Đề bài

β-Caroten (chất hữu cơ có trong củ cà rốt) có màu da cam. Nhờ tác dụng của enzim trong ruột non, β-caroten chuyển thành vitamin A nên nó còn được gọi là tiền vitamin A. Oxi hoá hoàn toàn 6,7 gam β-caroten rồi dẫn sản phẩm cháy qua bình (1) đựng dung dịch H₂SO₄ đặc thấy khối lượng bình (1) tăng 6,3 gam. Sau đó, khí thoát ra được dẫn qua qua bình (2) đựng dung dịch Ca(OH)₂ thu được 30,0 gam kết tủa và dung dịch X. Thêm dung dịch KOH 1,0 M vào X, thu được kết tủa. Để lượng kết tủa thu được là lớn nhất thì cần tối thiểu 100,0 ml dung dịch KOH. Công thức đơn giản nhất của β-caroten là

• A. C₅H₉.
• B. C₅H₇.
• C. C₅H₈.
• D. C₅H₆.

Phương pháp giải :

Bước 1: Tính số mol CaCO₃ và số mol KOH

- Dẫn sản phẩm cháy qua bình (1) đựng H₂SO₄ đặc và bình (2) đựng dung dịch Ca(OH)₂:

+ Axit H₂SO₄ đặc có tính háo nước nên hấp thụ nước ⟹ Lượng H₂O

+ Khí thoát ra là CO₂, cho hấp thụ vào Ca(OH)₂:

⟹ Tính được số mol CaCO₃ và số mol KOH.

Bước 2: Tính số mol Ca(HCO₃)₂

- Do thêm KOH vào dung dịch X thu được kết tủa

⟹ dung dịch X có chứa Ca(HCO₃)₂.

- Theo đề bài, để lượng kết tủa lớn nhất thì cần lượng tối thiểu KOH nên phản ứng là:

    Ca(HCO₃)₂ + KOH → CaCO₃ ↓ + KHCO₃ + H₂O

- Từ PTHH và số mol KOH ⟹ Số mol Ca(HCO₃)₂

Bước 3: Tính số mol CO₂

- Bảo toàn nguyên tố C

⟹ \({n_{C{O_2}}} = {n_{CaC{{\rm{O}}_3}}} + 2{n_{Ca{{(HC{O_3})}_2}}}\)

Bước 4: Tìm CTĐGN của β-caroten

- Xét phản ứng cháy của β-caroten:

+ Bảo toàn nguyên tố C ⟹ \({n_C} = {n_{C{O_2}}}\)

+ Bảo toàn nguyên tố H ⟹ \({n_H} = 2{n_{{H_2}O}}\)

- So sánh (m_C + m_H) và m_β-caroten ⟹ β-caroten không chứa O

- Lập tỉ lệ số mol nguyên tố C và H ⟹ CTĐGN

Lời giải chi tiết :

Bước 1: Tính số mol CaCO₃ và số mol KOH

- Dẫn sản phẩm cháy qua bình (1) đựng H₂SO₄ đặc và bình (2) đựng dung dịch Ca(OH)₂:

+ Axit H₂SO₄ đặc có tính háo nước nên hấp thụ nước

⟹ \({m_{{H_2}O}} = {m_{binh(1)\tan g}} = 6,3\left(g \right) \to {n_{{H_2}O}} = \dfrac{{6,3}}{{18}} = 0,35\left({mol} \right)\)

+ Khí thoát ra là CO₂, cho hấp thụ vào Ca(OH)₂:

Ta có:

\({n_{CaC{{\rm{O}}_3}}} = \dfrac{{30}}{{100}} = 0,3\left({mol} \right);{n_{K{\rm{O}}H}} = 0,1.1 = 0,1\left({mol} \right)\)

Bước 2: Tính số mol Ca(HCO₃)₂

- Do thêm KOH vào dung dịch X thu được kết tủa

⟹ dung dịch X có chứa Ca(HCO₃)₂

- Theo đề bài, để lượng kết tủa lớn nhất thì cần lượng tối thiểu KOH nên phản ứng là:

Ca(HCO₃)₂ + KOH → CaCO₃ ↓ + KHCO₃ + H₂O

0,1 ←              0,1                                                (mol)

Bước 3: Tính số mol CO₂

- Bảo toàn nguyên tố C ⟹ \({n_{C{O_2}}} = {n_{CaC{{\rm{O}}_3}}} + 2{n_{Ca{{(HC{O_3})}_2}}} = 0,3 + 2.0,1 = 0,5\left({mol} \right)\)

Bước 4: Tìm CTĐGN của β-caroten

- Xét phản ứng cháy của β-caroten:

+ Bảo toàn nguyên tố C ⟹ \({n_C} = {n_{C{O_2}}} = 0,5\left({mol} \right)\)

+ Bảo toàn nguyên tố H ⟹ \({n_H} = 2{n_{{H_2}O}} = 2.0,35 = 0,7\left({mol} \right)\)

- Ta thấy: m_C + m_H = 0,5.12 + 0,7.1 = 6,7 = m_β-caroten ⟹ β-caroten không chứa O

⟹ n_C : n_H = 0,5 : 0,7 = 5 : 7

Vậy CTĐGN của β-caroten là C₅H₇.

Đáp án : B