Chất hữu cơ X có tác dụng kháng khuẩn nhẹ, được sử dụng trong điều trị một số loại bệnh. Kết quả phân tích nguyên tố (theo khối lượng) cho thấy X chứa: 40,00% carbon; 6,67% hydrogen còn lại là oxygen.
a) Xác định công thức đơn giản nhất của X.
b) Từ phổ khối xác định được peak ion phân tử [M+] của X có giá trị m/z bằng 60. Xác định công thức phân tử của X.
c) Xác định công thức cấu tạo của X (có giải thích). Biết phổ hồng ngoại của X như sau:
d) Ethanol phản ứng với X trong môi trường H2SO4 đặc tạo thành chất hữu cơ Y theo phương trình hoá học sau: C2H5OH(l) + X (l) ⇋ Y (l) + H₂O(l)
Ở 50°C, giá trị Kc của phản ứng trên là 7,5. Nếu cho 23,0 g ethanol phản ứng với 30,0 gam X ở 50°C thì khối lượng Y thu được trong hỗn hợp ở trạng thái cân bằng là bao nhiêu? (Coi tổng thể tích của hệ phản ứng không đổi).
Câu trả lời tốt nhất
(a)
C : H : O = 40/12 : 6,67/1 : 53,33/16 = 3,33 : 6,67 : 3,33 = 1 : 2 : 1
—> CTĐGN của X là CH2O
(b) MX = 60 —> CTPT của X là C2H4O2
(c) Trong phổ MS có peak tù trong khoảng 2500 – 3300 (-OH acid) và peak nhọn trong khoảng 1725 – 1700 (C=O acid).
—> Cấu tạo của X là CH3COOH
(d) C2H5OH(l) + CH3COOH (l) ⇋ CH3COOC2H5 (l) + H2O(l)
Ban đầu: nC2H5OH = nCH3COOH = 0,5
nCH3COOC2H5 = x
Kc = x²/(0,5 – x)² = 7,5 (Thể tích dung dịch tự triệt tiêu)
—> x = 0,3663
—> mCH3COOC2H5 = 32,2344 gam