Bài toán về phản ứng xà phòng hóa chất béo lớp 12 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Bài toán về phản ứng xà phòng hóa chất béo lớp 12 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Bài toán về phản ứng xà phòng hóa chất béo.

A. Lý thuyết và phương pháp giải

- Phản ứng xà phòng hóa chất béo:

(RCOO)₃C₃H₅ + 3NaOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3RCOONa + C₃H₅(OH)₃

+ Ta có: n_NaOH = n_{muối (xà phòng)} = 3n_{chất béo} = 3n_glycerol.

+ Bảo toàn khối lượng: m_{chất béo} + m_NaOH = m_muối + m_glycerol.

+ Ngoài ra, với bài toán có hiệu suất/ khối lượng lớn (đơn vị tấn, kg…) có thể áp dụng nhân – chéo, chia – ngang, phải nhân trái chia hiệu suất.

- Một số chất béo thường gặp:

+ (C₁₅H₃₁COO)₃C₃H₅: Tripalmitin (M = 806).

+ (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅: Tristearin (M = 890).

+ (C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅: Triolein (M = 884).

+ (C₁₇H₃₁COO)₃C₃H₅: Trilinolein (M = 878).

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Xà phòng hoá hoàn toàn 300 gam chất béo A cần dùng vừa đủ 500 mL dung dịch KOH 2M. Sau phản ứng, sản phẩm thu được gồm muối và 29,44 gam glycerol. Tính khối lượng xà phòng thu được sau phản ứng, cho biết các muối carboxylate trong xà phòng chiếm 70% khối lượng.

Hướng dẫn giải

Ta có: n_{K$=n_{glycerol}$OH} = 1 mol và n_glycerol = 0,32 mol.

Điều này chứng tỏ chất béo A đã cho gồm các triglyceride có lẫn một phần acid béo.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_A + m_KOH = m_muối + m_glycerol + m_nước

$\Rightarrow$ m_muối = (m_A + m_KOH) – (m_glycerol + m_nước) = (300 + 1.56) – [29,44 + 18(1 – 3.0,32)] = 325,84 gam.

Do khối lượng muối sodium carboxylate chiếm 70% khối lượng xà phòng nên thực tế khối lượng xà phòng thu được là: $\frac{325,84}{70}$ . 100 = 465,9 gam.      

Ví dụ 2: Một loại mỡ động vật có chứa 30% tristearin, 40% tripalmitin và 30% triolein (về khối lượng).

(a) Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra với NaOH khi thực hiện phản ứng xà phòng hoá loại mỡ trên để sản xuất xà phòng.

(b) Xà phòng hoá 1 tấn mỡ trên bằng dung dịch NaOH với hiệu suất 85%. Lượng muối thu được dùng để sản xuất xà phòng. Biết loại xà phòng này có 72% khối lượng là muối của acid béo. Tính khối lượng xà phòng thu được.

Hướng dẫn giải

(a) Phản ứng với NaOH của tristearin, tripalmitin và triolein lần lượt như sau:

b. Cứ 1 tấn mỡ (1000 kg) có 300 kg tristearin, 400 kg tripalmitin và 300 kg triolein.

$n_{triglyceride}=\left(\frac{300}{890}+\frac{400}{806}+\frac{300}{884}\right){.10}^3$ 

Theo phương trình hóa học: n_NaOH = 3.n_glycerol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_muối $=(m_{triglyceride}+m_{NaOH}-m_{glycerol}).\frac{85}{100}=$877,91 kg.

Khối lượng xà phòng thu được là: m_{xà phòng} = $\frac{877,91}{72}.100=1219,32kg.$

Ví dụ 3: Chỉ số xà phòng hóa là số miligam KOH dùng để trung hòa hết triglyceride và trung hòa hết lượng acid tự do trong 1 gam chất béo. Một chất béo chứa 3,55% stearic acid và 89% tristearin về khối lượng, còn lại là các chất khác không tham gia phản ứng với KOH. Tính chỉ số xà phòng hóa của chất béo trên.

Hướng dẫn giải

M_{stearic acid} = 284; M_tristearin = 890

Trong 1 gam chất béo có: n_{stearic acid} = 1,25.10^-4 mol; n_tristearin = 0,001 mol.

⇒ n_{KOH phản ứng} = 1,25.10^-4 + 3.0,001 = 0,003125 mol.

⇒ m_KOH = 0,003125.56 = 0,175 gam = 175 mg.

$\Rightarrow$ Chỉ số xà phòng hóa của chất béo trên là 175.

C. Bài tập vận dụng

Câu 1: Xà phòng hóa hoàn toàn 178 gam tristearin trong dung dịch KOH, thu được m gam potassium stearate. Giá trị của m là

A. 200,8.

B. 183,6.

C. 211,6.

D. 193,2.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

$n_{tristearin}=\frac{178}{890}=0,2mol.$

(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + KOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3C₁₇H₃₅COOK + C₃H₅(OH)₃

                    0,2                         →                0,6                              mol

Khối lượng muối thu được là: m = 0,6.322 = 193,2 gam.

Câu 2: Một loại chất béo chứa 80% là tristearin. Thủy phân hoàn toàn m kg chất béo này trong dung dịch NaOH dư thu được 100 kg xà phòng chứa 73,44% sodium stearate về khối lượng. Giá trị của m là

A. 89,0.

B. 71,2.

C. 93,5.

D. 72,6.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

$m_{sodiumstearate}=100.\frac{73,44}{100}=73,44kg$

PTHH: (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3NaOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃

                    890                         →                918                              g

$m_{tristearin}=\frac{73,44.890}{918}=71,2$          ←                 73,44                           kg

Khối lượng chất béo là: $\frac{71,2}{80}.100=89kg.$

Câu 3: Thủy phân hoàn toàn 221 kg chất béo (có chứa 75% triolein về khối lượng) trong dung dịch KOH dư thu được x kg xà phòng chứa 75% potassium oleate về khối lượng. Giá trị của x là

A. 180.

B. 240.

C. 360.

D. 480.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

$m_{triolein}=\frac{221.75}{100}=165,75kg.$

PTHH: (C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ + 3KOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3C₁₇H₃₃COOK + C₃H₅(OH)₃

             884 g             →                                960 g

            165,75 kg        → m_{potassim oleate} = $\frac{165,75.960}{884}=180kg$

Vậy m_{xà phòng} = $\frac{180}{75}.100=240kg.$

Câu 4: Một loại chất béo có chứa 75% tristearin về khối lượng. Để sản xuất 3 nghìn bánh xà phòng cần dùng tối thiểu x kg loại chất béo trên cho phản ứng với dung dịch NaOH, đun nóng. Biết rằng trong mỗi bánh xà phòng có chứa 70 gam sodium stearate. Giá trị của x gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 271.

B. 247.

C. 230.

D. 229.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

m_{sodium stearate} = 3.10³.70 = 210.10³ g = 210 kg.

PTHH: (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3NaOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃

              890 g             →                                918 g

$m_{tristearin}=\frac{210.890}{918}=203,6kg$ ←                         210 kg

$\Rightarrow$ m_{chất béo} = $\frac{203,6.100}{75}=271,47kg.$

Câu 5: Một loại chất béo có chứa 80% tripalmitin về khối lượng. Để sản xuất 7,35 nghìn bánh xà phòng cần dùng tối thiểu x kg loại chất béo trên cho phản ứng với dung dịch KOH, đun nóng. Biết rằng trong mỗi bánh xà phòng có chứa 60 gam potassium palmitate. Giá trị của x gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 645,32.

B. 503,75.

C. 403,45.

D. 398,54.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

m_{sodium stearate} = 7,35.10³.60 = 441.10³ g = 441 kg.

PTHH: (C₁₅H₃₁COO)₃C₃H₅ + 3KOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3C₁₅H₃₁COOK + C₃H₅(OH)₃

              806 g                       →                     882 g

$m_{tropalmitin}=\frac{441.806}{882}=403kg$      ←                    441 kg

$\Rightarrow$ m_{chất béo} = $\frac{403}{80}\text{.100}=503,75kg.$

Câu 6: Một loại chất béo có chứa 80% tristearin về khối lượng. Để sản xuất 4,6 triệu chai nước rửa tay (có chứa chất dưỡng ẩm glycerol) cần dùng tối thiểu x tấn loại chất béo trên cho phản ứng với dung dịch NaOH, đun nóng. Biết rằng trong mỗi chai nước rửa tay có chứa 6 gam glycerol. Giá trị của x là

A. 333,75.

B. 267,00

C. 234,46.

D. 435,67.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

m_glycerol = 4,6.10⁶.6 = 27,6.10⁶ gam = 27,6 tấn.

PTHH: (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3NaOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃

                    890 g                                           →                                92 g

$m_{tristearin}=\frac{27,6.890}{92}=267$tấn                          ←     27,6 tấn

$\Rightarrow$ m_{chất béo} = $\frac{267}{80}\text{.100}=333,75$tấn.

Câu 7: Một loại chất béo chứa 80% là tripalmitin. Thủy phân hoàn toàn m kg chất béo này trong dung dịch NaOH dư thu được 111,2 kg xà phòng chứa 75% sodium palmitate về khối lượng. Giá trị của m là

A. 123,45.

B. 83,40.

C. 95,62.

D. 100,75.

Hướng dẫn giải

$m_{sodiumstearate}=111,2.75\%=83,4kg$

PTHH: (C₁₅H₃₁COO)₃C₃H₅ + 3NaOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3C₁₅H₃₁COONa + C₃H₅(OH)₃

               806 g                              →              834 g

$m_{tristearin}=\frac{83,4.806}{834}=80,6kg$            ←              83,4 kg

$\Rightarrow$ m_{chất béo =  $\frac{80,6}{80\%}=100,75kg.$}

Câu 8: Thủy phân hoàn toàn 556,25 kg chất béo (có chứa 80% tristearin về khối lượng) trong dung dịch KOH dư thu được x kg xà phòng chứa 75% potassium stearate về khối lượng. Giá trị của x là

A. 644.

B. 445.

C. 546.

D. 745.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

m_tristearin = $\frac{556,25.80}{100}=445kg.$

PTHH: (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3KOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3C₁₇H₃₅COOK + C₃H₅(OH)₃

                   890 g        →                                966 g

                   445 kg      → m_{potassim stearate} = $\frac{445.966}{890}=483kg$

$\Rightarrow$ m_{xà phòng} = $\frac{483}{75}\text{.100}=644kg.$

Câu 9: Một loại chất béo có chứa 80% triolein về khối lượng. Xà phòng hóa hoàn toàn 5,525 kg chất béo này trong dung dịch KOH, đun nóng thu được x bánh xà phòng. Biết rằng trong mỗi bánh xà phòng có chứa 60 gam potassium oleate. Giá trị của x là

A. 80.

B. 70.

C. 60.

D. 90.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

m_triolein = $\frac{5,525.80}{100}=4,42kg.$

PTHH: (C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ + 3KOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3C₁₇H₃₃COOK + C₃H₅(OH)₃

               884 g                       →                     960 g

              4,42 kg                    → $m=\frac{4,42.960}{884}=4,8kg$= 4800g

$\Rightarrow$ Số bánh xà phòng là $\frac{4800}{60}=80$bánh.

Câu 10: Một loại chất béo có chứa 65% triolein về khối lượng. Để sản xuất 2,3 triệu hộp kem dưỡng da (có chứa chất dưỡng ẩm glycerol) cần dùng tối thiểu x tấn loại chất béo trên cho phản ứng với dung dịch NaOH, đun nóng. Biết rằng trong mỗi hộp kem dưỡng da có chứa 5 gam glycerol. Giá trị của x là

A. 160.

B. 190.

C. 180.

D. 170.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

m_glycerol = 2,3.10⁶.5 = 11,5.10⁶ gam = 11,5 tấn.

PTHH: (C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ + 3NaOH $\stackrel{t^o}{\to }$ 3C₁₇H₃₃COONa + C₃H₅(OH)₃

               884 g                                →                                         92 g

$m_{triolein}=\frac{11,5.884}{92}=110,5$tấn              ←                                           11,5 tấn

$\Rightarrow$ m_{chất béo} = $\frac{110,5}{65}.100=170$tấn.

Xem thêm Phương pháp giải các dạng bài tập Hóa học 12 hay, chi tiết khác:

• Bài toán thủy phân ester
• Bài tập về phản ứng tráng bạc
• Bài tập lên men glucose
• Bài tập thủy phân saccharose/ maltose
• Bài tập thủy phân tinh bột/ cellulose
• Bài tập điều chế cellulose trinitrate

---