Bài 9. Phương pháp tách và tinh chế hợp chất hữu cơ trang 37, 38, 39 SBT Hóa 11 Chân trời sáng tạo

9.1

Phương pháp chưng cất dùng để tách các chất

A. có nhiệt độ sôi khác nhau.                             B. có nhiệt độ nóng chảy khác nhau.

C. có độ tan khác nhau.                                      D. có khối lượng riêng khác nhau.

Phương pháp giải:

Phương pháp chưng cất:

- Nguyên tắc: Chưng cất 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.

- Cách tiến hành: Đun nóng hỗn hợp chất lỏng, chất nào có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ chuyển thành hơi sớm hơn và nhiều hơn. Sau đó làm lạnh, hơi ngưng tụ thành dạng lỏng chứa chủ yếu chất có nhiệt độ sôi thấp hơn.

Lời giải chi tiết:

Phương pháp chưng cất dùng để tách các chất có nhiệt độ sôi khác nhau.

→ Chọn A.

9.2

Phương pháp chiết là sự tách chất dựa vào sự khác nhau

A. về kích thước phân tử.

B. ở mức độ nặng nhẹ về khối lượng.

C. về khả năng bay hơi.

D. về khả năng tan trong các dung môi khác nhau.

Phương pháp giải:

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

Lời giải chi tiết:

Phương pháp chiết là sự tách chất dựa vào sự khác nhau về khả năng tan trong các dung môi khác nhau.

→ Chọn D.

9.3

Phương pháp kết tinh dùng để tách các chất

A. có nhiệt độ sôi khác nhau.

B. có nguyên tử khối khác nhau.

C. có độ tan khác nhau.

D. có khối lượng riêng khác nhau.

Phương pháp giải:

Nguyên tắc của phương pháp kết tinh: Với hỗn hợp các chất rắn, người ta thường dựa vào độ tan khác nhau và sự thay đổi độ tan theo nhiệt độ của chúng để tách và tinh chế.

Lời giải chi tiết:

Phương pháp kết tinh dùng để tách các chất có độ tan khác nhau.

→ Chọn B.

9.4

Phương pháp nào không dùng để tách và tinh chế các chất hữu cơ?

A. Phương pháp chưng cất.

B. Phương pháp chiết.

C. Phương pháp kết tinh.

D. Phương pháp cô cạn.

Phương pháp giải:

Các phương pháp tách và tinh chế hợp chất hữu cơ: chưng cất, chiết, kết tinh, sắc kí cột.

Lời giải chi tiết:

Phương pháp nào không dùng để tách và tinh chế các chất hữu cơ phương pháp cô cạn.

→ Chọn D.

9.5

Nhiệt độ sôi của rượu (thành phần chính là ethanol) là 78 °C và của nước là 100 °C. Phương pháp nào có thể tách rượu ra khỏi nước?

A. Cô cạn.                     B. Lọc.                          C. Bay hơi.                   D. Chưng cất.

Phương pháp giải:

Chưng cất 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.

Lời giải chi tiết:

Rượu và nước là hai chất lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau, do đó phương pháp chưng cất có thể tách rượu ra khỏi nước.

→ Chọn D.

9.6

Phương pháp chiết được dùng để tách chất trong hỗn hợp nào sau đây?

A. Nước và dầu ăn.                                            B. Bột mì và nước.

C. Cát và nước.                                                  D. Nước và rượu.

Phương pháp giải:

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

Lời giải chi tiết:

Phương pháp chiết được dùng để tách chất trong hỗn hợp nước và dầu ăn.

Phương pháp lọc được dùng để tách chất trong hỗn hợp bột mì và nước, cát và nước.

Phương pháp chưng cất được dùng để tách chất trong hỗn hợp nước và rượu.

→ Chọn A.

9.7

Cho hỗn hợp các alkane có mạch carbon thẳng sau: pentane (sôi ở 36 °C), heptane (sôi ở 98 °C), octane (sôi ở 126 °C) và nonane (sôi ở 151°C). Có thể tách riêng các chất đó bằng cách nào sau đây?

A. Chiết.                       B. Kết tinh.                   C. Bay hơi.                   D. Chưng cất.

Phương pháp giải:

Chưng cất 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.

Lời giải chi tiết:

Hỗn hợp các alkan trên đều có nhiệt độ sôi khác nhau, do đó có thể tách riêng các chất trên bằng cách chưng cất.

→ Chọn D.

9.8

Để tách benzene (nhiệt độ sôi là 80 °C) và acetic acid (nhiệt độ sôi là 118 °C) ra khỏi nhau, có thể dùng phương pháp

A. chưng cất ở áp suất thấp.                              B. chưng cất ở áp suất thường.

C. chiết bằng dung môi hexane.                         D. chiết bằng dung môi ethanol.

Phương pháp giải:

Phương pháp chưng cất:

- Nguyên tắc: Chưng cất 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.

- Cách tiến hành: Đun nóng hỗn hợp chất lỏng, chất nào có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ chuyển thành hơi sớm hơn và nhiều hơn. Sau đó làm lạnh, hơi ngưng tụ thành dạng lỏng chứa chủ yếu chất có nhiệt độ sôi thấp hơn.

Lời giải chi tiết:

Để tách benzene (nhiệt độ sôi là 80 °C) và acetic acid (nhiệt độ sôi là 118 °C) ra khỏi nhau, có thể dùng phương pháp chưng cất ở áp suất thấp vì:

+ Benzene và acetic acid là những chất lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau.

+ Benzene và acetic acid là những chất dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao, do đó ta cần thực hiện chưng cất ở áp suất thấp.

→ Chọn A.

9.9

Phương pháp kết tinh được ứng dụng trong trường hợp nào dưới đây?

A. Làm đường cát, đường phèn từ mía.

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

C. Nấu rượu để uống.

D. Ngâm rượu thuốc.

Phương pháp giải:

Phương pháp kết tinh được sử dụng để tách biệt và làm sạch chất rắn. Việc kết tinh được thực hiện trên nguyên tắc các chất có độ tan khác nhau và độ tan thay đổi theo nhiệt độ. Thông thường, chất rắn sẽ tách ra khi làm lạnh dung dịch bão hoà của nó.

Lời giải chi tiết:

Phương pháp kết tinh được ứng dụng trong trường hợp làm đường cát, đường phèn từ mía.

9.10

Một hỗn hợp gồm dầu hoả có lẫn nước. Bằng cách nào để tách nước ra khỏi dầu hoả?

Phương pháp giải:

Phương pháp chiết:

- Nguyên tắc: Chiết là phương pháp tách và tinh chế các chất từ hỗn hợp dựa trên độ hoà tan khác nhau của các chất đó trong hai môi trường không hoà tan vào nhau.

- Cách tiến hành 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: Sau đó 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.

9.11

Để thực hiện tách sắc tố từ lá cây và tách các nhóm sắc tố bằng phương pháp hoá học, người ta làm như sau:

– Giai đoạn 1: Sử dụng lá tươi đã loại bỏ cuống lá và gân chính. Sau đó cắt nhỏ cho vào cối sứ, nghiền nát thật nhuyễn với một ít acetone, sau đó tiếp tục thêm acetone, khuấy đều, lọc qua phễu lọc vào một bình chứa, thu được một hỗn hợp sắc tố màu xanh lục.

– Giai đoạn 2: Lấy một lượng benzene gấp đôi lượng dịch vừa thu được, cho vào bình, lắc đều, rồi để yên. Vài phút sau quan sát thấy dung dịch màu phân thành 2 lớp:

• Lớp dưới có màu vàng là màu của carotenoid hoà tan trong benzene.

• Lớp trên có màu xanh lục là màu của diệp lục hoà tan trong acetone.

Hãy cho biết trong 2 giai đoạn của quy trình trên, người ta đã sử dụng phương pháp tách nào.

Phương pháp giải:

Phương pháp chiết:

- Nguyên tắc: Chiết là phương pháp tách và tinh chế các chất từ hỗn hợp dựa trên độ hoà tan khác nhau của các chất đó trong hai môi trường không hoà tan vào nhau.

- Cách tiến hành:

+ 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: Sau đó 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.

+ 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 môi của dịch chiết để thu được chất cần tách.

Lời giải chi tiết:

Trong 2 giai đoạn của quy trình trên, người ta đã sử dụng phương pháp chiết, cụ thể:

- Giai đoạn 1: chiết lỏng – rắn.

- Giai đoạn 2: chiết lỏng – lỏng.

9.12

Hãy cho biết người ta đã sử dụng phương pháp tách nào trong các thí nghiệm sau:

a) Quá trình làm muối ăn từ nước biển.

b) Quá trình làm đường phèn từ nước mía.

c) Nấu rượu sau khi ủ men rượu từ tinh bột hoặc cellulose.

Phương pháp giải:

* Phương pháp kết tinh

- Nguyên tắc: Với hỗn hợp các chất rắn, người ta thường dựa vào độ tan khác nhau và sự thay đổi độ tan theo nhiệt độ của chúng để tách và tinh chế.

- Cách tiến hành: Hoà tan hỗn hợp chứa chất cần tinh chế vào dung môi thích hợp ở nhiệt độ cao, lọc nóng để thu được dung dịch bão hoà rồi để nguội hoặc làm lạnh từ từ, chất rắn cần tinh chế sẽ tách ra từ dung dịch bão hoà. Lọc, rửa và làm khô, sau đó kết tinh lại nhiều lần trong cùng dung môi hoặc trong các dung môi khác, thu được tinh thể chất cần tinh chế.

* Phương pháp chưng cất:

- Nguyên tắc: Chưng cất 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.

- Cách tiến hành: Đun nóng hỗn hợp chất lỏng, chất nào có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ chuyển thành hơi sớm hơn và nhiều hơn. Sau đó làm lạnh, hơi ngưng tụ thành dạng lỏng chứa chủ yếu chất có nhiệt độ sôi thấp hơn.

Lời giải chi tiết:

a) Trong quá trình làm muối ăn từ nước biển, người ta đã sử dụng phương pháp kết tinh: Muối biển khai thác từ nước biển bằng cách đưa nước biển vào ruộng. Để nước bốc hơi nhờ ánh nắng mặt trời, còn lại trên ruộng là muối kết tinh.

b) Trong quá trình làm đường phèn từ nước mía, người ta đã sử dụng phương pháp kết tinh: từ dung dịch đường (nước mía) người ta cô đặc, để nguội và lọc để tách tinh thể đường với nước rỉ đường.

c) Trong quá trình nấu rượu sau khi ủ men rượu từ tinh bột hoặc cellulose, người ta đã 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 78 ^oC), rượu chuyển sang trạng thái hơi và hơi rượu được làm nguội thì ngưng tụ, ta thu được rượu dưới dạng lỏng.

9.13

Cho quy trình thực hiện thí nghiệm sau:

Bước 1: Cân chính xác 1 gam benzoic acid thô, sau đó cho vào bình định mức dung tích 250 mL.

Bước 2: Cho từ từ nước sôi vào bình định mức và lắc đều cho đến khi benzoic acid tan hết.

Bước 3: Tiến hành lọc nóng dung dịch ở Bước 2. Sử dụng giấy lọc và phễu lọc để loại bỏ các tạp chất không tan trong benzoic acid thô.

Bước 4: Lọc lạnh dung dịch ở Bước 3, sau đó làm lạnh dung dịch bằng nước lạnh hoặc nước đá rồi tiến hành lọc lạnh. Tiếp theo sử dụng máy hút chân không để hút chân không thì thu được benzoic acid được giữ lại trên giấy lọc.

Bước 5: Cân mẫu benzoic acid trên giấy lọc vừa thu được ở Bước 4.

Hãy cho biết người ta đã sử dụng phương pháp tách và tinh chế nào trong thí nghiệm trên.

Phương pháp giải:

* Phương pháp kết tinh

- Nguyên tắc: Với hỗn hợp các chất rắn, người ta thường dựa vào độ tan khác nhau và sự thay đổi độ tan theo nhiệt độ của chúng để tách và tinh chế.

- Cách tiến hành: Hoà tan hỗn hợp chứa chất cần tinh chế vào dung môi thích hợp ở nhiệt độ cao, lọc nóng để thu được dung dịch bão hoà rồi để nguội hoặc làm lạnh từ từ, chất rắn cần tinh chế sẽ tách ra từ dung dịch bão hoà. Lọc, rửa và làm khô, sau đó kết tinh lại nhiều lần trong cùng dung môi hoặc trong các dung môi khác, thu được tinh thể chất cần tinh chế.

Lời giải chi tiết:

Trong thí nghiệm trên, người ta đã sử dụng phương pháp kết tinh:

Hoà tan benzoic acid thô vào dung môi thích hợp ở nhiệt độ cao (nước sôi), lọc nóng để thu được dung dịch bão hoà rồi để nguội hoặc làm lạnh từ từ, benzoic acid tách ra từ dung dịch bão hoà. Lọc, rửa và làm khô, thu được tinh thể benzoic acid.

9.14

Quan sát hình mô phỏng thí nghiệm sắc kí cột sau:

Hãy cho biết trong điều kiện thí nghiệm:

a) Chất nào bị hấp phụ mạnh nhất? Chất nào bị hấp phụ kém nhất?

b) Chất nào hoà tan tốt hơn trong dung môi?

Phương pháp giải:

Phương pháp sắc kí cột

- Nguyên tắc: Dùng để tách, tinh chế chất trong hỗn hợp dựa trên sự khác biệt về tốc độ di chuyển của các chất trong pha động (dung môi thích hợp) khi tiếp xúc trực tiếp với một pha tĩnh (bột silica gel (SiO₂.nH₂O) hoặc bột aluminium oxide (Al₂O₃), ... ) do sự khác nhau khả năng hấp phụ trên pha tĩnh.

- Cách tiến hành: Trong quá trình pha động dịch chuyển từ trên xuống dưới cột, chất có tốc độ dịch chuyển lớn hơn (nghĩa là bị hấp phụ trên pha tĩnh kém hơn) sẽ cùng với dung môi ra khỏi cột trước. Làm bay hơi dung môi sẽ thu được chất cần tách.

Lời giải chi tiết:

a) - Chất a bị hấp phụ mạnh nhất.

→ Giải thích: Chất a bị hấp phụ mạnh nhất trên bề mặt pha tĩnh vì chất a có tốc độ dịch chuyển nhỏ nhất và ra khỏi cột sắc kí sau cùng.

- Chất nào c bị hấp phụ kém nhất.

→ Giải thích: Chất c bị hấp phụ kém nhất trên bề mặt pha tĩnh vì chất c có tốc độ dịch chuyển lớn nhất và ra khỏi cột sắc kí trước.

b) Chất c hoà tan trong dung môi tốt hơn chất a và chất b.

→ Giải thích: Chất c được hấp phụ kém trên bề mặt pha tĩnh và tan tốt trong dung môi vì chất c có tốc độ dịch chuyển lớn, đi ra khỏi cột sắc kí trước.