Cho X là axit cacboxylic đơn chức, mạch hở, Y là ancol no, đa chức, mạch hở. Đun hỗn hợp gồm 3 mol X, 1 mol Y với xúc tác H₂SO₄ đặc (giả sử chỉ xảy ra phản ứng este hóa giữa X và Y) thu được 2,5 mol hỗn hợp E gồm X, Y và các sản phẩm hữu cơ (trong đó có chất Z chỉ chứa nhóm chức este). Tiến hành các thí nghiệm sau:

Thí nghiệm 1: Cho 0,5 mol E tác dụng với Na dư, sau phản ứng hoàn toàn thu được 0,3 mol khí H₂.

Thí nghiệm 2: Cho 0,5 mol E vào dung dịch brom dư thì có tối đa 1,2 mol Br₂ tham gia phản ứng cộng.

Thí nghiệm 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,5 mol E cần vừa đủ 2,2 mol khí O₂ thu được CO₂ và H₂O.

Biết có 10% axit X ban đầu đã chuyển thành Z. Phần trăm khối lượng của Z trong E là

Đáp án đúng là: D

Phản ứng este hóa có dạng: -COOH + -OH ⇄ -COO- + H₂O

Ta có n_{Y ban đầu} = n_{Y (E)} + n _{sản phẩm hữu cơ} = 1 ⇒ n_{X (E)} = 2,5 - 1 = 1,5 mol.

Gọi n là số mol X tham gia phản ứng este hóa

⇒ n = n_{-COOH phản ứng} = n_{-OH phản ứng} = n_{X ban đầu} – n_X(E) = 1,5 mol.

Quy đổi số mol E trong 3 thí nghiệm trên về 2,5 mol.

Xét thí nghiệm 1: Gọi Y là ancol có p nhóm chức

$\begin{array}{l}\stackrel{Baotoane}{\to }2n_{H_2}=\mathrm{2.0,3.}\frac{\mathrm{2,5}}{\mathrm{0,5}}\\ =(n_X-n_{-COOHphanung})+(p.n_Y-n_{-OHphanung})\\ =(3-\mathrm{1,5})+(p-\mathrm{1,5})\\ \Rightarrow p=3\end{array}$

Xét thí nghiệm 2:

$n_{B{r}_2}=\mathrm{1,2.}\frac{\mathrm{2,5}}{\mathrm{0,5}}=(k_x-1).3\Rightarrow k_x=3$

Xét thí nghiệm 3:

$$\begin{gathered} \stackrel{BT.O}{\to }{n}_{O\left(E\right)}=n_{O\left(X\right)bandau}-n_{H_{2}Ophanungestehoa}=3.2+3.1-\mathrm{1,5}=\mathrm{7,5}mol \\ \Rightarrow \{\begin{array}{l}\mathrm{2.}{n}_{C{O}_{\mathrm{2}}}\mathrm{+}{n}_{H_{\mathrm{2}}O}\mathrm{=}\mathrm{2,2.2.}\frac{\mathrm{2,5}}{\mathrm{0,5}}\mathrm{+}\mathrm{7,5}\\ n_{C{O}_{\mathrm{2}}}\mathrm{-}{n}_{H_{\mathrm{2}}O}\mathrm{=}\mathrm{(}{k}_X\mathrm{-}\mathrm{1}\mathrm{)}\mathrm{.3}\mathrm{+}\mathrm{(}{k}_Y\mathrm{-}\mathrm{1}\mathrm{)}\mathrm{.1}\mathrm{+}\mathrm{1,5}\end{array} \\ \Rightarrow \left\{\begin{array}{l}2.n_{C{O}_2}+n_{H_{2}O}=\mathrm{2,2.2.}\frac{\mathrm{2,5}}{\mathrm{0,5}}+\mathrm{7,5}=\mathrm{29,5}\\ n_{C{O}_2}-n_{H_{2}O}=(3-1).3+(0-1).1+\mathrm{1,5}=\mathrm{6,5}\end{array}\right. \\ \Rightarrow \left\{\begin{array}{l}{n}_{C{O}_2}=12\\ n_{H_{2}O}=\mathrm{5,5}\end{array}\right. \end{gathered}$$

⇒ m_E = 12.12 + 5,5.2 + 7,5.16 = 275 g

Quy đổi hỗn hợp ban đầu

$$\begin{gathered} \left\{\begin{array}{l}CH\equiv CCOOH:3\\ C_3{H}_5{\mathit{\left(}OH\mathit{\right)}}_{\mathit{3}}:1\\ C{H}_2:x\end{array}\right.\stackrel{O_2,t°}{\to }{n}_{C{O}_2}=12\Rightarrow x=0 \\ \Rightarrow \left\{\begin{array}{l}Z:{\left({\mathrm{C}}_2\mathrm{HCOOO}\right)}_3{C}_3{H}_5\\ n_Z=\frac{3.10\%}{3}=\mathrm{0,1}\end{array}\right.\Rightarrow \%m_{Z\left(E\right)}=\mathrm{9,02}\% \end{gathered}$$