Chào các em, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một bài tập về este quen thuộc trong chương trình Hóa học lớp 12 nhé. Bài toán này yêu cầu chúng ta tính hiệu suất phản ứng điều chế este. Các em hãy cùng thầy phân tích và giải quyết từng bước một.

Trước hết, chúng ta cần xác định rõ chất phản ứng và sản phẩm. Đề bài cho biết chúng ta điều chế este metyl metacrylat. Este này được tạo thành từ axit metacrylic và ancol metylic.

Bước 1: Xác định công thức hóa học và khối lượng mol của các chất tham gia và sản phẩm.

* Axit tương ứng ở đây là axit metacrylic. Công thức của axit metacrylic là CH₂=C(CH₃)COOH.
Khối lượng mol của axit metacrylic là: M(CH₂=C(CH₃)COOH) = 12*4 + 1*6 + 16*2 = 72 + 6 + 32 = 110 g/mol.

* Ancol tương ứng ở đây là ancol metylic (metanol). Công thức của ancol metylic là CH₃OH.
Khối lượng mol của ancol metylic là: M(CH₃OH) = 12 + 1*4 + 16 = 12 + 4 + 16 = 32 g/mol.

* Este thu được là metyl metacrylat. Este này được tạo thành từ axit metacrylic và ancol metylic, do đó công thức của nó là CH₂=C(CH₃)COOCH₃.
Khối lượng mol của metyl metacrylat là: M(CH₂=C(CH₃)COOCH₃) = 12*5 + 1*8 + 16*2 = 60 + 8 + 32 = 100 g/mol.

Bước 2: Tính số mol ban đầu của các chất phản ứng.

Đề bài cho:
* Khối lượng axit metacrylic: 17.2 gam.
Số mol axit metacrylic ban đầu là:
\( n_{axit} = \frac{m_{axit}}{M_{axit}} = \frac{17.2}{110} \) mol.
\( n_{axit} = 0.15636… \) mol. Thầy sẽ giữ nguyên phân số hoặc làm tròn ở bước cuối cho chính xác nhất.

* Khối lượng ancol metylic: 9.6 gam.
Số mol ancol metylic ban đầu là:
\( n_{ancol} = \frac{m_{ancol}}{M_{ancol}} = \frac{9.6}{32} \) mol.
\( n_{ancol} = 0.3 \) mol.

Bước 3: Viết phương trình phản ứng và xác định tỉ lệ mol.

Phản ứng este hóa giữa axit cacboxylic và ancol tạo thành este và nước:
CH₂=C(CH₃)COOH + CH₃OH <=> CH₂=C(CH₃)COOCH₃ + H₂O

Theo phương trình, tỉ lệ mol giữa axit metacrylic và ancol metylic là 1:1.

Bước 4: Xác định chất phản ứng hết, chất phản ứng dư.

Chúng ta so sánh tỉ lệ số mol ban đầu với tỉ lệ trong phương trình.
Số mol axit: \( \frac{17.2}{110} \approx 0.156 \) mol.
Số mol ancol: \( 0.3 \) mol.

Vì \( 0.156 < 0.3 \), nên axit metacrylic sẽ phản ứng hết, còn ancol metylic sẽ dư. Bước 5: Tính số mol este theo chất phản ứng hết. Dựa vào tỉ lệ mol trong phương trình (1:1) và số mol axit phản ứng hết, ta có: Số mol este tạo thành theo lý thuyết là: \( n_{este (lý thuyết)} = n_{axit} = \frac{17.2}{110} \) mol. Bước 6: Tính khối lượng este thu được theo lý thuyết. Khối lượng este thu được theo lý thuyết là: \( m_{este (lý thuyết)} = n_{este (lý thuyết)} \times M_{este} \) \( m_{este (lý thuyết)} = \frac{17.2}{110} \times 100 \) gam. \( m_{este (lý thuyết)} = \frac{1720}{110} = \frac{172}{11} \approx 15.636 \) gam. Bước 7: Tính hiệu suất phản ứng. Đề bài cho biết khối lượng este thu được thực tế là 14 gam. Hiệu suất của phản ứng được tính theo công thức: \( H = \frac{m_{este (thực tế)}}{m_{este (lý thuyết)}} \times 100\% \) \( H = \frac{14}{\frac{17.2}{110} \times 100} \times 100\% \) \( H = \frac{14}{\frac{172}{11}} \times 100\% \) \( H = \frac{14 \times 11}{172} \times 100\% \) \( H = \frac{154}{172} \times 100\% \) \( H = \frac{77}{86} \times 100\% \) \( H \approx 0.8953 \times 100\% \) \( H \approx 89.53\% \) Vậy, hiệu suất của phản ứng là khoảng 89.53%. Thầy lưu ý các em, khi làm bài tập về hiệu suất, việc xác định đúng chất phản ứng hết là vô cùng quan trọng. Nếu chúng ta tính theo chất phản ứng dư, kết quả sẽ sai. Các em đã hiểu bài chưa nào? Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé. Chúc các em học tốt!