Giải chi tiết Hóa học 11 Chân trời mới bài 9: Phương pháp tách và tinh chế hợp chất hữu cơ

MỞ ĐẦU

Từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên hay bằng phương pháp tổng hợp, thông thường người ta không thu được một hợp chất mà được một hỗn hợp các chất hữu cơ với hàm lượng khác nhau. Để nghiên cứu cấu trúc, tính chất hoặc ứng dụng của một hợp chất cần phải tách chúng ra khỏi hỗn hợp, nghĩa là tinh chế các hợp chất này thành các chất tinh khiết hay còn gọi là chất nguyên chất. Để tách và tinh chế hợp chất hữu cơ người ta thường dùng những phương pháp nào? Nguyên tắc và cách thức tiến hành các phương pháp đó như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

Một số phương pháp tách và tinh chế hợp chất hữu cơ: Phương pháp chưng cất, Phương pháp chiết, Phương pháp kết tinh, ...

Nguyên tắc và cách thức tiến hành các phương pháp đó sẽ được nghiên cứu cụ thể trong bài học.

1. PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT

Tìm hiểu nguyên tắc và vận dụng phương pháp chưng cất

Thảo luận 1. Khi chưng cất dung dịch ethanol và nước (hình 9.1) chất nào sẽ chuyển thành hơi sớm hơn? Khi gặp lạnh hơi ngưng tụ thành chất lỏng chứa đủ yếu tố chất nào? Biết nhiệt độ sôi của ethanol và nước lần lượt là 78,3oC và 100oC 

Hướng dẫn trả lời:

ethanol sẽ chuyển thành hơi sớm hơn, khi gặp lạnh hơi ngưng tụ thành chất lỏng chứa chủ yếu là ethanol do nhiệt độ sôi của ethanol thấp hơn so với nước

Thảo luận 2. Giải thích vì sao trên ống sinh hàn, đầu nước vào và đầu nước ra phải đặt đúng vị trí như hình 9.1 mà không được đặt ngược lại.

Hướng dẫn trả lời:

Nếu lắp ngược lại sẽ gây ra hiện tượng thiếu nước cho ống sinh hàn, khiến ống bị nóng có thể gây vết nứt và làm giảm hiệu quả của sự ngưng tụ.

Thảo luận 3. Hãy cho biết vai trò của đá bọt trong thí nghiệm 1

Hướng dẫn trả lời:

Đá bọt điều hòa quá trình sôi giúp dung dịch sôi đều và tránh hiện tượng quá sôi. 

2. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT

Tìm hiểu nguyên tắc và vận dụng phương pháp chiết

Thảo luận 4. Giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm 2

Hướng dẫn trả lời:

tinh dầu quýt hòa tan trong dung môi hexan và không tan trong nước nên nổi trên bề mặt nước 

Dựa vào tính tan, ta có thể tách được tinh dầu quýt ra khỏi nước

Vận dụng. Rượu thuốc là bài thuốc trong y học cổ truyền. Hãy cho biết cách ngâm rượu thuốc đã áp dụng phương pháp tách và tinh chế nào?

Hướng dẫn trả lời:

cách ngâm rượu thuốc đã áp dụng phương pháp chiết  

3. PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH

Tìm hiểu nguyên tắc và vận dụng phương pháp kết tinh

Thảo luận 5. Tại sao phải kết tinh lại nhiều lần để thu được chất tinh khiết 

Hướng dẫn trả lời:

Kết tinh lại nhiều lần nhằm mục đích loại bỏ tạp chất, tạo ra tinh thể ở dạng tinh sạch nhất.

Vận dụng. Hãy thực hiện thí nghiệm kết tinh tinh thể đường. Trình bày quy trình thực hiện và giới thiệu sản phẩm với các bạn trong lớp học 

Hướng dẫn trả lời:

Quy trình thực hiện kết tinh tinh thể đường:

+ Hòa tan dần đường vào nước đun sôi đến khi đường không hòa tan được nữa.

+ Thêm vào dung dịch nước đường một ít màu thực phẩm và hương liệu, để nguội rồi đổ vào cốc.

+ Nhúng que gỗ vào cốc nước đường rồi lăn nhẹ đường trắng để đường bám lên que.

+ Đưa que gỗ từ từ vào nước đường sao cho que cách đáy cốc khoảng 2 cm.

+ Dùng kẹp gỗ để cố định que ở giữa cốc nước đường.

+ Đặt cốc ở vị trí cố định trong 2 tuần.

4. PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ CỘT

Tìm hiểu sơ lược về sắc ký cột

Thảo luận 6. Quan sát hình 9.3 hãy cho biết chất nào có tốc độ dịch chuyển lớn nhất

Hướng dẫn trả lời:

Chất c có tốc độ dịch chuyển lớn nhất

BÀI TẬP

Bài tập 1. Trình bày phương pháp tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp gồm benzene và aniline. Cho biết nhiệt độ sôi của benzene là 80,1oC aniline là 184,1oC

Hướng dẫn trả lời:

Do nhiệt độ sôi của 2 chất khác nhau nên có thể dung phương pháp chưng cất để tách riêng 2 chất.

Đun hỗn hợp trong bình chưng cất thì hơi benzene sẽ bay hơi trước vì nhiệt độ sôi củabenzene nhỏ hơn aniline, hơi benzene  được dẫn qua ống sinh hàn để chuyển thành lỏng.

Lưu ý: do benzene và aniline là chất có tính độc nên chưng cất phải làm trong tủ hút

Bài tập 2. Mật ong để lâu thường có những hạt chất rắn xuất hiện ở đáy chai đó là hiện tượng gì?

Hướng dẫn trả lời:

Mật ong để lâu thường có những hạt chất rắn xuất hiện ở đáy chai đó là hiện tượng kết tinh đường glucose và fructose do nước trong mật ong bay hơi

Bài tập 3. Trong quy trình sản xuất đường từ cây mía, phương pháp kết tinh được sử dụng trong công đoạn nào?

Hướng dẫn trả lời:

Trong quy trình sản xuất đường từ cây mía, phương pháp kết tinh được sử dụng trong công đoạn 5: từ dung dịch đường cô cạn thành đường kính

Bài tập 4. Cây neem (cây thường xanh Ấn Độ) hay còn gọi là cây nim, sầu đâu (tên khoa học là Azadirachta) được người Ấn Độ dùng hơn 4000 năm để làm đẹp và chữa bệnh. Các chiết xuất từ lá neem có thể ức chế sự sao chép của virus Dengue, kháng virus nên có tác dụng điều trị bệnh sốt xuất huyết hiệu quả. Người ta hái một ít là neem tươi, rửa sạch, cho vào nồi đun kỹ, lọc lấy nước để sử dụng. Hãy cho biết cách làm trên thuộc phương pháp tách và tinh chế nào?

Hướng dẫn trả lời:

Cách làm trên thuộc phương pháp chiết