BÀI 9: PHƯƠNG PHÁP TÁCH VÀ TINH CHẾ HỢP CHẤT HỮU CƠ

(19 câu)

1. NHẬN BIẾT (3 câu)

Câu 1. Chưng cất là gì?

Trả lời:

Là phương pháp tách và tinh chế chất lỏng dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp ở áp suất nhất định.

Câu 2. Chiết là gì?

Trả lời:

Là phương pháp tách và tinh chế các chất từ hỗn hợp dựa trên độ hòa tan khác nhau của các chất đó trong hai môi trường không hòa tan vào nhau.

Câu 3. Phương pháp kết tinh là gì?

Trả lời:

Là phương pháp tách và tinh chế chất từ hỗn hợp chất rắn dựa trên độ hòa tan khác nhau của các chất trong dung môi và sự thay đổi độ tan của chúng theo nhiệt độ.

2. THÔNG HIỂU (6 câu)

Câu 1. Trình bày cách tiến hành của phương pháp chưng cất?

Trả lời:

1. Chuẩn bị chất hỗn hợp: Chất hỗn hợp cần được chuẩn bị sạch và khô trước khi sử dụng.
2. Đổ chất hỗn hợp vào bình chưng cất: Chất hỗn hợp được đổ vào bình chưng cất.
3. Lắp đặt bình chưng cất: Bình chưng cất được lắp đặt trên bếp đun và nối với cột cô đặc.
4. Đun nóng chất hỗn hợp: Bình chưng cất được đun nóng bằng bếp đun, đồng thời điều khiển nhiệt độ để giữ cho nhiệt độ không quá cao.
5. Chưng cất và thu gom hơi: Hơi chất được chưng cất sẽ đi qua cột cô đặc để tách riêng các chất trong chất hỗn hợp. Hơi được thu gom và lưu trữ lại.
6. Tách sản phẩm: Sau khi hoàn thành quá trình chưng cất, các sản phẩm được tách ra và lọc để thu được sản phẩm thuần khiết.

Câu 2. Trình bày cách tiến hành của phương pháp chiết lỏng – lỏng?

Trả lời:

* Chiết lỏng – lỏng:

Bước 1: Cho hỗn hợp có chất cần chiết vào phễu chiết, thêm dung môi vào

(dung môi phải có khả năng hoà tan tốt chất cần chiết và không trộn lẫn với hỗn hợp ban đầu).

Bước 2: Lắc đều phễu chiết rồi để yên, hỗn hợp trong phễu sẽ tách thành 2 lớp.

Bước 3: Từ từ mở khoá phễu chiết để lần lượt thu từng lớp chất lỏng.

Bước 4: Làm bay hơi dung môi của dịch chiết để thu được chất cần tách.

Câu 3. Trình bày cách tiến hành của phương pháp kết tinh?

Trả lời:

1. Chuẩn bị mẫu: Mẫu cần được làm sạch hoàn toàn để loại bỏ các tạp chất có thể ảnh hưởng đến quá trình kết tinh. Nếu mẫu là chất rắn, nó cần được nghiền thành dạng bột trước khi sử dụng.
2. Hòa tan mẫu trong dung môi: Mẫu được hòa tan trong một dung môi thích hợp. Dung môi thường được sử dụng là nước, etanol, methanol,…
3. Lọc dung dịch: Dung dịch chứa hỗn hợp các chất được lọc qua một bộ lọc để loại bỏ các tạp chất và bụi.
4. Tạo hạt tinh thể: Dung dịch được đổ vào một bình kết tinh và đậy kín. Sau đó, bình được đặt trong một nồi nước nóng để tạo ra một dòng nước nóng, giúp kích thích quá trình kết tinh. Khi nước trong bình đủ mát, hạt tinh thể sẽ được tạo thành.
5. Lọc hạt tinh thể: Sau khi hạt tinh thể đã được tạo thành, chúng được lọc ra khỏi dung dịch bằng cách sử dụng một bộ lọc.
6. Rửa và làm khô: Hạt tinh thể được rửa bằng một dung môi tương tự như dung môi được sử dụng trong quá trình kết tinh, sau đó để khô để thu được chất tinh thể tinh khiết.

Câu 4. Trình bày cách tiến hành của phương pháp sắc ký cột?

Trả lời:

* Cách tiến hành của phương pháp sắc ký cột được mô tả như sau:

Bước 1: Chuẩn bị mẫu

- Lấy mẫu cần phân tích và chuẩn bị dung môi để hòa tan mẫu.

Bước 2: Chuẩn bị cột sắc ký

- Chọn loại cột sắc ký phù hợp với mẫu cần phân tích.

- Lắp đặt cột sắc ký và thiết bị phụ trợ như bơm, phát hiện và máy tính.

Bước 3: Tiến hành phân tích

- Đưa mẫu đã được hòa tan vào hệ thống sắc ký cột.

- Áp dụng áp suất để đẩy mẫu đi qua cột sắc ký.

- Các chất trong mẫu sẽ tách ra và di chuyển với tốc độ khác nhau trên cột sắc ký dựa trên đặc tính hóa học của chúng.

- Dùng các phương pháp phát hiện để xác định và đo lường các chất trong mẫu khi chúng di chuyển qua cột sắc ký.

Bước 4: Xử lý dữ liệu

- Sử dụng phần mềm để thu thập và xử lý dữ liệu từ phương pháp sắc ký cột.

- Xác định hàm lượng và tính chất của các chất trong mẫu.

Câu 5. Cho hình ảnh sau, hãy cho biết đây là phương pháp gì?

Trả lời:

Đây là phương pháp tách hai chất lỏng không tan vào nhau dựa vào độ tan của các chất

Câu 6. Trình bày cách tiến hành của phương pháp chiết lỏng – rắn?

Trả lời:

* Chiết lỏng – rắn:

Bước 1: Hoà tan chất hữu cơ bằng cách ngâm hoặc đun hỗn hợp chất rắn với dung môi thích hợp.

Bước 2: Lọc bỏ phần chất rắn không tan, thu được dịch chiết chứa chất cần tách.

Bước 3: Làm bay hơi dung mới của dịch chiết để thu được chất cần tách.

3. VẬN DỤNG (7 câu)

Câu 1. Đây là phương pháp gì? Nếu nguyên lý hoạt động?

Trả lời:

- Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.

- Phun hơi nước bão hòa hoặc quá nhiệt thông qua lớp chất lỏng bằng một bộ phận phun. Lúc này các cấu tử cần tách sẽ khuếch tán vào hơi, hỗn hợp hơi nước và cấu tử bay hơi sẽ được ngưng tụ và tách thành sản phẩm.

Câu 2. Viết thí nghiệm về tách axit benzoic và phenol bằng phương pháp kết tinh?

Trả lời:

Bước 1: Hòa tan hỗn hợp axit benzoic và phenol trong dung môi phù hợp như etanol hoặc axeton ở nhiệt độ cao đến khi hỗn hợp hoàn toàn tan chảy.

Bước 2: Để dung dịch hỗn hợp lạnh đến nhiệt độ thường, các tinh thể sẽ được hình thành. Lọc tách các tinh thể ra khỏi dung môi.

Bước 3: Rửa các tinh thể với dung môi lạnh để loại bỏ các tạp chất dư thừa.

Câu 3. Viết thí nghiệm về tách benzen và toluen bằng phương pháp chưng cất?

Trả lời:

Bước 1: Hòa tan hỗn hợp benzen và toluen trong một dung môi phù hợp như etanol hoặc ete.

Bước 2: Sử dụng thiết bị chưng cất để đun sôi dung dịch. Benzen và toluen sẽ bay hơi tại các nhiệt độ khác nhau và có thể được tách ra.

Bước 3: Thu gom lại hơi của các chất bằng cách đưa chúng qua một ống ngăn đông lạnh để lắng đọng và thu gom.

Câu 4. Viết thí nghiệm về tách caffein (C8H10N4O2) và axit salicylic (C7H6O3) bằng phương pháp chiết?

Trả lời:

Bước 1: Sử dụng một dung môi phù hợp như dicloromethan để chiết các chất ra khỏi mẫu.

Bước 2: Lọc lấy pha hữu cơ và sử dụng một chất tách hấp phụ để tách các chất thành các pha riêng biệt.

Bước 3: Thu hồi lại dung môi bằng cách đun sôi hoặc chưng cất và thu thập các chất tách riêng biệt.

Câu 5. Phương pháp chiết được ứng dụng trong thực tế như thế nào?

Trả lời:

* Trong công nghiệp dược phẩm: Phương pháp chiết được sử dụng để tách các chất hoạt tính từ cây thuốc, thực vật hoặc vi sinh vật, sau đó tiến hành tinh chế và sản xuất các sản phẩm dược phẩm như thuốc, bổ sung dinh dưỡng, vitamin, hormone,..

* Trong công nghiệp thực phẩm: Phương pháp chiết được sử dụng để tách các chất dinh dưỡng từ nguồn thực phẩm, chẳng hạn như tách dầu từ hạt, tách các chất tạo mùi và màu từ các loại thực phẩm khác nhau.

* Trong phân tích chất lượng nước: Phương pháp chiết được sử dụng để tách các hợp chất hữu cơ trong nước, chẳng hạn như chất độc hại và các chất gây ô nhiễm khác.

Câu 6. Viết cách tiến hành tách chiết tinh dầu bưởi?

Trả lời:

Bước 1: Chuẩn bị mẫu

- Lấy các quả bưởi tươi, cắt thành miếng nhỏ và bỏ vào một bình thủy tinh. 

- Thêm vào một lượng nhỏ dung môi có tính tan cao đối với tinh dầu bưởi, chẳng hạn như ete đậu nành hoặc hexan. 

Bước 2: Tiến hành chiết

- Để chiết tách tinh dầu bưởi, bình thủy tinh cần được đóng kín và lắc đều trong khoảng 30 phút để tinh dầu bưởi tan ra trong dung môi. 

- Dung môi được lọc qua bằng giấy lọc để tách riêng tinh dầu bưởi và dung môi.

Bước 3: Tách dung môi

- Dung môi được đun sôi để bay hơi và tách riêng tinh dầu bưởi. 

- Sau khi dung môi bay hơi hoàn toàn, ta sẽ thu được tinh dầu bưởi cần tách.

Bước 4: Làm sạch tinh dầu bưởi

- Sau khi tách được tinh dầu bưởi, ta cần tiến hành làm sạch tinh dầu bằng cách sử dụng các chất hóa học và phương pháp khử độc hại.

Câu 7. Nhiệt kế trong hình thí nghiệm sau có vai trò gì?

Trả lời:

Trong quá trình chưng cất, chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ sôi trước và thoát ra ngoài, sau đó được ống sinh hàn ngưng tụ lại. Do đó, trong quá trình chưng cất, ta phải duy trì một nhiệt độ phù hợp để chỉ có 1 chất lỏng sôi.

⇒ Phải dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ sôi của chất đang chưng cất (bằng cách đo nhiệt độ của hơi thoát ra), từ đó điều chỉnh ngọn lửa cung cấp nhiệt cho phù hợp.

4. VẬN DỤNG CAO (3 câu)

Câu 1. Bằng hiểu biết và các thông tin trên internet, hãy viết quy trình chưng cất nước mắm?

Trả lời:

* Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu

- Sử dụng nước mắm đã được lên men từ cá tươi để chuẩn bị cho quá trình chưng cất.

* Bước 2: Chưng cất

- Đưa nước mắm vào bình chưng cất và đun sôi bằng lò đun hoặc bếp gas.

- Nhiệt độ chưng cất nên được điều chỉnh để đạt được quá trình chưng cất tốt nhất, thông thường nhiệt độ nên được duy trì ở mức từ 60 đến 80℃.

- Hơi nước mắm sẽ bay hơi và được tách ra vàng và trong suốt, còn lại là một lượng lớn muối và các chất rắn khác.

- Hơi nước mắm bay hơi được hút qua một ống ngưng để được tách ra và thu thập.

* Bước 3: Tái chưng cất (tuỳ chọn)

- Sau khi chưng cất được một lần, ta có thể tiếp tục thực hiện tái chưng cất để tách các thành phần của nước mắm ra khỏi nhau.

- Nhiệt độ và thời gian chưng cất sẽ phụ thuộc vào loại nước mắm và mục đích sử dụng cuối cùng.

* Bước 4: Lọc và đóng chai

- Sau khi đã tách được hơi nước mắm, ta có thể sử dụng các phương pháp lọc để loại bỏ các tạp chất và lấy nước mắm sạch.

- Nước mắm sau đó được đóng vào các chai hoặc bình để sử dụng.

Câu 2. Nêu cách nấu rượu hiện nay? Đây là phương pháp gì?

Trả lời:

- Quá trình lên men bắt đầu bằng cách pha trộn nguyên liệu như trái cây, ngũ cốc, mạch nha, hoặc củ cải với nước và đường.

- Sau đó, hỗn hợp này được đưa vào bồn lên men và thêm men (vi sinh vật) để tạo ra quá trình lên men. Men có khả năng phân huỷ đường thành các chất cồn, chẳng hạn như ethanol, methanol, và propanol. 

- Trong quá trình lên men, nhiệt độ và áp suất được giữ ổn định để tối đa hoá quá trình lên men.

- Sau khi quá trình lên men kết thúc, hỗn hợp được lọc để tách ra cồn và các chất rắn còn lại. 

- Cồn được chưng cất để tách ra các chất cồn có nồng độ khác nhau, với ethanol là chất cồn chính được tách ra để sử dụng trong sản xuất rượu.

 Cách nấu rượu chủ yếu dựa trên phương pháp lên men.

Câu 3. Một hỗn hợp bao gồm 10g muối và 90g đường. Sau khi phân tách bằng phương pháp kết tinh, khối lượng muối thu được là bao nhiêu?

Trả lời:

* Để tính toán khối lượng muối thu được sau khi kết tinh, ta cần biết tỉ lệ phần trăm của muối trong hỗn hợp ban đầu và sau khi kết tinh.

- Tỉ lệ phần trăm muối ban đầu bằng:

(khối lượng muối ban đầu / tổng khối lượng hỗn hợp) × 100%

⬄ (10 / 100) × 100% = 10%

- Sau khi kết tinh, ta giả sử đã tách được 100% muối ra khỏi dung dịch, do đó khối lượng muối thu được sẽ là:

+ Khối lượng đường còn lại sau khi tách muối bằng:

Tổng khối lượng hỗn hợp - khối lượng muối ban đầu = 90g

+ Khối lượng muối thu được sau khi kết tinh bằng:

Tỉ lệ phần trăm muối ban đầu × khối lượng đường còn lại = 10% × 90g = 9g

Vậy, khối lượng muối thu được sau khi kết tinh là 9g.