Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một bài tập hóa học khá thú vị về phản ứng của amino axit với bazơ. Các em hãy chú ý theo dõi từng bước giải của cô nhé.

Trước hết, chúng ta cần xác định rõ bản chất của axit glutamic. Axit glutamic là một amino axit, có công thức phân tử là C₅H₉NO₄. Điểm đặc biệt của axit glutamic là nó có 2 nhóm cacboxyl (-COOH) và 1 nhóm amino (-NH₂). Tuy nhiên, trong phản ứng với bazơ, chỉ có các nhóm cacboxyl là phản ứng.

Đề bài cho chúng ta biết:
– Axit glutamic có khối lượng là m gam.
– Phản ứng hết với 250 ml dung dịch NaOH 2M.
– Sau phản ứng, cô cạn dung dịch thu được 42,2 gam chất rắn.

Yêu cầu của đề bài là tính giá trị của m.

Bây giờ, chúng ta sẽ đi vào các bước giải chi tiết:

Bước 1: Viết phương trình phản ứng.
Axit glutamic có 2 nhóm cacboxyl (-COOH) nên nó có thể phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1:2.
Phương trình phản ứng tổng quát có thể viết như sau:
C₅H₇(NH₂)(COOH)₂ + 2NaOH → C₅H₇(NH₂)(COONa)₂ + 2H₂O

Bước 2: Tính số mol NaOH đã phản ứng.
Dung dịch NaOH có thể tích là 250 ml = 0,25 lít.
Nồng độ mol của dung dịch NaOH là 2M.
Số mol NaOH được tính theo công thức:
n(NaOH) = C_M * V
n(NaOH) = 2 (mol/l) * 0,25 (l) = 0,5 (mol)

Bước 3: Xác định chất rắn thu được sau phản ứng.
Khi cô cạn dung dịch, chúng ta thu được muối. Trong trường hợp này, muối thu được là natri glutamat (C₅H₇(NH₂)(COONa)₂) và có thể còn dư NaOH nếu axit glutamic phản ứng theo tỉ lệ 1:1 hoặc 1:2 không hết. Tuy nhiên, đề bài cho biết axit glutamic phản ứng HẾT, nên chúng ta chỉ thu được muối natri glutamat. Nước là sản phẩm phụ của phản ứng và sẽ bay hơi khi cô cạn.
Vậy chất rắn thu được ở đây chính là natri glutamat.

Bước 4: Tính khối lượng mol của natri glutamat.
Để tính khối lượng mol của natri glutamat (C₅H₇(NH₂)(COONa)₂), chúng ta cộng khối lượng nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử.
Nguyên tử khối: C = 12, H = 1, N = 14, O = 16, Na = 23.
Khối lượng mol của C₅H₇(NH₂)(COONa)₂ là:
M(C₅H₇(NH₂)(COONa)₂) = 5 12 + 7 1 + 1 14 + 1 12 + 2 16 + 2 23
M(C₅H₇(NH₂)(COONa)₂) = 60 + 7 + 14 + 12 + 32 + 46 = 171 (g/mol)

Bước 5: Xác định mối quan hệ giữa số mol NaOH và số mol natri glutamat.
Từ phương trình phản ứng ở Bước 1:
C₅H₇(NH₂)(COOH)₂ + 2NaOH → C₅H₇(NH₂)(COONa)₂ + 2H₂O
Ta thấy tỉ lệ mol giữa NaOH và natri glutamat là 2:1.
Điều này có nghĩa là số mol natri glutamat bằng một nửa số mol NaOH.
n(natri glutamat) = n(NaOH) / 2

Bước 6: Tính số mol natri glutamat.
n(natri glutamat) = 0,5 (mol) / 2 = 0,25 (mol)

Bước 7: Tính khối lượng mol của axit glutamic.
Chúng ta cần tính khối lượng mol của axit glutamic (C₅H₉NO₄).
Khối lượng mol của C₅H₉NO₄ là:
M(C₅H₉NO₄) = 5 12 + 9 1 + 1 14 + 4 16
M(C₅H₉NO₄) = 60 + 9 + 14 + 64 = 147 (g/mol)

Bước 8: Tính khối lượng axit glutamic (m).
Chúng ta đã biết số mol natri glutamat là 0,25 mol. Từ phương trình phản ứng, ta thấy số mol axit glutamic đúng bằng số mol natri glutamat.
n(axit glutamic) = n(natri glutamat) = 0,25 (mol)
Khối lượng m của axit glutamic được tính theo công thức:
m = n(axit glutamic) * M(axit glutamic)
m = 0,25 (mol) * 147 (g/mol)
m = 36,75 (g)

Kiểm tra lại đề bài: Sau phản ứng cô cạn dung dịch thu đc 42,2 g chất rắn.
Chất rắn thu được là natri glutamat.
Khối lượng natri glutamat thu được là:
m(natri glutamat) = n(natri glutamat) * M(natri glutamat)
m(natri glutamat) = 0,25 (mol) * 171 (g/mol) = 42,75 (g)

Ồ, cô thấy có một sự sai lệch nhỏ giữa kết quả tính toán và đề bài cho. Có thể đề bài đã cho dữ kiện chất rắn thu được là 42,75g chứ không phải 42,2g. Cô sẽ giải lại theo đúng đề bài cho 42,2g chất rắn nhé.

Nếu đề bài cho 42,2g chất rắn.
Vậy m(chất rắn) = 42,2 gam.
Giả sử axit glutamic phản ứng với NaOH tạo ra natri glutamat.
n(NaOH) = 0,5 mol.
Nếu axit glutamic phản ứng theo tỉ lệ 1:1 với NaOH:
C₅H₉NO₄ + NaOH → C₅H₈NNaO₄ + H₂O
Trong trường hợp này, số mol NaOH phản ứng tối đa là 0,5 mol.
Số mol axit glutamic là x mol.
Khối lượng natri glutamat tạo thành: x * M(C₅H₈NNaO₄)
M(C₅H₈NNaO₄) = 5 12 + 8 1 + 1 14 + 1 23 + 4 * 16 = 60 + 8 + 14 + 23 + 64 = 169 g/mol.
Khối lượng chất rắn = x * 169 = 42,2 gam.
x = 42,2 / 169 ≈ 0,2497 mol.
Số mol NaOH đã phản ứng là 0,2497 mol.
Lượng NaOH còn dư: 0,5 – 0,2497 = 0,2503 mol.
Tổng khối lượng chất rắn bao gồm natri glutamat và NaOH dư.
Tuy nhiên, axit glutamic có 2 nhóm cacboxyl. Thông thường, nó sẽ phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1:2.

Chúng ta quay lại với trường hợp phổ biến nhất là axit glutamic phản ứng hết với NaOH theo tỉ lệ 1:2.
C₅H₇(NH₂)(COOH)₂ + 2NaOH → C₅H₇(NH₂)(COONa)₂ + 2H₂O
Số mol NaOH là 0,5 mol.
Nếu axit glutamic phản ứng hết với 0,5 mol NaOH, thì số mol axit glutamic là 0,25 mol.
Khối lượng mol của axit glutamic là 147 g/mol.
m(axit glutamic) = 0,25 * 147 = 36,75 g.
Khối lượng natri glutamat thu được là: 0,25 mol * 171 g/mol = 42,75 g.

Đề bài cho 42,2 g chất rắn. Có khả năng là đề bài có nhầm lẫn số liệu hoặc cách ra đề. Tuy nhiên, nếu phải giải theo đúng số liệu đề cho thì chúng ta cần xem xét trường hợp khác hoặc có thể có sự phản ứng không hoàn toàn theo tỉ lệ 1:2.

Cô giả định rằng đề bài đã cho số liệu chuẩn và axit glutamic phản ứng HẾT theo tỉ lệ 1:2.
Nếu cô cạn dung dịch thu được 42,2 g chất rắn. Chất rắn này là natri glutamat.
Vậy khối lượng natri glutamat = 42,2 g.
Số mol natri glutamat = Khối lượng / Khối lượng mol
n(natri glutamat) = 42,2 g / 171 g/mol ≈ 0,24678 mol.

Theo phương trình phản ứng:
C₅H₇(NH₂)(COOH)₂ + 2NaOH → C₅H₇(NH₂)(COONa)₂ + 2H₂O
Tỉ lệ mol: 1 mol axit glutamic phản ứng với 2 mol NaOH tạo ra 1 mol natri glutamat.
Vậy, số mol axit glutamic đúng bằng số mol natri glutamat.
n(axit glutamic) = n(natri glutamat) ≈ 0,24678 mol.

Khối lượng m của axit glutamic là:
m = n(axit glutamic) * M(axit glutamic)
m = 0,24678 mol * 147 g/mol
m ≈ 36,27666 g.

Cô nhận thấy rằng 42,2 g có thể là một số liệu làm tròn. Với số mol NaOH ban đầu là 0,5 mol, nếu axit glutamic phản ứng hết thì số mol axit glutamic là 0,25 mol, cho ra 42,75 g muối. Sự chênh lệch 42,75 – 42,2 = 0,55 g.

Tuy nhiên, trong các bài tập hóa học, chúng ta thường tuân thủ theo số liệu đã cho. Nếu đề bài cho 42,2 g chất rắn và axit glutamic phản ứng HẾT, thì chất rắn đó chính là sản phẩm muối.
Vì vậy, chúng ta tính số mol muối từ khối lượng 42,2g.

Bước 1 (lặp lại với số liệu đề bài): Tính số mol NaOH.
n(NaOH) = 0,25 l * 2 mol/l = 0,5 mol.

Bước 2 (lặp lại với số liệu đề bài): Khối lượng chất rắn thu được là 42,2 g. Chất rắn này là natri glutamat (C₅H₇(NH₂)(COONa)₂).

Bước 3 (lặp lại với số liệu đề bài): Tính số mol natri glutamat từ khối lượng chất rắn.
Khối lượng mol của natri glutamat (C₅H₇(NH₂)(COONa)₂) là 171 g/mol.
n(natri glutamat) = Khối lượng / Khối lượng mol
n(natri glutamat) = 42,2 g / 171 g/mol ≈ 0,24678 mol.

Bước 4 (lặp lại với số liệu đề bài): Xác định số mol axit glutamic.
Từ phương trình phản ứng: C₅H₇(NH₂)(COOH)₂ + 2NaOH → C₅H₇(NH₂)(COONa)₂ + 2H₂O
Tỉ lệ mol giữa axit glutamic và natri glutamat là 1:1.
Vậy, số mol axit glutamic = số mol natri glutamat.
n(axit glutamic) = 0,24678 mol.

Bước 5 (lặp lại với số liệu đề bài): Tính khối lượng m của axit glutamic.
Khối lượng mol của axit glutamic (C₅H₉NO₄) là 147 g/mol.
m = n(axit glutamic) * M(axit glutamic)
m = 0,24678 mol * 147 g/mol
m ≈ 36,27666 g.

Chúng ta có thể làm tròn kết quả này. Nếu đề bài yêu cầu làm tròn đến 2 chữ số thập phân thì m ≈ 36,28 g.

Tuy nhiên, một lần nữa cô nhấn mạnh, nếu axit glutamic phản ứng hết với 0,5 mol NaOH theo đúng tỉ lệ 1:2, thì lượng muối thu được phải là 42,75 g. Sự sai lệch này cho thấy có thể đề bài có một chút sai sót về số liệu. Nhưng nếu theo đúng đề bài, chúng ta phải sử dụng số liệu 42,2 g.

Cô sẽ trình bày lại một cách ngắn gọn và chuẩn mực để các em dễ theo dõi.

Dung dịch NaOH có:
V = 250 ml = 0,25 lít
C_M = 2 M
n(NaOH) = C_M V = 2 0,25 = 0,5 mol.

Axit glutamic (C₅H₉NO₄) có 2 nhóm cacboxyl, phản ứng với NaOH theo phương trình:
C₅H₇(NH₂)(COOH)₂ + 2NaOH → C₅H₇(NH₂)(COONa)₂ + 2H₂O

Chất rắn thu được sau khi cô cạn là natri glutamat (C₅H₇(NH₂)(COONa)₂).
Khối lượng chất rắn = 42,2 g.

Khối lượng mol của natri glutamat:
M(C₅H₇(NH₂)(COONa)₂) = 5*12 + 7*1 + 14 + 12 + 2*16 + 2*23 = 171 g/mol.

Số mol natri glutamat:
n(natri glutamat) = Khối lượng / Khối lượng mol
n(natri glutamat) = 42,2 g / 171 g/mol ≈ 0,24678 mol.

Theo phương trình phản ứng, tỉ lệ mol giữa axit glutamic và natri glutamat là 1:1.
n(axit glutamic) = n(natri glutamat) ≈ 0,24678 mol.

Khối lượng mol của axit glutamic:
M(C₅H₉NO₄) = 5*12 + 9*1 + 14 + 4*16 = 147 g/mol.

Khối lượng m của axit glutamic:
m = n(axit glutamic) * M(axit glutamic)
m = 0,24678 mol * 147 g/mol
m ≈ 36,27666 g.

Vậy, giá trị của m là khoảng 36,28 gam.

Các em thấy đó, khi làm bài tập hóa học, chúng ta cần đọc kỹ đề, xác định đúng bản chất phản ứng, tính toán cẩn thận từng bước và sử dụng đúng công thức. Đôi khi, dữ liệu đề bài có thể không hoàn toàn khớp với thực tế tính toán lý thuyết, nhưng chúng ta vẫn phải giải theo đúng dữ liệu đã cho.

Cô hy vọng qua bài tập này, các em đã hiểu rõ hơn về cách giải các bài toán liên quan đến phản ứng của amino axit với bazơ. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em đừng ngần ngại hỏi cô nhé! Chúc các em học tốt!