Mở đầu (trang 57) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 9: Để tách và tinh chế một chất từ hỗn hợp của chất đó với những chất khác, cần sử dụng các phương pháp khác nhau. Theo em:
a) Làm thế nào để thu được ethyl alcohol từ hỗn hợp tạo thành sau khi lên men tinh bột?
b) Làm thế nào để thu được đường saccharose (sucrose) từ nước ép mía?
Trả lời:
a) Để thu được ethyl alcohol từ hỗn hợp tạo thành sau khi lên men tinh bột, ta sử dụng phương pháp chưng cất
b) Để thu được đường saccharose (sucrose) từ nước ép mía, ta sử dụng phương pháp kết tinh.
I. Phương pháp kết tinh
Câu hỏi 1 (trang 57) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 9: Độ tan trong nước của monosodium glutamate (mì chính hay bột ngọt) ở 60 °C là 112 g/100 g nước; ở 25 °C là 74 g/100 g nước. Tính khối lượng monosodium glutamate kết tinh khi làm nguội 212 g dung dịch monosodium glutamate bão hoà ở 60 °C xuống 25 °C.
Trả lời:
Ở 600C, dung dịch bão hòa có C1% =
Ở 25oC, dung dịch bão hòa có C2% =
Đặt khối lượng tinh thể tách ra là a (g)
Tại 60oC: m dung dịch = 112g
Tại 25oC: m chất tan = 112 – a (g); m dung dịch = 212 – a
II. Phương pháp chiết
Vận dụng (trang 58) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 9: Để có được một số hoạt chất từ thảo dược sử dụng để bồi bổ cơ thể hoặc chữa bệnh, người ta có thể lấy thảo dược đem “sắc thuốc” hoặc “ngâm rượu thuốc”. Phương pháp nào đã được sử dụng để thu được hoạt chất trong các trường hợp này? Vì sao khi ngâm "rượu thuốc" không cần đun nóng, nhưng khi "sắc thuốc" cần đun nóng thảo dược trong nước?
Lời giải:
- Hoạt chất từ thảo dược được sử dụng để bồi bổ cơ thể hoặc chữa bệnh thường là các chất hữu cơ. Các chất hữu cơ thường tan tốt trong dung môi rượu (ethanol) và “rượu thuốc” thường ngâm trong thời gian dài, do đó khi ngâm “rượu thuốc” không cần đun nóng. Ngoài ra, nhiệt độ sôi của rượu thấp 78,3 oC nếu đun quá nóng lại làm giảm độ rượu. Ngược lại, khi “sắc thuốc” cần đun nóng thảo dược trong nước do các chất hữu cơ (hoạt chất từ thảo dược) thường không tan trong nước ở điều kiện thường, nhưng có thể bay hơi cùng với nước khi đun nóng (do đó khi sắc thuốc thường nút kín ấm để giữ hoạt chất). Ngoài ra, thời gian sử dụng thuốc sắc ngắn hơn so với thuốc ngâm rượu.
Câu hỏi 2 (trang 58) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 9: Nước ép mía là dung dịch chưa bão hoà với thành phần chất tan chủ yếu là đường (còn gọi là đường kính, saccharose). Cần sử dụng phương pháp nào để thu được đường kính từ nước mía?
Trả lời:
- Cần sử dụng phương pháp kết tinh để thu được đường kính từ nước mía.
III. Phương pháp chưng cất
Luyện tập (trang 59) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 9: Trình bày phương pháp:
a) Thu lấy rượu (dung dịch ethyl alcohol) có lẫn trong cơm rượu sau khi lên men.
b) Thu lấy tinh dầu cam từ vỏ cam.
Lời giải:
a) Để thu lấy rượu (dung dịch ethyl alcohol) có lẫn trong cơm rượu sau khi lên men, ta có thể sử dụng phương pháp chưng cất. Rượu có nhiệt độ sôi thấp hơn so với các chất khác trong cơm rượu. Do đó, khi đun nóng cơm rượu (khoảng 78oC), rượu chuyển sang trạng thái hơi và hơi rượu được làm nguội thì ngưng tụ, ta thu được rượu dưới dạng lỏng.
b) Để thu lấy tinh dầu cam từ vỏ cam, ta có thể sử dụng phương pháp chiết bằng dung môi. Để chiết tinh dầu cam từ vỏ cam, ta có thể sử dụng dung môi hữu cơ như hexane, hoặc ethyl acetate. Các bước thực hiện:
- Phơi khô vỏ cam và cắt nhỏ thành từng mảnh nhỏ.
- Cho vỏ cam vào một bình chiết và đổ dung môi vào bình. Dung môi sẽ hòa tan các hợp chất trong vỏ cam, bao gồm cả tinh dầu cam.
- Làm dung môi bay hơi bằng cách che miệng bình bằng miếng vải lọc hoặc đun nóng.
- Sau khi dung môi bay hơi, ta thu được tinh dầu cam ở dạng đậm đặc.
IV. Phương pháp sắc kí
Câu hỏi 3 (trang 60) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 9: Quan sát Hình 9.4 và cho biết trong điều kiện thí nghiệm:
a) Chất màu đỏ hay chất màu xanh bị hấp phụ mạnh hơn?
b) Chất màu đỏ hay chất màu xanh được hoà tan tốt hơn trong dung môi?
Lời giải:
Chất được hấp phụ kém trên bề mặt pha tĩnh và tan tốt trong dung môi sẽ đi ra khỏi cột sắc kí trước, còn chất được hấp phụ mạnh trên bề mặt pha tĩnh và kém tan trong dung môi sẽ đi ra sau.
a) Chất màu đỏ ra khỏi cột sắc kí sau nên bị hấp phụ mạnh hơn.
b) Chất màu xanh ra khỏi cột sắc kí trước nên tan tốt trong dung môi hơn.
Bài tập
Bài tập 1 (trang 62) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 9: Ethyl iodide có khối lượng riêng là 1,94 g mL−1 và có nhiệt độ sôi là 72 °C. Ethanol có khối lượng riêng là 0,789 g mL−1 và có nhiệt độ sôi là 78 °C. Ethanol tan trong nước còn ethyl iodide kém tan trong nước nhưng tan được trong ethanol. Ethyl iodide thường được điều chế từ ethanol và sản phẩm thu được thường bị lẫn ethanol. Đề xuất phương pháp tinh chế ethyl iodide từ hỗn hợp của chất này với ethanol.
Lời giải:
- Sử dụng phương pháp chiết. Chiết ethyl iodide từ hỗn hợp của chất này với ethanol với dung môi là nước (nước hòa tan ethanol và không hòa tan ethyl iodide). Vì ethanol và nước có khối lượng riêng nhỏ hơn ethyl iodide nên khi dùng phễu chiết, ethyl iodide là lớp phía dưới sẽ tách ra trước.
Bài tập 2 (trang 62) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 9: Hình 9.5 mô tả dụng cụ dùng để tách các chất lỏng ra khỏi nhau.
a) Phương pháp nào đã được sử dụng để tách các chất ra khỏi nhau trong trường hợp này?
b) Tên của các quá trình chuyển trạng thái của các chất từ vị trí A sang vị trí B, từ vị trí B sang vị trí C là gì?
c) Thành phần các chất ở các vị trí A và C có giống nhau không? Vì sao?
Lời giải:
a) Trong Hình 9.5 sử dụng phương pháp chưng cất tách các chất ra khỏi nhau.
b) Quá trình chuyển trạng thái của các chất từ vị trí A (chứa chất ở thể lỏng) sang vị trí B (chứa chất ở thể hơi) là quá trình bay hơi.
Quá trình chuyển trạng thái của các chất từ vị trí B (chứa chất ở thể hơi) sang vị trí C (chứa chất ở thể lỏng) là quá trình ngưng tụ.
c) Thành phần các chất ở các vị trí A và C không giống nhau. Vì trong vị trí A chứa hỗn hợp các chất sau quá trình chưng cất ta thu được sản phẩm tinh khiết ở vị trí B.
Bài tập 3 (trang 62) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 9: Hình 9.6 mô phỏng thiết bị dùng để chưng cất tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Biết rằng tinh dầu có khối lượng riêng nhỏ hơn 1 g mL-1.
a) Tinh dầu nằm ở phần nào (A hay B)?
b) Phương pháp để tách A và B ra khỏi nhau là phương pháp gì?
Lời giải:
a) Tinh dầu nằm ở phần (A) do tinh dầu nhẹ hơn nước nên nổi lên trên nước.
b) Phương pháp để tách A và B ra khỏi nhau là phương pháp chiết.