Giải chi tiết Hóa học 11 Kết nối mới bài 11: Phương pháp tách biệt và phương tinh chế hợp chất hữu cơ

MỞ ĐẦU

Các hợp chất hữu cơ thu được trong tự nhiên hay bằng con đường tổng hợp trong phòng thí nghiệm thường ở dạng thô, lẫn các tạp chất cần phải loại bỏ. Muốn có được sản phẩm hữu cơ tinh khiết, người ta sử dụng những biện pháp nào?

Hướng dẫn trả lời:

I. PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT

Hoạt động thí nghiệm: Quá trình nấu rượu gạo thủ công được thực hiện như sau:

- Gạo được nấu chín, để nguội, rắc men, ủ kín 3 – 5 ngày, thu được một hỗn hợp chủ yếu gồm nước, ethanol và bã rượu.

- Đun nóng hỗn hợp trên đến nhiệt độ sôi, hơi bay ra đi vào đường ống dẫn. Hỗn hợp hơi trong đường ống được làm lạnh sẽ hoá lỏng và chảy vào bình hứng (Hình 11.1). Quá trình này gọi là chưng cất rượu.

Trả lời câu hỏi:

1. Trong quá trình chưng cất, tỉ lệ ethanol/nước giảm dần hay tăng dần, biết rằng ethanol có nhiệt độ sôi thấp hơn nước?

2. Vai trò của thùng nước lạnh là gì?

Hướng dẫn trả lời:

1. Trong quá trình chưng cất, tỉ lệ ethanol/nước giảm dần vì ethanol có nhiệt độ sôi thấp hơn nước nên bay hơi trước làm giảm lượng ethanol trong hỗn hợp.

2. Vai trò của thùng nước lạnh là ngưng tụ hơi ethanol.

Hoạt động thí nghiệm: Chưng cất ethanol từ dung dịch ethanol – nước

Chuẩn bị: rượu (được nấu thủ công); bình cầu có nhánh 250 mL, nhiệt kế, ống sinh hàn nước, ống nối, ống đong 50 mL, bình tam giác 100 mL, đá bọt, nguồn nhiệt (bếp điện, đèn cần).

Tiến hành:

- Cho 60 mL rượu được nấu thủ công vào bình cầu có nhánh (chủ ý chất lỏng trong bình không vượt quá 2/3 thể tích bình), thêm vài viên đá bọt.

- Lắp dụng như Hình 11.2.

- Đun nóng từ từ đến khi hỗn hợp sôi, quan sát nhiệt độ trên nhiệt kế thấy tăng dần, khi nhiệt độ trên nhiệt kế ổn định, đó chính là nhiệt độ sôi của hỗn hợp ethanol và nước.

Trả lời câu hỏi và thực hiện yêu cầu sau:

1. Nhiệt độ sôi của hỗn hợp ethanol ban đầu và nước là bao nhiêu? So sánh với nhiệt độ sôi của ethanol.

2. Dự đoán độ cồn của sản phẩm thay đổi như thế nào so với rượu ban đầu. Giải thích.

Hướng dẫn trả lời:

1. Nhiệt độ sôi của hỗn hợp ethanol ban đầu và nước lớn hơn nhiệt độ sôi của ethalnol.

2. Độ cồn của sản phẩm cao rượu ban đầu. Vì sau quá trình trưng cất đã loại bỏ được một phần lượng nước làm nồng độ ethanol trong dung dịch cao hơn với ban đầu.

Câu hỏi 1: Phương pháp chưng cất thường được áp dụng trong trường hợp nào? Hãy lấy ví dụ trong thực tế.

Hướng dẫn trả lời:

Chưng cất là phương pháp dựa vào sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp ở một áp suất nhất định.

Ví dụ: Chưng cất rượu, chưng cất cồn, chưng cất tinh dầu...

II. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT

Hoạt động thí nghiệm: Tách β-carotene từ nước ép cà rốt

Trả lời câu hỏi:

1. Nhận xét màu sắc của lớp hexane trong phễu chiết trước và sau khi chiết.

2.Thí nghiệm tách lớp β-carotene từ nước ép cà rốt dựa theo nguyên tắc nào?

Hướng dẫn trả lời:

1. Hexane không màu. Khi trong phễu chiết, trước khi chiết có màu cam (hexane, nước cà rốt), sau khi chiết có màu vàng (β-carotene hòa trong hexane).

2. Thí nghiệm tách lớp β-carotene từ nước ép cà rốt dựa theo nguyên tắc sự hòa tan khác nhau của hỗn hợp các chất (nước ép cà rốt) trong hai dung môi không trộn lẫn vào nhau (nước và hexane).

Câu hỏi 2: Tìm các ví dụ trong thực tế cuộc sống đã áp dụng phương pháp chiết. Mô tả cách thực hiện và cho biết em đã áp dụng phương pháp chiết lỏng - lỏng hay chiết lỏng - rắn.

Hướng dẫn trả lời:

Thảo dược được ngâm chiết trong rượu.

Cách thực hiện: Cho dược liệu vào lọ, bình, đổ vào một lượng rượu rồi bịt kín lại, đặt nơi tối, mát. Ngâm từ 10 đến 15 ngày.

Đây là phương pháp chiết lỏng - rắn.

III. PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH

Hoạt động nghiên cứu: Tinh chế đường đỏ thành đường trắng

Đường được làm từ mật mía và chưa qua tinh luyện thường được gọi là đường đỏ (hoặc đường vàng). Trong đường đỏ có các chất màu và tạp chất. Để tinh luyện đường đỏ thành đường trắng, người ta làm như sau:

- Hoà tan đường đỏ vào nước nóng, thêm than hoạt tính để khử màu, khuấy, lọc để thu được dung dịch trong suốt không màu.

- Cô bớt nước, đề nguội thu được đường trắng ở dạng tinh thể.

Hãy cho biết trong hai loại đường đỏ và đường trắng, đường nào tinh khiết hơn.

Hướng dẫn trả lời:

Đường trắng tinh khiết hơn.

IV. SẮC KÍ CỘT

Câu hỏi 3: Hãy cho biết bản chất của các cách làm sau đây thuộc loại phương pháp tách biệt và tinh chế nào?

a) Giã lá cây chàm, cho vào nước, lọc lấy dung dịch màu để nhuộm sợi, vải.

b) Nấu rượu uống.

c) Ngâm rượu thuốc.

d) Làm đường cát, đường phèn từ nước mía.

Hướng dẫn trả lời:

a) Chiết.

b) Chưng cất.

c) Chiết.

d) Kết tinh.