lưỡng tính của amino axit: amino axit + naoh

Phương pháp giải

a, Một số điều cần lưu ý về tính lưỡng tính của amino axit:

+ Amino axit có tính lưỡng tính là do trong phân tử chứa đồng thời nhóm –NH2 mang tính bazơ và nhóm –COOH mang tính axit.

+ Tính lưỡng tính của amino axit thể hiện qua các phản ứng:

–COOH + OH^- -> COO^- + H2O

–NH2 + H⁺ -> NH3⁺

b, phương pháp giải bài tập amino axit

+ Nếu gặp dạng bài tập “cho amino axit phản ứng với dung dịch HCl, thu được dung dịch X. Cho dung dịch X phản ứng với một lượng vừa đủ dung dịch NaOH” thì bản chất của phản ứng là nhóm –COOH của amino axit và H+ của HCl phản ứng với OH- của NaOH.

+ Nếu gặp dạng bài tập “cho amino axit phản ứng với dung dịch NaOH, thu được dung dịch X. Cho dung dịch X phản ứng với một lượng vừa đủ dung dịch HCl” thì bản chất của phản ứng là nhóm –NH2 của amino axit và OH- của NaOH với H+ của HCl.

+ Xác định số nhóm chức trong phân tử amino axit

Số nhóm –NH2 = số mol HCl/ số mol amino axit

Nếu đề bài chưa cho biết số mol HCl thì ta có thể dùng phương pháp tăng giảm khối lượng để tính: Số mol HCl = [m (muối clorua của amino axit) – m (amino axit)] / 36.5

Số nhóm –COOH = số mol NaOH hoặc KOH/ số mol amino axit

Công thức nhanh để tính số nhóm NH2 và COOH trong bài tập amino axit

Với các bài tập về tính lưỡng tính của amino axit nếu đề bài chưa cho biết số mol NaOH hoặc KOH thì ta có thể dùng phương pháp tăng giảm khối lượng để tính:

Số mol NaOH = [m (muối Na của amino axit) – m (amino axit)] / 22

Hoặc số mol KOH = [m (muối K của amino axit) – m (amino axit)] / 38

2, Giải bài tập amino axit + naoh dạng 1: Tính toán lượng chất tham gia hoặc tạo thành sau phản ứng

Ví dụ 1: Valin là một loại amino axit thiết yếu, cần được cung cấp từ nguồn thực phẩm bên ngoài, cơ thể không tự tổng hợp được. Khi cho 1,404 gam valin hòa tan trong nước được dung dịch. Dung dịch này phản ứng vừa đủ với 12 ml dung dịch NaOH có nồng độ C (mol/l), thu được 1,668 gam muối. Giá trị của C là:

1M. B. 0,5M. C. 2M. D. 1,5M.

Hướng dẫn giải

Cách 1: Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng

Valin là amino axit trong phân tử có 1 nhóm –COOH.

Phương trình phản ứng:

–COOH + NaOH -> –COONa + HOH (1)

mol: x x x

Gọi số mol của valin phản ứng là x mol thì số mol nhóm –COOH cũng là x mol.

Theo phương trình (1) ta thấy khi chuyển từ amino axit thành thành muối natri của amino axit thì khối lượng tăng là: 67x – 45x = 1,668 – 1,404x = 0,012.

Theo (1) suy ra số mol NaOH phản ứng là 0,012 mol.

Vậy nồng độ mol của dung dịch NaOH là 1M => Đáp án A

Cách 2: Tính số mol của valin từ đó suy ra số mol của NaOH. Với cách này đòi hỏi học sinh phải nhớ được công thức của valin và phản ứng valin + naoh tuy nhiên, công thức của valin thì không phải học sinh nào cũng nhớ được.

Công thức hóa học của valin

Ví dụ 2 bài tập amino axit + naoh: Cho 13,35 gam hỗn hợp X gồm H2NCH2CH2COOH và CH3CH(NH2)COOH tác dụng với V ml dung dịch NaOH 1M thu được dung dịch Y. Để trung hoà hết Y cần vừa đủ 250 ml dung dịch HCl 1M. Giá trị của V là:

100. B. 150. C. 200. D. 250.

Hướng dẫn giải

Hỗn hợp X chứa hai chất là đồng phân của nhau.

Viết các phương trình phản ứng ta thấy: Sau tất cả các phản ứng sản phẩm thu được là ClH3NCH2CH2COOH, CH3CH(NH3Cl)COOH và NaCl. Vậy thì bản chất của phản ứng là

–NH2 + H+ -> NH3+ (1)

mol: 0,15 0,15

OH- + H+ -> H2O (2)

mol: x x

Đặt số mol của NaOH là x thì số mol của OH- cũng là x mol.

Theo (1), (2) và giả thiết ta có: 0,15 + x = 0,25 => x = 0,1

Vậy thể tích dung dịch NaOH là V = n / CM = 0,1 (lít) = 100ml => Đáp án A

Ví dụ 3 bài tập amino axit + naoh: Cho hỗn hợp 2 aminoaxit no chứa 1 chức axit và 1 chức amino tác dụng với 110 ml dung dịch HCl 2M được dung dịch X. Để tác dụng hết với các chất trong X, cần dùng 140 ml dung dịch KOH 3M. Tổng số mol 2 aminoaxit là:

0,1. B. 0,2. C. 0,3. D. 0.4.

Hướng dẫn giải

Bản chất của phản ứng:

–COOH + OH- => –COO- + H2O (1)

mol: x x

H+ + OH- -> H2O (2)

mol: 0,22 0,22

Đặt số mol của hỗn hợp hai amino axit là x thì số mol của nhóm –COOH là x.

Theo (1), (2) và giả thiết ta có: 0,22 + x = 0,42 x= 0,2.

Đáp án B.

Ví dụ 4 bài tập amino axit + naoh: Cho hỗn hợp X gồm 0,15 mol H2NC3H5(COOH)2 (axit glutamic) và 0,1 mol H2N(CH2)4CH(NH2)COOH (lysin) vào 250 ml dung dịch NaOH 2M, thu được dung dịch Y. Cho HCl dư vào dung dịch Y. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, số mol HCl đã phản ứng là:

0,75. B. 0,65. C. 0,70. D. 0,85.

Hướng dẫn giải

Tổng số mol nhóm –NH2 trong hỗn hợp X là 0,15 + 0,1.2 = 0,35 mol.

Số mol OH- = số mol của NaOH = 0,25.2 = 0,5 mol.

Bản chất của phản ứng là:

–NH2 + H+ NH3+ (1)

mol: 0,35 0,35

OH- + H+ H2O (2)

mol: 0,5 0,5

Theo (1), (2) và giả thiết ta thấy:

Số mol của HCl phản ứng = số mol của H+ phản ứng = 0,35 + 0,5 = 0,85 mol.

Đáp án D.

3, Giải bài tập amino axit + naoh dạng 2: Xác định công thức của amino axit; muối, este của amino axit

Ví dụ 1: Trong phân tử aminoaxit X có một nhóm amino và một nhóm cacboxyl. Cho 15,0 gam X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 19,4 gam muối khan. Công thức của X là:

H2NC3H6COOH. B. H2NCH2COOH.
H2NC2H4COOH. D. H2NC4H8COOH.

Hướng dẫn giải

Bản chất của phản ứng là:

–COOH + NaOH -> –COONa + H2O (1)

mol: x x

Gọi x là số mol của aminoaxit X thì số mol nhóm –COOH trong X cũng là x mol.

Theo phương pháp tăng giảm khối lượng ta có:

Vậy công thức của X là H2NCH2COOH.

Ví dụ 2 bài tập amino axit + naoh: Cho 100 ml dung dịch amino axit X 0,2M tác dụng vừa đủ với 80 ml dung dịch NaOH 0,25M. Mặt khác 100 ml dung dịch aminoaxit trên tác dụng vừa đủ với 80 ml dung dịch HCl 0,5M. Biết X có tỉ khối hơi so với H2 bằng 52. Công thức của X là:

(H2N)2C2H2(COOH)2. B. H2NC3H5(COOH)2.
(H2N)2C2H3COOH. D. H2NC2H3(COOH)2.

Hướng dẫn giải

Theo giả thiết ta có:

n (NaOH) / n (X) = (0,08. 0,25)/ (0,2. 0,1) = 1 => X chứa một nhóm –COOH;

n (NaOH) / n (X) = (0,08. 0,5)/ (0,2. 0,1) = 2 => X chứa hai nhóm –NH2.

M(X) = 52.2 = 104 (g)

Đặt công thức của X là (H2N)2RCOOH, từ các thông tin ở trên ta có:

16.2 + R + 45 = 104 => R = 27 (C2H3).

Vậy công thức của X là (H2N)2C2H3COOH.

Ví dụ 3 bài tập amino axit + naoh: Cho 8,9 gam một hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử C3H7O2N phản ứng với 100 ml dung dịch NaOH 1,5M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được 11,7 gam chất rắn. Công thức cấu tạo thu gọn của X là:

HCOOH3NCH=CH2. B. H2NCH2CH2COOH.
CH2=CHCOONH4. D. H2NCH2COOCH3.

Hướng dẫn giải

Ứng với công thức phân tử là C3H7O2N thì X chỉ có thể là amino axit, este của amino axit hoặc muối amoni của amin hay NH3 với axit hữu cơ. Các chất này đều phản ứng với NaOH theo tỉ lệ mol 1: 1, do đó sau phản ứng chất rắn thu được gồm NaOH dư (0,05 mol) và muối cacboxylat (0,1 mol).

Khối lượng mol của muối cacboxylat = (11.7 – 0,05. 40)/ 0,1 = 97 (g) Suy ra công thức muối là H2NCH2COONa. Vậy công thức của X là H2NCH2COOCH3.

Ví dụ 4 bài tập amino axit + naoh: E là este của glyxin với 1 ancol no, đơn chức mạch hở. Phần trăm khối lượng oxi trong E là 27,35%. Cho 16,38 gam E tác dụng với 300 ml dung dịch NaOH 1M. Sau khi phản ứng kết thúc cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam chất rắn khan?

20,55 gam. B. 19,98 gam. C. 20,78 gam. D. 21,35 gam.

Hướng dẫn giải

Đặt công thức của E là H2NCH2COOR.

Theo giả thiết ta có phần trăm khối lượng oxi trong E là

Phương trình phản ứng:

H2NCH2COOR + NaOH H2NCH2COONa + ROH (1)

mol: 0,14 0,14 0,14

Chất rắn sau phản ứng gồm H2NCH2COONa (0,14 mol) và NaOH dư (0,16 mol).

Khối lượng chất rắn thu được là 0,14.97 + 0,16.40 = 19,98 gam.

Đáp án D.

Hai dạng bài tập liên quan đến amino axit + naoh bao gồm Tính toán lượng chất tham gia hoặc tạo thành sau phản ứng và Xác định công thức của amino axit; muối, este của amino axit là 2 dạng rất thường gặp trong đề thi THPT Quốc gia môn Hóa học. Các em chú ý nắm được Bản chất của phản ứng và áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để giải các bài tập này.

Mọi chi tiết xin liên hệ: