Hidro hóa triolein với chất xúc tác thích hợp thu 8,9kg stearin. Biết H=80% tìm …
Trước hết, thầy muốn nhắc lại một chút về triolein và stearin.
Triolein là một triglixerit được tạo thành từ glixerol và axit oleic. Axit oleic có một liên kết đôi C=C trong mạch cacbon của nó.
Khi triolein phản ứng với hiđro (H₂) dưới tác dụng của chất xúc tác thích hợp (như niken, niken Raney), các liên kết đôi này sẽ bị cộng hiđro, biến triolein thành stearin. Stearin là một triglixerit được tạo thành từ glixerol và axit stearic. Axit stearic là axit béo no, không có liên kết đôi trong mạch cacbon.
Bây giờ, chúng ta hãy đi vào phân tích đề bài và giải bài tập này một cách chi tiết nhé.
Bước 1: Viết phương trình phản ứng hóa học
Chúng ta cần viết phương trình biểu diễn phản ứng hiđro hóa triolein.
Công thức của triolein là: (C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅
Công thức của stearin là: (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅
Phản ứng hiđro hóa triolein như sau:
(C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ + 3 H₂ → (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅
Trong phương trình này, mỗi nhóm (C₁₇H₃₃COO) có một liên kết đôi C=C. Do đó, để no hóa hoàn toàn 3 nhóm này, ta cần 3 phân tử hiđro (H₂).
Bước 2: Tính số mol stearin thu được theo lý thuyết
Đề bài cho biết khối lượng stearin thu được là 8,9 kg. Chúng ta cần đổi đơn vị này sang gam để tiện cho việc tính toán.
Khối lượng stearin thu được = 8,9 kg = 8,9 * 1000 g = 8900 g.
Tiếp theo, chúng ta cần tính khối lượng mol của stearin.
Khối lượng mol của nhóm C₁₇H₃₅COO là:
17 12 (C) + 35 1 (H) + 12 (C) + 2 * 16 (O) = 204 + 35 + 12 + 32 = 283 g/mol.
Khối lượng mol của gốc glixerol C₃H₅ là:
3 12 (C) + 5 1 (H) = 36 + 5 = 41 g/mol.
Vậy, khối lượng mol của stearin (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ là:
3 * 283 + 41 = 849 + 41 = 890 g/mol.
Bây giờ, chúng ta tính số mol stearin thu được trên thực tế:
Số mol stearin thu được (thực tế) = Khối lượng stearin thu được (thực tế) / Khối lượng mol của stearin
Số mol stearin (thực tế) = 8900 g / 890 g/mol = 10 mol.
Đề bài cho biết hiệu suất phản ứng (H) là 80%. Điều này có nghĩa là lượng sản phẩm thu được trên thực tế chỉ bằng 80% so với lượng sản phẩm thu được theo lý thuyết.
Do đó, số mol stearin thu được theo lý thuyết sẽ là:
Số mol stearin (lý thuyết) = Số mol stearin (thực tế) / Hiệu suất phản ứng (dưới dạng thập phân)
Số mol stearin (lý thuyết) = 10 mol / 0.80 = 12.5 mol.
Bước 3: Tính số mol H₂ cần dùng theo lý thuyết
Dựa vào phương trình phản ứng đã viết ở Bước 1:
(C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ + 3 H₂ → (C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅
Chúng ta thấy rằng tỉ lệ mol giữa triolein và H₂ là 1:3.
Điều này có nghĩa là cứ 1 mol triolein phản ứng thì cần 3 mol H₂.
Vì vậy, số mol H₂ cần dùng theo lý thuyết để tạo ra 12.5 mol stearin là:
Số mol H₂ (lý thuyết) = Số mol stearin (lý thuyết) * 3
Số mol H₂ (lý thuyết) = 12.5 mol * 3 = 37.5 mol.
Bước 4: Tính thể tích H₂ cần dùng
Chúng ta đã tính được số mol H₂ cần dùng theo lý thuyết là 37.5 mol.
Để tính thể tích H₂, chúng ta sử dụng công thức khí lí tưởng ở điều kiện tiêu chuẩn (đkc), nếu đề bài không nói gì khác thì ta hiểu là ở đkc.
Ở điều kiện tiêu chuẩn (đkc), 1 mol khí bất kỳ chiếm thể tích 22.4 lít.
Vậy, thể tích H₂ cần dùng là:
Thể tích H₂ = Số mol H₂ (lý thuyết) * 22.4 lít/mol
Thể tích H₂ = 37.5 mol * 22.4 lít/mol = 840 lít.
Vậy, thể tích H₂ cần dùng để hiđro hóa triolein thu được 8,9kg stearin với hiệu suất 80% là 840 lít.
Các em có câu hỏi nào về bài tập này không? Nếu có, hãy mạnh dạn hỏi thầy nhé.
Đáp án:
\( V_{H_2} = 840\,\,(lít)\)
Giải thích các bước giải:
\((C_{17}H_{33}COO)_3C_3H_5 + 3H_2 \xrightarrow{t^o,xt} (C_{17}H_{35}COO)_3C_3H_5\)
Ta có :
\(n_{stearin} = \dfrac{8,9}{890}=0,01(kmol) = 10(mol)\)
Theo PTHH :
\(n_{H_2\ pư} = 3n_{stearin}= 10.3 = 30(mol)\)
\(⇒ n_{H_2\ ban\ đầu} = \dfrac{30}{80\%} = 37,5(mol)\)
\(⇒ V_{H_2} = 37,5.22,4 = 840(lít)\)
triolein là (C17H33COO)C3H5
Tristerin là (C17H35COO)3C3H5
n tristerin=8,9/ 890=0,01 kg/mol=10 mol
Số mol với H=80%=10:80%=12,5 mol
(C17H33COO)3C3H5+3H2–>(C17H35COO)3C3H5
37,5 12,5
V H2=37,5. 22,4=840L