Bài 1.18 SBT Hóa 12 - Chân trời sáng tạo: Đá bọt là gì? Nêu vai trò của đá bọt trong thí nghiệm trên...

Một nhóm học sinh dưới sự hướng dẫn của giáo viên muốn thực hiện thí nghiệm điều chế ester nên đã tiến hành theo các bước sau.

Bước 1: Cho vào bình cầu đáy tròn 22 mL pentyl alcohol (D = 0,81 g/mL) và V mL acetic acid (D = 1,05 g/mL).

Bước 2: Thêm tiếp vào bình cầu đó 4 mL dung dịch sulfuric acid đặc và một ít đá bọt. Đun hồi lưu hỗn hợp trong khoảng 30 phút.

Bước 3: Sau một thời gian, nhóm học sinh tiến hành cân khối lượng ester thu được sau khi tách khỏi hỗn hợp và làm sạch, cân hiển thị khối lượng 17 g.

a) Xác định V để tỉ lệ mol giữa pentyl alcohol và acetic acid là 1 : 1.

b) Đá bọt là gì? Nêu vai trò của đá bọt trong thí nghiệm trên.

c) Cho biết đặc điểm của phản ứng xảy ra trong thí nghiệm đã nêu.

d) Tính hiệu suất của phản ứng ester hóa trên.

e) Trong hỗn hợp phản ứng ban đầu ở bình cầu đáy tròn, nhóm thí nghiệm còn cho thêm một ít hạt silica gel có màu xanh vào trước khi đun hồi lưu.

– Mục đích của việc thêm vào các hạt silica gel là gì?

– Giải thích vì sao khi kết thúc thí nghiệm, các hạt silica gel từ màu xanh chuyển sang màu hồng.

Phản ứng ester hóa là phản ứng giữa alcohol và carboxylic acid.

a) Ta có:

\(\begin{array}{l}{\rm{ }}{{\rm{n}}_{{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{{\rm{12}}}}{\rm{O}}}} = {{\rm{n}}_{{{\rm{C}}_{\rm{2}}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}{{\rm{O}}_2}}}\\ \Leftrightarrow \frac{{22.0,81}}{{88}} = \frac{{{\rm{V}}.1,05}}{{60}}\\ \Rightarrow {\rm{V}} = \frac{{22.0,81.60}}{{88.1,05}} \simeq 11,57{\rm{ (mL)}}\end{array}\)

b) Đá bọt là loại đá được hình thành bởi dung nham núi lửa phun trào, có độ xốp cao và nhẹ.

Vai trò của đá bọt là giúp hỗn hợp phản ứng không bị sôi mạnh.

c) Phản ứng xảy ra trong thí nghiệm là phản ứng ester hóa. Đây là phản ứng thuận nghịch:

d) Theo phương trình hóa học: \({{\rm{n}}_{{\rm{este(LT)}}}} = {{\rm{n}}_{{\rm{alcohol}}}} = 0,2025{\rm{ }}({\rm{mol}})\)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{m}}_{{\rm{este(LT)}}}} = 0,2025.130 = 26,325{\rm{ }}({\rm{g}})\\ \Rightarrow H\% = \frac{{17}}{{26,325}} \times 100\% \simeq 65,58\% \end{array}\)

e) Hạt silica gel có nhiệm vụ hấp thụ nước sinh ra trong phản ứng ester hoá, nhờ đó giúp hiệu suất ester hoá tăng lên.

Hạt silica gel có màu xanh do được nhuộm CoCl₂. Khi hấp thụ một lượng nước bão hoà sẽ chuyển sang màu hồng, là màu của phức chất [Co(H₂O)₆]Cl₂, hay viết dưới dạng muối ngậm nước là CoCl₂.6H₂O.

Bằng cách sấy khô silicagel đã hấp thụ nước, ta có thể tái sử dụng các hạt silica gel đã bão hoà nước.