Chuyên đề Giải toán hóa học Quy đổi về dipeptide

Diễn đàn Bookgol

Biên soạn: Đỗ Văn Khang 12A1 THPT chuyên Vĩnh Phúc Page 1

GIẢI TOÁN HÓA HỌC: QUY ĐỔI VỀ DIPEPTIDE

1. Cơ sở và đặc điểm của phương pháp: a) Cơ sở:

Peptide cấu tạo từ k mắt xích 𝛼−𝑎𝑚𝑖𝑛𝑜 𝑎𝑥𝑖𝑡 no, chứa 1 nhóm 𝑁𝐻2; 1 nhóm 𝐶𝑂𝑂𝐻 có công thức tổng quát dạng: 𝐶𝑛𝑘𝐻2𝑛𝑘−𝑘+2𝑁𝑘𝑂𝑘+1

Khi 𝑘= 2 thì ta có công thức dạng 𝐶2𝑛𝐻4𝑛𝑁2𝑂3. Thực hiện phản ứng cháy dipeptide dạng này cho 𝑛𝐶𝑂2 = 𝑛𝐻2𝑂. Từ hệ quả đó, giúp ta tối giản các bước giải toán đến mức cực tiểu

b) Đặc điểm:

Cách quy đổi này sử dụng với các dấu hiệu sau:

Thứ nhất: Đề bài đề cập đến 𝛼−𝑎𝑚𝑖𝑛𝑜 𝑎𝑥𝑖𝑡 no, chứa 1 nhóm 𝑁𝐻2; 1 nhóm 𝐶𝑂𝑂𝐻

Thứ hai: Đề bài kèm theo phản ứng cháy và dữ liệu

Nên dùng dipeptide khi việc xác định các yếu tố phụ dễ dàng (đề cập ở phần sau)

2. Cách thiết kế dipeptide:

Kí hiệu peptide có n mắt xích là 𝑃𝑛 thì 2𝑃𝑛+ 𝑛−2 𝐻2𝑂→𝑛𝑃2

Đẳng thức trên là “linh hồn” của việc quy đổi dipeptide (bạn đọc tự chứng minh)

Câu hỏi đặt ra của bài toán như sau:

Thứ nhất: Xác định 𝑛𝐻2𝑂 đã thêm

Thứ hai: Xác định n

Giải quyết được hai bước này coi như chúng ta đã chinh phục thành công một lớp bài tập peptide

3. Các ví dụ minh họa:

ThuVienDeThi.com

Diễn đàn Bookgol

Biên soạn: Đỗ Văn Khang 12A1 THPT chuyên Vĩnh Phúc Page 2

𝑽𝑫𝟏 (Khối B-2010): Đipeptit mạch hở X và tripeptit mạch hở Y đều được tạo nên từ một aminoaxit (no, mạch hở, trong phân tử chứa một nhóm –NH2 và một nhóm –COOH). Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol Y, thu được tổng khối lượng CO2 và H2O bằng 54,9 gam. Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol X, sản phẩm thu được cho lội từ từ qua nước vôi trong dư, tạo ra m gam kết tủa. Giá trị của m là

A.120. B. 60. C. 30. D. 45.

𝐶1: Làm thông thường:

CT của X (đipeptit: 2 phân tử amino axit mất 1 phân tử H2O) là: C2nH4nN2O3

CT của Y (Tripeptit: 3 phân tử amino axit mất 2 phân tử H2O)là: C3nH6n-1N3O4

C3nH6n-1N3O4    2 O 3nCO2 + 3𝑛 −

1

2 H2O + 1,5N2

0,1 0,3n (3𝑛−

1

2).0,1

0,3n.44 + (3n-0,5).0,1.18 = 54,9  n = 3.

Vậy khi đốt cháy: C2nH4nN2O3    2 O 2nCO2

0,2 mol 0,2.2.3 =1,2 mol = số mol CaCO3.

Vậy m=120 gam

𝐶2: Dùng dipeptide:

Sơ đồ khi đốt cháy: 2𝑃3 + 𝐻2𝑂→3𝑃2. Do đó cần thêm 0,5 mol 𝐻2𝑂

Khi đó 𝑛𝐶𝑂2 = 𝑛𝐻2𝑂=

54,9+0,05.18

62 = 0,9 →𝐶𝑎𝑥𝑖𝑡=

0,9

0,1 .

1

3 = 3 →𝐴𝑙𝑎→𝑚=

3.2.0,2.100 = 120 𝑔𝑎𝑚

Nhận xét: Khi quy về dipeptide công việc chính là thêm 𝐻2𝑂, thực hiện phản ứng cháy thì lượng 𝑂2 cần đốt 𝑃𝑛 vẫn không thay đổi khi đốt 𝑃2, vấn đề chủ yếu là

− Làm sao biểu diễn được mol 𝐻2𝑂 đã thêm theo ẩn phải tìm hoặc trong 𝑉𝐷1 là xác định được ngay lượng chất đó

− Làm sao xác định hệ số n để thực hiện các yêu cầu còn lại

ThuVienDeThi.com

Diễn đàn Bookgol

Biên soạn: Đỗ Văn Khang 12A1 THPT chuyên Vĩnh Phúc Page 3

𝑽𝑫𝟐: 𝑋 là peptit có dạng 𝐶𝑥𝐻𝑦𝑂𝑧𝑁6; 𝑌 là peptit có dạng 𝐶𝑛𝐻𝑚𝑂6𝑁𝑡 (𝑋, 𝑌 đều

được tạo bởi các amino axit no chứa 1 nhóm – 𝑁𝐻2 và 1 nhóm – 𝐶𝑂𝑂𝐻). Đun nóng 32,76 gam hỗn hợp 𝐸 chứa 𝑋, 𝑌 cần dùng 480 𝑚𝑙 dung dịch 𝑁𝑎𝑂𝐻 1𝑀. Mặt khác, đốt cháy 32,76 𝑔𝑎𝑚 𝐸 thu được sản phẩm cháy gồm 𝐶𝑂2, 𝐻2𝑂 𝑣à 𝑁2. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào nước vôi trong lấy dư thu được 123,0 gam kết tủa; đồng thời khối lượng dung dịch thay đổi 𝑎 gam. Giá trị của 𝑎 là A. Tăng 49,44. B. Giảm 94,56. C. Tăng 94,56. D. Giảm 49,44.

Quy về dipeptide dạng: 𝐶𝑛𝐻2𝑛𝑁2𝑂3 0,24 𝑚𝑜𝑙+ 1,485 𝑚𝑜𝑙 𝑂2 →

𝐶𝑂2 1,23 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂 1,23 𝑚𝑜𝑙

𝑁2 0,24 𝑚𝑜𝑙

Bảo toàn khối lượng 𝑚𝑑𝑖𝑝𝑒𝑝𝑡𝑖𝑑𝑒= 35,46 → đã thêm: 0,15 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂

Vậy: 𝑛𝐻2𝑂 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 = 1,08 →𝑚𝑑𝑑 𝑔𝑖ả𝑚= 49,44 𝑔𝑎𝑚

𝑽𝑫𝟑: Hỗn hợp E chứa 2 peptit 𝑋, 𝑌 (𝑀𝑋 < 𝑀𝑌) mạch hở, có tổng số liên kết peptit là 10. Đốt cháy 0,2 mol 𝐸 với lượng oxi vừa đủ, thu được 𝑁2; 𝑥 mol 𝐶𝑂2 và 𝑦 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂 với 𝑥 = 𝑦 + 0,08. Mặt khác đun nóng 48,6 𝑔𝑎𝑚 𝐸 với dung dịch 𝐾𝑂𝐻 vừa đủ, thu được dung dịch chỉ chứa 2 muối của glyxin và valin có tổng khối lượng 83,3 gam. Tính phần trăm khối lượng của 𝑌 có trong hỗn hợp 𝐸 ?

Thêm 𝐻2𝑂 quy đổi hỗn hợp về dipeptide dạng 𝐶𝑛𝐻2𝑛𝑁2𝑂3

Rõ ràng số mol 𝐻2𝑂 đã thêm là 0,08 mol

Gọi peptide có k mắt xích là 𝑃𝑘 thì 2𝑃𝑘+ 𝑘−2 𝐻2𝑂→𝑘𝑃2

Do đó:

𝑘−2

2 =

0,08

0,2 →𝑘= 2,8 → Hai peptide là (𝑃2; 𝑃10) →𝑛𝑃2 = 0,18; 𝑛𝑃10 =

0,02

Ta có: 48,6 + 2,8 . 𝑥. 56 = 𝑥. 18 + 83,3 (𝑥 là số mol …