Chào các em, cô là giáo viên Hóa học lớp 12. Hôm nay cô sẽ hướng dẫn các em giải chi tiết bài tập về phản ứng của một hợp chất hữu cơ tạp chức với dung dịch kiềm, dựa trên kiến thức trong Sách giáo khoa.

Chúng ta sẽ giải quyết phản ứng này qua từng bước phân tích cụ thể.

Bước 1: Phân tích cấu tạo của hợp chất hữu cơ
Chất tham gia phản ứng là HCOOCH2CH2COOH.
Để xác định sản phẩm phản ứng, trước hết chúng ta phải nhận diện được các nhóm chức có trong phân tử này. Nhìn vào công thức, ta thấy:
– Có nhóm chức este: HCOO-.
– Có nhóm chức axit cacboxylic: -COOH.

Đây là một hợp chất hữu cơ tạp chức, vừa có tính chất của este, vừa có tính chất của axit cacboxylic.

Bước 2: Xét phản ứng của từng nhóm chức với NaOH
Khi cho hợp chất này tác dụng với dung dịch NaOH (một bazơ mạnh), cả hai nhóm chức đều sẽ tham gia phản ứng.

1. Phản ứng của nhóm axit cacboxylic (-COOH):
Nhóm -COOH có tính axit sẽ tác dụng với bazơ NaOH. Đây là phản ứng trung hòa.
-COOH + NaOH → -COONa + H2O

2. Phản ứng của nhóm este (HCOO-):
Nhóm este sẽ bị thủy phân trong môi trường kiềm (NaOH). Đây là phản ứng xà phòng hóa, không thuận nghịch.
Liên kết este sẽ bị cắt đứt, tạo ra muối của axit cacboxylic và ancol tương ứng.
HCOO-R’ + NaOH → HCOONa + R’-OH

Bước 3: Viết phương trình hóa học đầy đủ
Bây giờ, chúng ta sẽ áp dụng các phân tích trên vào phân tử HCOOCH2CH2COOH.
– 1 phân tử NaOH sẽ tác dụng với nhóm -COOH để tạo muối và nước.
– 1 phân tử NaOH khác sẽ tác dụng với nhóm este HCOO- để tạo muối natri fomat và giải phóng phần ancol. Phần “ancol” ở đây chính là HO-CH2CH2-COOH.

Kết hợp cả hai quá trình, ta thấy 1 phân tử HCOOCH2CH2COOH cần 2 phân tử NaOH để phản ứng hoàn toàn.
Phản ứng xảy ra như sau:

HCOOCH2CH2COOH + 2NaOH → HCOONa + HOCH2CH2COONa + H2O

Trong đó, các sản phẩm tạo thành là:
– HCOONa: Natri fomat.
– HOCH2CH2COONa: Natri 3-hiđroxipropionat.
– H2O: Nước.

Lưu ý quan trọng:
Trong các bài toán, nếu đề bài cho tỉ lệ mol giữa chất hữu cơ và NaOH là 1:1, thì phản ứng ưu tiên xảy ra ở nhóm chức có tính axit mạnh hơn. Phản ứng trung hòa (axit – bazơ) xảy ra nhanh và dễ dàng hơn phản ứng xà phòng hóa. Khi đó, phương trình sẽ là:
HCOOCH2CH2COOH + NaOH → HCOOCH2CH2COONa + H2O

Tuy nhiên, khi đề bài chỉ viết phương trình ở dạng tổng quát không ghi rõ tỉ lệ, chúng ta ngầm hiểu là cho NaOH đủ hoặc dư để phản ứng xảy ra hoàn toàn với tất cả các nhóm chức có thể phản ứng. Vì vậy, phương trình với tỉ lệ 1:2 ở trên là đáp án đầy đủ và chính xác nhất cho trường hợp tổng quát.

Chúc các em học tốt