Có 4 chất hữu cơ mạch hở A, B, D, E (đều chứa C, H, O; MA = MB < MD = ME), trong phân tử mỗi chất chứa tối đa 2 nhóm chức trong số các nhóm chức sau: -OH; -COOH; -COO-(este), ngoài ra không chứa nhóm chức nào khác. Phần trăm khối lượng của oxi trong phân tử mỗi chất A, B, D, E đều bằng 53,33%. Cho biết: A tác dụng được với NaHCO3; B tác dụng được với dung dịch NaOH, nhưng không tác dụng được với Na; D và E đều phản ứng với dung dịch NaOH (theo tỉ lệ mol 1 : 1); khi cho 1 mol D tác dụng với Na dư, thu được 1 mol H2; khi cho 1 mol E tác dụng với Na dư, thu được 0,5 mol H2; E tác dụng với NaOH, thu được muối hữu cơ và ancol đơn chức. Biện luận, xác định công thức cấu tạo của A, B, D, E. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong các quá trình trên.
Đặt CTTQ: $C_xH_yO_z$
$\%m_O=53,33\%$
$\to \dfrac{16z.100}{12x+y+16z}=53,33$
$\to 12x+y=14z$
• $z=1\to x=1; y=2$ ($CH_2O$)
$\to$ loại, $HCHO$ không có nhóm $OH, COO, COOH$
• $z=2\to x=2; y=4$ ($C_2H_4O_2$)
• $z=3\to x=3; y=6$ ($C_3H_6O_3$)
$M_A=M_B<M_D=M_E$ nên $A, B$ có CTPT $C_2H_4O_2$; $D, E$ có CTPT $C_3H_6O_3$
$A$ tác dụng $NaHCO_3$ nên có nhóm $COOH$.
$\to A: CH_3COOH$
$B$ tác dụng $NaOH$, không tác dụng $Na$ nên có nhóm $COO$ este, không có nhóm ancol, axit.
$\to B: HCOOCH_3$
$E+NaOH\to$ muối hữu cơ và ancol đơn chức nên có nhóm $COO$ este.
Mà $E$ có $3O$, $1$ mol $E$ phản ứng với $Na$ tạo $0,5$ mol $H_2$ nên có $1$ nhóm $OH$.
$\to E: HO-CH_2-COOCH_3$
$D+NaOH$ tỉ lệ $1:1$ nên có $1COO$
$1$ mol $D\to 1$ mol $H_2$ nên $D$ có $1OH, 1COOH$
$\to D: HO-CH_2-CH_2-COOH$ hay $CH_3-CH(OH)-COOH$ (Viết gọn: $HOC_2H_4COOH$)
PTHH:
$CH_3COOH+NaHCO_3\to CH_3COONa+CO_2+H_2O$
$HCOOCH_3+NaOH\xrightarrow{{t^o}} HCOONa+CH_3OH$
$HOC_2H_4COOH+NaOH\to HOC_2H_4COONa+H_2O$
$HOC_2H_4COOH+2Na\to NaOC_2H_4COONa+H_2$
$HO-CH_2-COOCH_3+Na\to NaOCH_2COOCH_3+0,5H_2$
$HOCH_2COOCH_3+NaOH\xrightarrow{{t^o}}HOCH_2COONa+CH_3OH$