Giải chi tiết Hóa học 12 cánh diều bài 1 Ester - Lipid

MỞ ĐẦU 

Etyl acetate là một loại ester có trong thành phần của nước hoa, giúp lưu lại mùi hương trên da lâu hơn. Hãy viết công thức cấu tạo của etyl acetate. Cho biết ester là gì, ester có tính chất và ứng dụng nào.

Bài làm chi tiết:

CH₃COOC₂H₅ là công thức cấu tạo của etyl acetate.

Ester là một hợp chất hữu cơ phức tạp, thường được tạo thành từ sự kết hợp giữa carboxylic acid và alcohol. Trong đó nhóm -OH trong -COOH của acid sẽ được thay thế bằng -OR’ của alcohol. 

Ứng dụng của ester: Làm dung môi hữu cơ, tạo mùi hương, tổng hợp nhiều hợp chất quan trọng, là thành phần của một số loại dược phẩm…

I. ESTER

Câu hỏi 1: Cho các hợp chất có công thức như sau: CH₃COOC₂H₅ (A), HCOOCH₃ (B), CH₃COOH (C), HCOOC₂H₅ (D), C₆H₅COOCH₃ (E) và HOCH₂CH₂CHO (F).

Trong các hợp chất trên, những hợp chất nào là ester? Hãy chỉ ra đặc điểm cấu tạo phân tử của các hợp chất ester.

Bài làm chi tiết:

Những hợp chất là ester và cấu tạo phân tử của chúng: 

CH₃COOC₂H₅ (A):

HCOOCH₃ (B):

HCOOC₂H₅ (D):

C₆H₅COOCH₃ (E):

Luyện tập 1: Viết công thức cấu tạo và gọi tên các ester có cùng công thức phân tử C₄H₈O₂.

Bài làm chi tiết:

Các ester có cùng công thức phân tử C₄H₈O₂:

CTCT thu gọn: HCOOCH₂ – CH₂ – CH₃

Tên gọi: n – propyl formate.

CTCT thu gọn: HCOOCH(CH₃)CH₃

Tên gọi: Isopropyl formate.

CTCT thu gọn: CH₃COOC₂H₅

Tên gọi: Ethyl acetate.

CTCT thu gọn: CH₃ – CH₂ – COO – CH₃

Tên gọi: Methyl propionate.

Câu hỏi 2: Từ các dữ liệu trong Bảng 1.1, hãy cho biết nhiệt độ sôi của các ester có xu hướng biến đổi theo phân tử khối như thế nào.

Bài làm chi tiết:

Từ các dữ liệu trong Bảng 1.1, ta có thể thấy các ester có phân tử khối càng lớn thì có nhiệt độ sôi càng cao.

Luyện tập 2: Cho các chất mạch không phân nhánh có công thức sau: C₄H₉OH, C₃H₇COOH, CH₃COOC₂H₅. Hãy sắp xếp các chất trên theo chiều tăng dần nhiệt độ sôi. Giải thích.

Bài làm chi tiết:

Sắp xếp như sau: CH₃COOC₂H₅, C₄H₉OH và C₃H₇COOH. 

Giải thích: điều này là trong một hỗn hợp các hợp chất carboxylic acid, ester và alcohol có khối lượng mol gần nhau; nhiệt độ sôi của ester là thấp nhất và của carboxylic là cao nhất.

Luyện tập 3: Cho các ester có công thức như sau: C₂H₅COOCH₃ (1), CH₃CH₂CH₂COOC₂H₅ (2), CH₃COOCH₃ (3), C₂H₅COOC₂H₅ (4). Sắp xếp các ester trên theo thứ tự tăng dần độ tan trong nước. Giải thích.

Bài làm chi tiết:

Sắp xếp như sau: CH₃CH₂CH₂COOC₂H₅ (2), C₂H₅COOC₂H₅ (4), C₂H₅COOCH₃ (1) và CH₃COOCH₃ (3). 

Giải thích: từ số liệu bảng 1.1, ta có thể thấy độ tan của các ester ở trong nước có xu hướng tăng khi phân tử khối tăng.

Luyện tập 4: Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra khi thủy phân ethyl formate trong môi trường acid và môi trường kiềm. So sánh thành phần hỗn hợp sản phẩm của các phản ứng.

Bài làm chi tiết:

• Trong môi trường acid:

HCOOC2H5+H2O       H+,   to   ↔  HCOOH+C2H5OH

• Trong môi trường kiềm:

HCOOC2H5+NaOH             to     →  HCOONa+C2H5OH

Sau khi kết thúc phản ứng thủy phân ester trong môi trường acid, sản phẩm bao gồm acid và alcohol tạo thành, đồng thời vẫn còn ester nổi trên bề mặt dung dịch do đây là phản ứng thuận nghịch. 

Sau khi phản ứng thủy phân ester trong môi trường kiềm kết thúc, chỉ thu được muối và alcohol do đây là phản ứng một chiều.

Câu hỏi 3: Ester có những ứng dụng gì trong đời sống và sản xuất?

Bài làm chi tiết:

Ứng dụng của ester trong đời sống và sản xuất là:

• Những loại ester có mùi thơm được sử dụng như một thành phần có trong nước hoa, tinh dầu, hương liệu thực phẩm, mỹ phẩm...
• Ester nhỏ được sử dụng làm dung môi hữu cơ như sơn, mực...
• Một số loại ester dễ bay hơi được dùng trong ngành sơn mài.
• Chất béo và dầu tự nhiên có thành phần gồm các acid béo và glycerol.
• Nitrate ester, chẳng hạn như nitroglycerin, được sử dụng làm vật liệu nổ.
• Polyester có thể được chuyển đổi thành sợi may để may quần áo.
• Được dùng làm chất hoạt động bề mặt như xà phòng và chất tẩy rửa.
• Một số loại ester được sử dụng trong y học như là thành phần có trong quá trình sản xuất aspirin...
• Ester còn nhiều ứng dụng trong nhiều ngành nữa như điều chế thuốc trừ sâu, chất bảo quản thực phẩm, chất dẻo…

Luyện tập 5: Ethyl propionate có mùi dứa chín. Viết phương trình hóa học của phản ứng điều chế ester này từ alcohol và carboxylic acid tương ứng. Đề xuất biện pháp để nâng cao hiệu suất của phản ứng điều chế ester trên.

Bài làm chi tiết:

Ta có phương trình hóa học của phản ứng điều chế như sau:

C2H5OH+C2H5COOH       H2SO4 đặc,   to    C2H5COOC2H5+H2O  

Biện pháp để nâng cao hiệu suất của phản ứng điều chế ethyl propionate:

• Cất ethyl propionate ra khỏi hỗn hợp sản phẩm trong quá trình phản ứng.
• Tăng lượng ethyl alcohol và propionic acid phản ứng.

II. LIPID

Câu hỏi 4: Acetic acid có thuộc loại acid béo hay không? Hợp chất (CH₃COO)₃C₃H₅ có thuộc loại chất béo không?

Bài làm chi tiết:

Acetic acid có số lượng nguyên tử C trong mạch carbon nhỏ => không phải là acid béo. 

Acid tạo thành chất (CH₃COO)₃C₃H₅ là axetate acid, đây không phải là acid béo, => hợp chất này không thuộc loại chất béo.

Câu hỏi 5: Hãy cho biết sự khác nhau về đặc điểm cấu tạo của các triglyceride chủ yếu có trong mỡ động vật và dầu thực vật.

Bài làm chi tiết:

Triglyceride chủ yếu có trong mỡ động vật có gốc acid no, vì vậy mỡ động vật thường ở thể rắn. Ngược lại, triglyceride chủ yếu có trong dầu thực vật có gốc acid không no, do đó dầu thực vật thường ở thể lỏng.

Luyện tập 6: Khi cho dầu, mỡ vào nước sẽ có hiện tượng gì xảy ra? Giải thích?

Bài làm chi tiết:

Vì dầu và mỡ đều là chất béo nên sẽ không tan trong nước và nhẹ hơn nước 

• khi cho dầu và mỡ vào trong nước thì chúng sẽ nổi lên phía trên mặt nước.

Luyện tập 7: Viết phương trình hóa học của phản ứng thủy phân tristearin trong môi trường acid và môi trường kiềm.

Bài làm chi tiết:

• Phản ứng thủy phân tristearin trong môi trường acid: 

(C17H35COO)3C3H5+3H2O      to,   H+   3C17H35COOH+C3H5(OH)3 

• Phản ứng thủy phân tristearin trong môi trường kiềm:  

(C17H35COO)3C3H5+3NaOH        to    → 3C17H35COONa+C3H5(OH)3 

Câu hỏi 6: Vì sao phản ứng hydrogen hóa lại chuyển hóa được các chất béo lỏng thành chất béo rắn?

Bài làm chi tiết:

Vì các chất béo lỏng có chứa các gốc acid không no, vậy nên phản ứng hydrogen hóa có thể thêm hydro vào các liên kết đôi trong các phân tử chất béo để chuyển thành gốc acid no, từ đó chất béo sẽ có dạng rắn.

Câu hỏi 7: Nêu các ứng dụng của chất béo? 

Bài làm chi tiết:

Chất béo có một số ứng dụng thực tiễn như:

• Điều chế xà phòng và glycerol.
• Làm nhiên liệu cho động cơ diesel.
• Dùng trong việc sản xuất một số loại thực phẩm và nhu yếu phẩm của con người.
• Glycerol được dùng để sản xuất chất dẻo, mỹ phẩm, thuốc nổ...
• Dùng để tổng hợp các chất khác và làm dung môi hòa tan cho một số chất.
• Là nguồn cung cấp omega-3 và omega-6 cho cơ thể.

VẬN DỤNG

Câu 1: Cho biết vai trò của acid béo omega-3 và omega-6 đối với cơ thể người. Tìm hiểu và cho biết làm thế nào để bổ sung các loại omega-3 và omega-6 cho cơ thể.

Bài làm chi tiết:

Vai trò của acid béo omega-3 đối với cơ thể người:

• Cải thiện sức khỏe của tim, giúp giảm huyết áp.
• Làm giảm các triệu chứng trầm cảm, tâm thần phân liệt và những người có nguy cơ bị rối loạn tâm thần.
• Giúp kiểm soát cân nặng, giảm kích thước vòng eo và chất béo trong gan.
• Chống viêm, ngăn ngừa chứng mất trí nhớ và giúp chắc xương.
• Giảm các triệu chứng hen suyễn.

Vai trò của acid béo omega-6 đối với cơ thể người:

• Giúp cơ thể kháng và giảm quá trình viêm.
• Giảm khối lượng mỡ một cách hiệu quả.
• Giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch.

Để bổ sung các loại omega-3 cho cơ thể, ta nên tiêu thụ các loại thực phẩm giàu chất béo omega-3 như các loại cá có dầu, các loại hạt khô...

Để bổ sung các loại omega-6 cho cơ thể, ta nên tiêu thụ các loại thực phẩm giàu chất béo omega-6 như một số loại dầu thực vật và các món ăn được chế biến với dầu thực vật, các loại hạt (hạt hướng dương, hạnh nhân, hạt điều...), mayonnaise, trứng…

Câu 2: Tìm hiểu về DHA và cho biết vì sao DHA thường được bổ sung vào sữa bột dành cho trẻ em.

Bài làm chi tiết:

DHA là viết tắt của từ Docosa Hexaenoic Acid, là một loại acid béo không no, thuộc nhóm acid béo Omega 3 cần thiết cho sự phát triển não bộ trong thời kỳ mang thai và giai đoạn trẻ sơ sinh. DHA có thể được cơ thể sản xuất một cách tự nhiên, nhưng hàm lượng là rất nhỏ. Chính vì vậy, cần bổ sung DHA thông qua các thực phẩm giàu DHA nhằm đáp ứng nhu cầu của cơ thể.

DHA đóng một vai trò rất quan trọng cho trẻ em trong quá trình phát triển thị giác, não bộ, thể chất và giúp tăng khả năng miễn dịch ở trẻ; vậy nên việc trẻ em cần được bổ sung số lượng lớn DHA là điều tất nhiên. Trong quá trình trưởng thành của trẻ, sữa là một trong những loại thực phẩm chính, vì vậy các nhà khoa học đã bổ sung DHA vào sữa bột cho trẻ để dễ dàng tiêu hóa và cung cấp DHA cho cơ thể.

BÀI TẬP

Bài 1: Hợp chất nào dưới đây thuộc loại ester?

Bài làm chi tiết:

Chọn đáp án D. 

Giải thích: do chất CH₃CH₂COOCH₃ thỏa mãn công thức hóa học chung của ester là RCOOR’.

Bài 2: Cho salicylic acid (hay 2-hydroxybenzoic acid) phản ứng với methyl alcohol có mặt sulfuric acid làm chất xúc tác, thu được methyl salicylate (C₈H₈O₃) dùng làm chất giảm đau (có trong miếng dán giảm đau khi vận động hoặc chơi thể thao).

Viết phương trình hóa học của phản ứng trên.

Bài làm chi tiết:

Phương trình hóa học của phản ứng:

Bài 3: Cho một loại chất béo có công thức hóa học sau: 

CH₂–O–CO–[CH₂]₁₄CH₃

CH–O–CO–[CH₂]₇CH=CH[CH₂]₇CH₃

CH₂–O–CO–[CH₂]₇CH=CH–CH₂–CH=CH[CH₂]₄CH₃

Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa chất béo trên với hydrogen dư (xt, t^o, p) và với dung dịch potassium hydroxide.

Bài làm chi tiết:

• Phương trình hóa học giữa chất béo với hydrogen dư:

CH₂–O–CO–[CH₂]₁₄CH₃

CH–O–CO–[CH₂]₇CH=CH[CH₂]₇CH₃ +      3H₂

CH₂–O–CO–[CH₂]₇CH=CH–CH₂–CH=CH[CH₂]₄CH₃

CH₂–O–CO–[CH₂]₁₄CH₃

     xt,   to,   p    →  CH–O–CO–[CH₂]₁₆CH₃ 

CH₂–O–CO–[CH₂]₁₆CH₃

• Phương trình hóa học giữa chất béo với dung dịch potassium hydroxide:

CH₂–O–CO–[CH₂]₁₄CH₃

CH–O–CO–[CH₂]₇CH=CH[CH₂]₇CH₃ +      KOH

CH₂–O–CO–[CH₂]₇CH=CH–CH₂–CH=CH[CH₂]₄CH₃

CH₃[CH₂]₁₄COOK

                            →  CH₃[CH₂]₇CH=CH[CH₂]₇COOK       +   C₃H₅(OH)₃

CH₃[CH₂]₄CH=CH–CH₂–CH=CH[CH₂]₇COOK