Toán Alcohol tác dụng với kim loại kiềm

Toán Alcohol tác dụng với kim loại kiềm - Lý thuyết và bài tập cơ bản Chuyên đề toán Alcohol tác dụng với kim loại kiềm cung cấp kiến thức ...

Toán Alcohol tác dụng với kim loại kiềm - Lý thuyết và bài tập cơ bản

Chuyên đề toán Alcohol tác dụng với kim loại kiềm cung cấp kiến thức trọng tâm về phản ứng đặc trưng của alcohol với kim loại kiềm (Na, K), cơ sở lý thuyết, phương trình phản ứng, phương pháp giải toán thường gặp và bài tập minh họa có đáp án chi tiết, giúp học sinh THPT nắm chắc kỹ năng làm bài tập Hóa học 11 và ôn thi THPT Quốc gia.

1. Cơ sở lý thuyết

1.1. Đặc điểm phản ứng

Alcohol có nhóm –OH gắn vào carbon no, có tính axit yếu.

Khi cho alcohol tác dụng với kim loại kiềm (Na, K), nguyên tử kim loại thay thế nguyên tử H trong nhóm hydroxyl, giải phóng khí H₂.

1.2. Phương trình tổng quát

2ROH+2Na⟶2RONa+H2↑

Trong đó:

ROH: alcohol (etanol, metanol, propanol, …).
RONa: muối natri alcoholat.
H₂: khí hydro thoát ra.

Ví dụ:

2C2H5OH+2Na⟶2C2H5ONa+H2↑

2. Ý nghĩa của phản ứng trong hóa học

Giúp nhận biết sự có mặt của nhóm –OH trong alcohol.

Tạo ra muối alcoholat, chất trung gian trong nhiều phản ứng hữu cơ.

Ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ và nghiên cứu cấu trúc hợp chất.

3. Các dạng toán thường gặp

Dạng 1: Tính khối lượng khí H₂ sinh ra

Phương pháp:

Viết PTHH.

Dựa vào tỉ lệ mol giữa alcohol và H₂:

nH2 = 1/2 nROH

Dạng 2: Tính khối lượng Na (hoặc K) phản ứng

Từ lượng alcohol, tính số mol → tính số mol Na theo PTHH.

Dạng 3: Bài toán hỗn hợp alcohol tác dụng với kim loại kiềm

Viết PTHH tổng quát.

Dùng bảo toàn mol electron hoặc bảo toàn nguyên tố H.

Kết hợp dữ kiện (khối lượng chất rắn sau phản ứng, thể tích H₂, …).

4. Bài tập minh họa có lời giải

Bài 1.

Cho 4,6 gam etanol (C₂H₅OH) tác dụng với Na dư. Tính thể tích khí H₂ (đktc) thu được.

Giải:

Số mol C₂H₅OH:

n=4,6/46=0,1mol

Theo PTHH: 2C₂H₅OH → H₂

nH2=0,1/2=0,05mol

Thể tích khí H₂:

V=0,05×22,4=1,12l

Đáp số: 1,12 lít H₂.

Bài 2.

Cho 0,2 mol hỗn hợp gồm metanol và propanol tác dụng với Na dư, thu được 2,24 lít khí H₂ (đktc). Tính số mol của mỗi alcohol trong hỗn hợp.

Theo PTHH: 2ROH → H₂

nH2=0,1mol

Bảo toàn mol OH:

nROH=2×nH2=0,2mol

=> Hỗn hợp gồm 0,2 mol alcohol sinh ra 0,1 mol H₂.

Kết luận: Tỉ lệ mol 1 : 1 nên không phân biệt được số mol từng alcohol từ dữ kiện này.

Nếu biết thêm khối lượng, có thể lập hệ phương trình để giải.

Bài 3.

Cho 2,3 gam Na vào dung dịch chứa 9,2 gam etanol. Sau phản ứng, tính:

Thể tích khí H₂ thu được (đktc).

Khối lượng muối tạo thành.

Lời giải:

Số mol Na = 2,3 / 23 = 0,1 mol

Số mol C₂H₅OH = 9,2 / 46 = 0,2 mol

PTHH:

22C2H5OH+2Na→2C2H5ONa+H2

Tỉ lệ: n(C₂H₅OH) : n(Na) = 2 : 2 = 1 : 1

So sánh:

n(Na) = 0,1 mol (nhỏ hơn). → Na hết, C₂H₅OH dư.

⇒ n(H₂) = 0,05 mol → V = 1,12 lít

⇒ n(C₂H₅ONa) = 0,1 mol → m = 0,1 × 68 = 6,8 gam

Đáp số: V = 1,12 lít H₂; m = 6,8 gam muối.

5. Bài tập tự luyện

Cho 3,2 gam CH₃OH tác dụng Na dư. Tính V(H₂) (đktc).

Hỗn hợp 0,1 mol C₂H₅OH và 0,1 mol C₃H₇OH tác dụng hết với Na dư. Tính khối lượng muối tạo thành.

Cho 4,6 gam Na vào dung dịch chứa 13,8 gam CH₃OH. Tính thể tích H₂ thu được ở đktc.

6. Kết luận

Phản ứng alcohol tác dụng với kim loại kiềm là một dạng toán cơ bản nhưng rất quan trọng trong Hóa học 11. Dạng bài này không chỉ giúp học sinh củng cố kiến thức lý thuyết mà còn rèn luyện kỹ năng giải toán hóa học bằng nhiều phương pháp khác nhau như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron. Đây cũng là dạng toán thường gặp trong các đề thi THPT Quốc gia.