Bài 9.12 trang 28, 29, 30, 31, 32 SBT Hóa 11 - Cánh diều: Benzene thương mại lẫn tạp chất gì? Vì sao không tiến hành chưng cất ngay benzene thương mại để thu lấy benzene tinh khiết?...

Benzene thương mại (t_s = 80,1°C) thu được từ quá trình chưng cất nhựa than đá chứa 3 − 5% thiophene (t_s = 84,2°C). Thiophene được loại khỏi benzene bằng cách chiết với dung dịch sulfuric acid đậm đặc. Quá trình tinh chế này dựa trên cơ sở là phản ứng giữa sulfuric acid với thiophene xảy ra dễ dàng hơn nhiều so với benzene. Khi lắc benzene thương mại với dung dịch sulfuric acid đậm đặc, chỉ thiophene phản ứng với sulfuric acid để tạo thành thiophene-2-sulfonic acid tan trong sulfuric acid. Chiết lấy lớp benzene, rửa nhiều lần bằng nước rồi làm khô bằng CuSO₄khan và đem chưng cất thu lấy benzene tinh khiết.

a) Benzene thương mại lẫn tạp chất gì? Vì sao không tiến hành chưng cất ngay benzene thương mại để thu lấy benzene tinh khiết?

b) Vì sao sau khi xử lý benzene thương mại với dung dịch sulfuric acid đậm đặc thì loại bỏ được tạp chất?

c) Vì sao sau khi xử lý benzene thương mại với dung dịch sulfuric acid đậm đặc lại phải rửa benzene nhiều lần với nước?

d) Nước lẫn trong benzene được loại bỏ bằng cách nào? Dự đoán hiện tượng xảy ra và cho biết làm sao để biết nước đã không còn trong benzene sau khi được xử lí.

Phương pháp giải :

Phương pháp chưng cất dựa trên sự chênh lệch về nhiệt độ sôi của chất. Chất có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ bay hơi và được tách ra trước.

Lời giải chi tiết:

a) Tạp chất có lẫn trong benzene thương mại là thiophene. Không chưng cất ngay benzene thương mại vì thiophene có nhiệt độ sôi không chênh lệch quá nhiều với benzene nên khi đun nóng cả 2 chất sẽ cùng bị bay hơi (t_s = 84,2°C) và (t_s = 80,1°C).

b) Do thiophene trong benzene thương mại phản ứng với dung dịch sulfuric acid đậm đặc, tạo thành thiophene-2-sulfonic acid tan trong sulfuric acid còn benzene không tan trong dung dịch sulfuric acid đậm đặc nên loại bỏ được thiophene bằng phương pháp chiết.

c) Sau khi xử lý benzene thương mại với dung dịch sulfuric acid đậm đặc phải rửa benzene nhiều lần với nước để loại bỏ lượng nhỏ sulfuric acid còn lẫn trong benzene.

d) Nước lẫn trong benzene được loại bỏ bằng cách cho qua CuSO₄ khan để trong hút nước. CuSO₄ khan có màu trắng, khi hút nước tạo CuSO₄.5H₂O có màu xanh. Khi CuSO₄khan không còn chuyển sang màu xanh thì không còn nước trong benzene.