Benzoic acid là một chất phụ gia được dùng để bảo quản thực phẩm. Để điều chế benzoic acid từ toluene...

Benzoic acid là một chất phụ gia được dùng để bảo quản thực phẩm. Để điều chế benzoic acid từ toluene, người ta khuấy và đun sôi toluene với lượng dư dung dịch potassium permanganate trong bình cầu có lắp ống sinh hàn. Sau khi kết thúc phản ứng. vừa lắc vừa thêm từng lượng nhỏ oxalic acid đến khi mất màu tím; lọc bỏ chất rắn, cô đặc phần dung dịch lọc rồi acid hoá bằng hydrochloric acid. Lọc lấy chất rắn, kết tinh lại bằng nước để có sản phẩm sạch. Cho biết mục đích của các thao tác thực nghiệm (ghi chữ đậm) trong quy trình trên. Nếu hiệu suất của quá trình tổng hợp là 80% thì cần bao nhiêu kg toluene để điều chế được 5 kg benzoic acid?

Hướng dẫn giải :

Các thao tác trên nhằm mục đích nâng cao hiệu suất thu được benzoic acid bằng cách tăng tốc độ phản ứng, tăng độ tinh khiết của sản phẩm,…

Lời giải chi tiết :

- Mục đích của các thao tác thực nghiệm:

+ Khuấy và đun sôi: để phản ứng xảy ra và tăng tốc độ phản ứng giữa toluene và potassium permanganate.

+ Lọc bỏ chất rắn, cô đặc: lọc để loại bỏ MnO₂, cô đặc dung dịch lọc để làm bay hơi nước, tách muối C₆H₅COOK trong dung dịch lọc.

+ Acid hóa: để thu được benzoic acid từ muối C₆H₅COOK.

C₆H₅COOK + HCl → C₆H₅COOH + HCl

+ Lọc lấy chất rắn, kết tinh lại: để thu benzoic acid tinh khiết.

- Sơ phản ứng: C₆H₅CH₃ → C₆H₅COOH

Mol 1 1

(g) 92 122

(kg) m 5

Khối lượng của toluene để điều chế được 5 kg benzoic acid với hiệu suất 80% là

m = \(\frac{{5 \times 92}}{{122}} \times \frac{{100}}{{80}} \approx 4,713{\rm{ (kg)}}\)