CDD1. Baaif tập tách tinh chế- đáp án
13 câu hỏi
Chưng cất Ethanol từ dung dịch lên men
Bối cảnh: Học sinh Nam dự đoán rằng Ethanol có nhiệt độ sôi thấp hơn nước nên sẽ bay hơi trước. Nam tiến hành lắp bộ dụng cụ chưng cất (distillation) để tách Ethanol ra khỏi 100 ml dung dịch rượu loãng (hỗn hợp Ethanol và nước).
(Biết): Nam cần đặt bầu thủy ngân của nhiệt kế cắm ngập sâu vào trong lòng chất lỏng ở bình cầu để đo chính xác nhiệt độ sôi của hỗn hợp.
(Hiểu): Để quá trình sôi diễn ra êm dịu, tránh hiện tượng quá sôi (bắn dung dịch lên ống sinh hàn), Nam cần thêm đá bọt (boiling chips) vào bình cầu trước khi đun.
(Vận dụng): Nếu nước làm lạnh trong ống sinh hàn bị ngắt, hơi Ethanol sẽ không ngưng tụ được và thất thoát ra ngoài ở dạng hơi.
(Vận dụng - Tính toán): Giả sử dung dịch ban đầu có độ rượu là 10o (10% về thể tích). Biết khối lượng riêng của Ethanol nguyên chất là 0,8g/mL. Khối lượng Ethanol nguyên chất có trong 100 ml dung dịch ban đầu là 80 gam.
Tách tinh dầu vỏ cam bằng chưng cất lôi cuốn hơi nước
Nhóm học sinh Lan dự đoán tinh dầu cam không tan trong nước và dễ bay hơi. Nhóm tiến hành xay nhuyễn 500 gam vỏ cam với nước, rồi chưng cất lôi cuốn hơi nước (steam distillation). Hỗn hợp thu được ở bình hứng phân thành 2 lớp.
(Biết): Lớp chất lỏng nổi lên trên ở bình hứng là nước, lớp chìm xuống dưới là tinh dầu cam.
(Hiểu): Để tách riêng lớp tinh dầu ra khỏi nước sau khi chưng cất, nhóm học sinh cần sử dụng phễu chiết (separatory funnel).
(Vận dụng): Phương pháp này dựa trên nguyên tắc làm giảm nhiệt độ sôi của hỗn hợp các chất hữu cơ không tan trong nước xuống thấp hơn 100oC
tinh dầu thực tế nhóm Lan thu được là 8,5 gam.
Kết tinh lại (Recrystallization) Benzoic Acid
Học sinh Hùng có một mẫu Benzoic acid bị lẫn tạp chất cát và muối ăn. Hùng dự đoán độ tan của Benzoic acid thay đổi mạnh theo nhiệt độ. Hùng hòa tan mẫu vào nước sôi, lọc nóng, rồi để nguội cho kết tinh.
(Biết): Mục đích của việc lọc nóng là để loại bỏ muối ăn (NaCl) ra khỏi dung dịch.
(Hiểu): Khi dung dịch nguội đi, Benzoic acid kết tinh lại dưới dạng tinh thể hình kim hoặc vảy trắng.
(Vận dụng): Nếu Hùng dùng quá nhiều nước sôi để hòa tan thì hiệu suất kết tinh sẽ giảm vì một lượng lớn Benzoic acid vẫn tan trong nước lạnh.
(Vận dụng - Tính toán): Biết độ tan của Benzoic acid ở 25oC là 0,34 g/100 mL nước. Nếu Hùng dùng 200 mL nước để kết tinh và thu được dịch lọc ở 25oC, lượng Benzoic acid bị mất theo dịch lọc (không kết tinh được) là 0,68 gam.
Chiết tách Iodine từ dung dịch nước
Học sinh Mai quan sát thấy dung dịch Iodine (I2) trong nước có màu vàng nâu nhạt. Mai dự đoán I2 tan trong dung môi hữu cơ tốt hơn trong nước. Mai thêm Hexane vào dung dịch, lắc đều bằng phễu chiết rồi để yên.
(Biết): Sau khi để yên, hỗn hợp trong phễu chiết tách thành 2 lớp, lớp trên có màu tím (hoặc hồng tía) đặc trưng của Iodine trong Hexane.
(Hiểu): Hexane được chọn làm dung môi chiết vì nó không tan trong nước và hòa tan Iodine tốt hơn nước.
(Vận dụng): Để thu được Iodine rắn từ lớp dung môi hữu cơ, Mai cần thực hiện thêm bước lọc chân không.
(Vận dụng - Tính toán): Giả sử ban đầu có 0,1 gam Iodine trong 100 ml nước. Sau một lần chiết với 20 ml Hexane, nồng độ Iodine còn lại trong nước là 0,02 gam/100ml. Hiệu suất chiết của lần này là 80%.
Sắc ký lớp mỏng (TLC) phân tích mực viết
Học sinh Tuấn nghi ngờ mực bút bi màu xanh là hỗn hợp nhiều màu. Tuấn chấm một vết mực lên bản mỏng silica gel và nhúng vào dung môi ethanol (dung môi khai triển).
(Biết): Vạch xuất phát (nơi chấm mẫu) phải được ngâm ngập trong dung môi khai triển để mẫu tan nhanh hơn.
(Hiểu): Sau khi dung môi chạy qua, nếu vết mực tách thành màu xanh dương và màu tím ở các vị trí khác nhau, chứng tỏ mực là hỗn hợp.
(Vận dụng): Thành phần nào di chuyển xa hơn trên bản mỏng chứng tỏ thành phần đó có ái lực với pha động (dung môi) mạnh hơn và bị pha tĩnh hấp phụ yếu hơn.
(Vận dụng - Tính toán): Kết quả sắc ký đồ cho thấy vết chất A di chuyển được 3 cm, dung môi di chuyển được 6 cm. Hệ số lưu R của chất A là 2,0.
Làm sạch chất lỏng bằng phễu chiết
Sau phản ứng tổng hợp Ethyl Acetate, học sinh Vy thu được hỗn hợp lỏng gồm ester, sulfuric acid và acetic acid dư. Vy dự đoán có thể dùng dung dịch muối để rửa sạch acid. Vy cho hỗn hợp vào phễu chiết, thêm dung dịch Na2CO3, lắc đều mở khoá xả khí.
(Biết): Khí thoát ra khi mở khoá phễu chiết là khí CO2 do phản ứng giữa Na2CO3 và acid dư.
(Hiểu): Lớp chất lỏng chứa ester sẽ nằm ở phía dưới, lớp dung dịch muối nằm ở phía trên.
(Vận dụng): Việc sử dụng Na2CO3 giúp chuyển các acid dư thành muối tan tốt trong nước, từ đó dễ dàng tách ra khỏi lớp ester.
(Vận dụng - Tính toán): Giả sử hỗn hợp ban đầu chứa 6 gam Acetic acid (CH3COOH). Cần tối thiểu 100 ml dung dịch Na2CO3 0,5M để trung hòa hết lượng acid này.
Sắc ký cột (Column Chromatography)
Học sinh Bình muốn tách một lượng lớn hỗn hợp chất màu thực phẩm. Bình nhồi bột Silica vào cột thủy tinh, nạp mẫu lên đầu cột và cho dung môi chảy qua liên tục.
(Biết): Bột Silica trong cột đóng vai trò là pha động (mobile phase).
(Hiểu): Các chất màu khác nhau sẽ di chuyển với tốc độ khác nhau xuống dưới cột và tách ra thành từng băng màu riêng biệt.
(Vận dụng): Bình cần thu hứng dung dịch ở đáy cột thành nhiều phân đoạn nhỏ (các ống nghiệm khác nhau) để kiểm tra.
(Vận dụng - Tính toán): Hỗn hợp ban đầu có 2 gam chất X. Sau khi sắc ký, Bình thu hồi được chất X ở các ống nghiệm từ số 5 đến số 10. Sau khi cô quay dung môi, thu được 1,8 gam chất X tinh khiết. Hiệu suất thu hồi của quá trình sắc ký là 90%.
Ngâm chiết hoạt chất từ dược liệu (Chiết lỏng - rắn)
Học sinh An muốn chiết hoạt chất Curcumin từ bột nghệ. An dự đoán Curcumin tan tốt trong cồn. An ngâm 100g bột nghệ vào 200ml Ethanol 96o, đun nóng nhẹ rồi lọc bỏ bã.
(Biết): Quá trình ngâm bột nghệ (rắn) vào Ethanol (lỏng) như trên được gọi là phương pháp chiết lỏng - lỏng (Liquid-liquid extraction).
(Hiểu): Ethanol được chọn làm dung môi vì nó có khả năng hòa tan tốt toàn bộ tinh bột và chất xơ có trong bột nghệ.
(Vận dụng): Sau khi lọc, để thu được Curcumin rắn (bột), An cần thực hiện chưng cất hoặc cô cạn để loại bỏ Ethanol.
(Vận dụng - Tính toán): Giả sử 100g bột nghệ chứa tổng cộng 4g Curcumin. Sau lần chiết thứ nhất, An thu được 2g Curcumin. An tiếp tục chiết lại bã nghệ lần 2 và thu được lượng Curcumin bằng 40% so với lần 1. Tổng hiệu suất thu hồi Curcumin sau cả 2 lần chiết là 70%.
Tinh chế muối ăn (NaCl) từ muối mỏ
Học sinh Khánh có mẫu muối mỏ lẫn đất đá không tan. Khánh hòa tan mẫu vào nước, lọc bỏ đất đá, thu được nước muối trong. Khánh đun sôi dung dịch để nước bay hơi bớt.
(Biết): Quá trình làm bay hơi nước để thu được tinh thể muối gọi là sự kết tinh (crystallization).
(Hiểu): Vì độ tan của NaCl biến đổi rất ít theo nhiệt độ, nên phương pháp kết tinh bằng cách làm lạnh dung dịch bão hòa không hiệu quả bằng phương pháp đun bay hơi dung môi.
(Vận dụng): Nước muối còn lại sau khi đã tách tinh thể muối được gọi là nước ót (dung dịch bão hòa), không thể hòa tan thêm muối ở cùng nhiệt độ.
(Vận dụng - Tính toán): Dung dịch bão hòa NaCl ở 100o có nồng độ 39,1% (C%). Biết độ tan S được tính bằng số gam chất tan trong 100g nước. Độ tan của NaCl ở 100o xấp xỉ 64,2 gam/100g nước.
Hiệu suất phản ứng và tinh chế
Học sinh Long thực hiện phản ứng tạo Ester thơm mùi chuối chín (Isoamyl acetate). Sau khi tinh chế và làm sạch, Long cân sản phẩm để tính hiệu suất.
(Biết): Isoamyl acetate là một ester lỏng, ít tan trong nước và nhẹ hơn nước.
(Hiểu): Trong quá trình tinh chế, Long dùng CaCl2 khan hoặc Na2SO4 khan để hút nước còn sót lại trong ester.
(Vận dụng): Để tách ester tinh khiết ra khỏi chất làm khô, Long dùng phương pháp lọc.
(Vận dụng - Tính toán): Phản ứng giữa 6 gam Acetic acid và 8,8 gam Isoamyl alcohol Sau khi tinh chế thu được 6,5 gam Isoamyl acetate. Hiệu suất phản ứng là 50%.
Trong một thí nghiệm, người ta tiến hành tách biệt và tinh chế các hợp chất hữu cơ.
(1) Phương pháp chưng cất dựa trên sự khác biệt về nhiệt độ sôi của các chất.
(2) Phương pháp chiết dựa trên sự khác biệt về độ tan của các chất trong các dung môi khác nhau.
(3) Phương pháp kết tinh dựa trên sự khác biệt về độ tan của các chất trong một dung môi ở các nhiệt độ khác nhau.
(4) Sắc kí cột là phương pháp tách các chất dựa trên sự khác biệt về khả năng hấp phụ của chúng trên pha tĩnh.
(5) Có thể dùng phương pháp chưng cất để tách muối ăn ra khỏi nước biển.
(6) Chiết caffeine từ lá trà là một ứng dụng của phương pháp chiết.
(7) Có thể sử dụng phương pháp sắc ký để tách riêng chlorophyll a và chloropyll b
Có bao nhiêu phát biểu đúng?
Sinh viên B đang thực hiện thí nghiệm chưng cất tinh dầu từ vỏ cam.
(1) Chưng cất thường được dùng để tách các chất lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau rõ rệt.
(2) Trong quá trình chưng cất, chất có nhiệt độ sôi cao hơn sẽ bay hơi trước.
(3) Ống sinh hàn có tác dụng làm lạnh và ngưng tụ hơi các chất.
(4) Có thể dùng phương pháp chưng cất để tách các chất rắn tan trong chất lỏng.
(5) Tinh dầu cam là hỗn hợp nhiều hợp chất hữu cơ.
(6) Nhiệt độ sôi của hỗn hợp hai hay nhiều chất lỏng khác nhau lớn hơn nhiệt độ sôi của các chất thành phần.
(7) Có thể dùng phương pháp chiết để tách tinh dầu cam
Có bao nhiêu phát biểu đúng?
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. Khối lượng monosodium glutamate kết tinh khi làm nguội 212 g dung dịch monosodium glutamate bão hoà ở 60 °C xuống 25 °C là bao nhiêu