PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

I. Công thức và đặc điểm cấu tạo

Acetic acid có CTPT: $C_2H_4O_2$ và CTCT thu gọn: $CH_3–COOH$ (hoặc $CH_3COOH$).

Trong phân tử acetic acid có nhóm –COOH (nhóm carboxyl), đây là nhóm nguyên tử gây nên tính chất hoá học đặc trưng của acetic acid. Nhóm –COOH gồm nhóm –OH liên kết với nhóm C=O.

Chất nào có tính chất tương tự acetic acid? Phải có nhóm –COOH. Ví dụ: HCOOH (formic acid) có nhóm –COOH → tính chất hoá học đặc trưng giống acetic acid. Còn $CH_3OH$ (có –OH nhưng không có –COOH), $CH_3CHO$ (có C=O nhưng không có –OH), $CH_3COOC_2H_5$ (ester, không có –COOH) đều không có tính chất đặc trưng giống acetic acid.

II. Tính chất vật lý

Acetic acid là chất lỏng, không màu, vị chua, có mùi đặc trưng, sôi ở 118°C, tan vô hạn trong nước, khối lượng riêng 1,045 g/mL (ở 25°C) → nặng hơn nước.

Giấm ăn có chứa acetic acid với nồng độ thường từ 2% đến 5%.

So sánh nhiệt độ sôi: Acetic acid (118°C) > Nước (100°C) > Ethylic alcohol (78,3°C). Acetic acid có nhiệt độ sôi cao nhất trong ba chất.

III. Tính chất hoá học

1. Tính acid

Acetic acid là một acid yếu nhưng có đầy đủ tính chất của acid thông thường:

a) Làm đổi màu chất chỉ thị: Quỳ tím → đỏ.

b) Phản ứng với kim loại (đứng trước H trong dãy hoạt động) → muối + $H_2$:

$$2CH_3COOH + Mg \to (CH_3COO)_2Mg + H_2 \uparrow$$

$$2CH_3COOH + Zn \to (CH_3COO)_2Zn + H_2 \uparrow$$

Lưu ý: Cu đứng sau H → acetic acid không phản ứng với Cu.

c) Phản ứng với oxide kim loại → muối + nước:

$$2CH_3COOH + CuO \to (CH_3COO)_2Cu + H_2O$$

Hiện tượng: Bột CuO (đen) tan dần, dung dịch chuyển sang màu xanh.

d) Phản ứng với base → muối + nước:

$$CH_3COOH + NaOH \to CH_3COONa + H_2O$$

$$2CH_3COOH + Ca(OH)_2 \to (CH_3COO)_2Ca + 2H_2O$$

e) Phản ứng với muối carbonate → muối mới + $CO_2$ + $H_2O$:

$$2CH_3COOH + CaCO_3 \to (CH_3COO)_2Ca + CO_2 \uparrow + H_2O$$

Ứng dụng thực tế: Dùng giấm ăn (chứa acetic acid) để loại bỏ lớp cặn $CaCO_3$ bám trong ấm đun nước, thiết bị vệ sinh.

Acetic acid tác dụng được với: Zn, Mg, Ca (kim loại trước H); KOH, $Ca(OH)_2$ (base); ZnO, CuO (oxide kim loại); $MgCO_3$, $CaCO_3$ (muối carbonate); $C_2H_5OH$ (phản ứng ester hoá).

Acetic acid không tác dụng với: Cu (kim loại sau H); NaCl, $Na_2SO_4$ (muối của acid mạnh hơn).

2. Phản ứng ester hoá

Acetic acid phản ứng với ethylic alcohol (xúc tác $H_2SO_4$ đặc, đun nóng) tạo ester (ethyl acetate) và nước:

$$CH_3COOH + C_2H_5OH \underset{}{\overset{H_2SO_4 \text{ đặc}, t^o}{\rightleftharpoons}} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$$

Ethyl acetate là chất lỏng, không màu, có mùi thơm nhẹ, không tan trong nước (nổi lên trên dung dịch muối ăn bão hoà).

Lưu ý: Phản ứng ester hoá là phản ứng thuận nghịch → hiệu suất luôn nhỏ hơn 100%.

Ester khác: Propyl acetate ($CH_3COOCH_2CH_2CH_3$) có mùi quả lê:

$$CH_3COOH + CH_3CH_2CH_2OH \underset{}{\overset{H_2SO_4, t^o}{\rightleftharpoons}} CH_3COOCH_2CH_2CH_3 + H_2O$$

3. Phản ứng cháy

$$CH_3COOH + 2O_2 \xrightarrow{t^o} 2CO_2 + 2H_2O$$

IV. Điều chế

Acetic acid dùng sản xuất giấm được điều chế bằng lên men giấm từ ethylic alcohol loãng:

$$C_2H_5OH + O_2 \xrightarrow{\text{men giấm}} CH_3COOH + H_2O$$

Giải thích thực tế: Rượu có độ cồn thấp (rượu vang, rượu mơ…) để tiếp xúc không khí lâu sẽ bị chua vì ethylic alcohol bị oxy hoá thành acetic acid nhờ men giấm trong không khí.

V. Ứng dụng

• Sản xuất giấm ăn (công nghiệp thực phẩm)
• Sản xuất dược phẩm, phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, chất dẻo
• Sản xuất chất kết dính, hoá chất
• Dùng làm dung môi

Câu hỏi đúng/sai – Củng cố lý thuyết

Câu 1. Xét các phát biểu:

(1) “Acetic acid và ethylic alcohol đều có nhóm –OH nên tính chất hoá học tương tự nhau.” → SAI. Acetic acid có nhóm –COOH (tính acid), ethylic alcohol có nhóm –OH (tính rượu) → tính chất hoá học khác nhau.

(2) “Acetic acid là chất lỏng, không màu, vị chua, tan vô hạn trong nước.” → ĐÚNG.

(3) “Các kim loại Mg, Zn, Al, Cu đều phản ứng được với acetic acid.” → SAI. Cu đứng sau H trong dãy hoạt động → không phản ứng với acetic acid.

(4) “Acetic acid, ethylic alcohol và ethylene đều có cùng thành phần nguyên tố.” → SAI. Ethylene ($C_2H_4$) chỉ có C, H; không có O.

→ Chỉ có 1 phát biểu đúng: (2).

Câu 2. Xét các phát biểu:

(1) “Ethyl acetate, ethylic alcohol và acetic acid đều cùng thành phần nguyên tố.” → ĐÚNG. Cả 3 đều chứa C, H, O.

(2) “Phản ứng ester hoá luôn có hiệu suất nhỏ hơn 100%.” → ĐÚNG (phản ứng thuận nghịch).

(3) “Acetic acid hoà tan được cả Cu, CuO, $Cu(OH)_2$.” → SAI. Acetic acid không hoà tan Cu (kim loại sau H).

(4) “Acetic acid và ethylic alcohol đều cháy trong $O_2$ tạo $CO_2$ và $H_2O$.” → ĐÚNG.

(5) “Hoa quả lên men có nồng độ cồn vì chứa acetic acid.” → SAI. Nồng độ cồn do chứa ethylic alcohol (từ lên men glucose), không phải acetic acid.

→ Có 2 phát biểu sai: (3) và (5).

Câu 3. Phát biểu nào sai?

A. “Acetic acid được tạo từ C, H, O.” → ĐÚNG.

B. “Dung dịch acetic acid có tính acid mạnh hơn hydrochloric acid.” → SAI. $HCl$ là acid mạnh, acetic acid là acid yếu.

C. “Sản xuất giấm bằng lên men ethylic alcohol.” → ĐÚNG.

D. “Acetic acid hoà tan đá vôi và giải phóng khí.” → ĐÚNG.

→ Đáp án: B.

Câu 4. Phát biểu nào đúng?

A. “Acetic acid phản ứng với NaCl và $Na_2SO_4$.” → SAI. Acetic acid yếu hơn HCl và $H_2SO_4$ → không đẩy được.

B. “Thứ tự độ mạnh: $H_2SO_4 > H_2CO_3 > CH_3COOH$.” → SAI. Đúng là $H_2SO_4 > CH_3COOH > H_2CO_3$.

C. “Acetic acid có $M$ nhỏ hơn ethylic alcohol.” → SAI. $M_{CH_3COOH} = 60 > M_{C_2H_5OH} = 46$.

D. “Điều chế acetic acid từ ethylic alcohol bằng một phản ứng.” → ĐÚNG. $C_2H_5OH + O_2 \xrightarrow{\text{men giấm}} CH_3COOH + H_2O$.

→ Đáp án: D.

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Phản ứng acetic acid với kim loại, oxide, base, muối carbonate – Tính khối lượng hoặc thể tích

Phương pháp:

Viết PTHH → tính mol chất đã biết → theo tỉ lệ mol tìm chất cần tính.

Các PTHH cần nhớ:

Ví dụ mẫu 1

Trung hoà 6,0 gam acetic acid cần tối thiểu bao nhiêu gam NaOH?

Giải:

$n_{CH_3COOH} = \dfrac{6}{60} = 0{,}1$ mol

$$CH_3COOH + NaOH \to CH_3COONa + H_2O$$

$n_{NaOH} = n_{CH_3COOH} = 0{,}1$ mol

$m_{NaOH} = 0{,}1 \times 40 = 4{,}0$ gam

Ví dụ mẫu 2

Hoà tan 9,75 gam Zn trong dung dịch acetic acid dư. Tính $V_{H_2}$ (đkc).

Giải:

$n_{Zn} = \dfrac{9{,}75}{65} = 0{,}15$ mol

$$2CH_3COOH + Zn \to (CH_3COO)_2Zn + H_2$$

$n_{H_2} = n_{Zn} = 0{,}15$ mol

$V_{H_2} = 0{,}15 \times 24{,}79 = 3{,}7185$ lít

Bài tập tương tự

Tính khối lượng dung dịch acetic acid 20% cần dùng để hoà tan vừa hết 10 gam $CaCO_3$.

Giải:

$n_{CaCO_3} = \dfrac{10}{100} = 0{,}1$ mol

$$2CH_3COOH + CaCO_3 \to (CH_3COO)_2Ca + CO_2 + H_2O$$

$n_{CH_3COOH} = 2 \times 0{,}1 = 0{,}2$ mol

$m_{CH_3COOH} = 0{,}2 \times 60 = 12$ gam

$m_{\text{dd}} = \dfrac{12}{0{,}2} = 60$ gam

Dạng 2: Phản ứng trung hoà acetic acid với NaOH (hoặc base) – Tính nồng độ, thể tích

Phương pháp:

$$CH_3COOH + NaOH \to CH_3COONa + H_2O$$

Tỉ lệ 1 : 1. Tại điểm trung hoà: $n_{CH_3COOH} = n_{NaOH}$

Dùng $n = C_M \times V$ (với $V$ tính bằng lít) để tính.

Ví dụ mẫu

Cho 200 mL dung dịch NaOH 0,1M. Nhỏ phenolphthalein (hồng). Thêm từ từ acetic acid 0,25M đến khi mất màu. Tính thể tích dung dịch acetic acid đã dùng.

Giải:

$n_{NaOH} = 0{,}1 \times 0{,}2 = 0{,}02$ mol

Mất màu → NaOH hết: $n_{CH_3COOH} = n_{NaOH} = 0{,}02$ mol

$V_{CH_3COOH} = \dfrac{0{,}02}{0{,}25} = 0{,}08$ L $= 80$ mL

Bài tập tương tự

Trung hoà 480 mL dung dịch NaOH 0,25M cần bao nhiêu gam dung dịch acetic acid 12%?

Giải:

$n_{NaOH} = 0{,}25 \times 0{,}48 = 0{,}12$ mol

$n_{CH_3COOH} = 0{,}12$ mol → $m_{CH_3COOH} = 0{,}12 \times 60 = 7{,}2$ gam

$m_{\text{dd}} = \dfrac{7{,}2}{0{,}12} = 60$ gam

Dạng 3: Lên men giấm – Tính hiệu suất hoặc nồng độ acetic acid

Phương pháp:

$$C_2H_5OH + O_2 \xrightarrow{\text{men giấm}} CH_3COOH + H_2O$$

Tỉ lệ mol: $1 : 1 : 1$

Các bước:

1. Tính $V_{\text{rượu nc}}$ từ độ cồn.
2. Tính $m_{\text{rượu nc}} = d \times V = 0{,}789 \times V$.
3. Tính $n_{C_2H_5OH}$ → theo PTHH tìm $n_{CH_3COOH}$.
4. Nếu có hiệu suất: $n_{CH_3COOH}^{TT} = n^{LT} \times H$.

Ví dụ mẫu

Lên men 100 mL ethylic alcohol 55,2° thu được dung dịch chứa 36 gam acetic acid. Tính hiệu suất ($d_{C_2H_5OH} = 0{,}8$ g/mL).

Giải:

$V_{\text{rượu nc}} = 100 \times 0{,}552 = 55{,}2$ mL

$m = 0{,}8 \times 55{,}2 = 44{,}16$ gam

$n_{C_2H_5OH} = \dfrac{44{,}16}{46} = 0{,}96$ mol

Theo PTHH: $n_{CH_3COOH}^{LT} = 0{,}96$ mol

$n_{CH_3COOH}^{TT} = \dfrac{36}{60} = 0{,}6$ mol

$$H = \dfrac{0{,}6}{0{,}96} \times 100% = 62{,}5%$$

Bài tập tương tự

Lên men 150 mL ethylic alcohol 69°, hiệu suất 80%, $d = 0{,}8$ g/mL. Tính khối lượng acetic acid thu được.

Giải:

$V_{\text{rượu nc}} = 150 \times 0{,}69 = 103{,}5$ mL

$m = 0{,}8 \times 103{,}5 = 82{,}8$ gam → $n = \dfrac{82{,}8}{46} = 1{,}8$ mol

$n_{CH_3COOH}^{LT} = 1{,}8$ mol → $n^{TT} = 1{,}8 \times 0{,}8 = 1{,}44$ mol

$m_{CH_3COOH} = 1{,}44 \times 60 = 86{,}4$ gam

Dạng 4: Phản ứng ester hoá – Tính khối lượng ester hoặc hiệu suất

Phương pháp:

$$CH_3COOH + C_2H_5OH \underset{}{\overset{H_2SO_4, t^o}{\rightleftharpoons}} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$$

Tỉ lệ mol 1 : 1 : 1. $M_{CH_3COOC_2H_5} = 88$ g/mol.

Xác định chất hết (chất có số mol nhỏ hơn) → tính theo chất hết.

Nếu có hiệu suất: $m_{\text{ester}}^{TT} = m^{LT} \times H$.

Ví dụ mẫu

Cho 12 gam acetic acid tác dụng với 12 gam ethylic alcohol ($H_2SO_4$ đặc xúc tác). Hiệu suất 60%. Tính khối lượng ester.

Giải:

$n_{CH_3COOH} = \dfrac{12}{60} = 0{,}2$ mol; $n_{C_2H_5OH} = \dfrac{12}{46} \approx 0{,}261$ mol

Tỉ lệ 1:1 → acetic acid hết ($0{,}2 < 0{,}261$).

$n_{\text{ester}}^{LT} = 0{,}2$ mol → $m^{LT} = 0{,}2 \times 88 = 17{,}6$ gam

$m^{TT} = 17{,}6 \times 0{,}6 = 10{,}56$ gam

Bài tập tương tự

Cho 12 gam acetic acid tác dụng với ethylic alcohol dư ($H_2SO_4$ đặc). Thu được 12,32 gam ester. Tính hiệu suất.

Giải:

$n_{CH_3COOH} = \dfrac{12}{60} = 0{,}2$ mol (acetic acid hết vì rượu dư)

$m_{\text{ester}}^{LT} = 0{,}2 \times 88 = 17{,}6$ gam

$$H = \dfrac{12{,}32}{17{,}6} \times 100% = 70%$$

Dạng 5: Đốt cháy acetic acid – Dẫn sản phẩm qua nước vôi trong

Phương pháp:

$$CH_3COOH + 2O_2 \to 2CO_2 + 2H_2O$$

Tỉ lệ: 1 mol acetic acid → 2 mol $CO_2$ → 2 mol $H_2O$

Nếu dẫn $CO_2$ vào nước vôi trong:

• $Ca(OH)2$ dư: $n{CaCO_3} = n_{CO_2}$
• Nếu khối lượng dung dịch giảm: $m_{\text{giảm}} = m_{CaCO_3} – m_{CO_2}$ → $n_{CO_2} = \dfrac{m_{CaCO_3} – m_{\text{giảm}}}{44}$

Ví dụ mẫu

Đốt cháy $m$ gam acetic acid. $CO_2$ sinh ra hấp thụ vào nước vôi trong, thu được 10 gam kết tủa. Khối lượng dung dịch giảm 3,4 gam. Tính $m$.

Giải:

$m_{CaCO_3} = 10$ gam. Khối lượng dung dịch giảm: $m_{\text{giảm}} = m_{\downarrow} – m_{CO_2 \text{ hấp thụ}}$

Suy ra: $m_{CO_2} = m_{CaCO_3} – m_{\text{giảm}} = 10 – 3{,}4 = 6{,}6$ gam

$n_{CO_2} = \dfrac{6{,}6}{44} = 0{,}15$ mol

$n_{CH_3COOH} = \dfrac{n_{CO_2}}{2} = 0{,}075$ mol

$m = 0{,}075 \times 60 = 4{,}5$ gam

Bài tập tương tự

Đốt cháy hoàn toàn 4,8 gam acetic acid. Tính thể tích không khí (đkc) cần dùng ($O_2$ chiếm 20%).

Giải:

$n_{CH_3COOH} = \dfrac{4{,}8}{60} = 0{,}08$ mol

$n_{O_2} = 2 \times 0{,}08 = 0{,}16$ mol

$V_{O_2} = 0{,}16 \times 24{,}79 = 3{,}9664$ lít

$V_{\text{kk}} = \dfrac{3{,}9664}{0{,}2} = 19{,}832$ lít

Dạng 6: Bài toán tổng hợp – Chuỗi phản ứng từ tinh bột → ethylic alcohol → acetic acid → ester

Phương pháp:

Viết chuỗi PTHH theo thứ tự:

1. $(C_6H_{10}O_5)n + nH_2O \xrightarrow{\text{acid}} nC_6H{12}O_6$
2. $C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{\text{enzyme}} 2C_2H_5OH + 2CO_2$
3. $C_2H_5OH + O_2 \xrightarrow{\text{men giấm}} CH_3COOH + H_2O$
4. $CH_3COOH + C_2H_5OH \underset{}{\overset{H_2SO_4, t^o}{\rightleftharpoons}} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$

Ví dụ mẫu

Chia $m$ gam dung dịch acetic acid 20% thành 2 phần bằng nhau. Phần 1: phản ứng hết với 250 mL NaOH 0,1M. Phần 2: tác dụng với đá vôi dư → $V$ lít $CO_2$ (đkc). Tính $m$ và $V$.

Giải:

Phần 1:

$n_{NaOH} = 0{,}1 \times 0{,}25 = 0{,}025$ mol

$n_{CH_3COOH} = n_{NaOH} = 0{,}025$ mol (trong 1 phần)

$m_{CH_3COOH \text{ (1 phần)}} = 0{,}025 \times 60 = 1{,}5$ gam

$m_{\text{1 phần dd}} = \dfrac{1{,}5}{0{,}2} = 7{,}5$ gam → $m = 2 \times 7{,}5 = 15$ gam

Phần 2: $n_{CH_3COOH} = 0{,}025$ mol (phần 2 = phần 1)

$$2CH_3COOH + CaCO_3 \to (CH_3COO)_2Ca + CO_2 + H_2O$$

$n_{CO_2} = \dfrac{0{,}025}{2} = 0{,}0125$ mol

$V = 0{,}0125 \times 24{,}79 \approx 0{,}31$ lít

SƠ ĐỒ TƯ DUY

1. Công thức và cấu tạo

• 1.1. CTPT: $C_2H_4O_2$; CTCT: $CH_3–COOH$
• 1.2. Nhóm –COOH → tính chất đặc trưng (tính acid + ester hoá)

2. Tính chất vật lý

• 2.1. Lỏng, không màu, vị chua, mùi đặc trưng
• 2.2. Sôi 118°C, $d = 1{,}045$ g/mL → nặng hơn nước
• 2.3. Tan vô hạn trong nước; Giấm ăn: 2–5% acetic acid

3. Tính chất hoá học

• 3.1. Tính acid: quỳ tím → đỏ; + KL → muối + $H_2$; + oxide KL → muối + $H_2O$; + base → muối + $H_2O$; + muối carbonate → muối + $CO_2$ + $H_2O$
• 3.2. Phản ứng ester hoá: + $C_2H_5OH$ → $CH_3COOC_2H_5$ + $H_2O$ (xt $H_2SO_4$ đặc, $t°$)
• 3.3. Phản ứng cháy: + $2O_2$ → $2CO_2$ + $2H_2O$

4. Điều chế: Lên men giấm: $C_2H_5OH + O_2 \to CH_3COOH + H_2O$

5. Ứng dụng: Giấm ăn, dược phẩm, phẩm nhuộm, tơ, chất dẻo, dung môi, chất kết dính

SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu