Thực hành THÍ NGHIỆM HÓA HỮU CƠ

Chưng cất và thu sản phẩm là hỗn hợp có nhiệt độ ≤ 71ºC Có khí thoát ra ngưng tụ chảy vào bình tam giác - Vì nhiệt độ sôi của EA chỉ tầm 71 ºC nên để thu được EA tinh khiết thì chỉ lấy s

NHÂN TÀI CHO PHÁT TRIỂN

MỤC LỤC Bài Thực Hành số 1 2

Tổng hợp ETHYL ACETATE 2

I Tổng quan cơ sở lý thuyết 2

II Thí nghiệm 4

III Kết quả thí nghiệm 5

Bài Thực hành số 2 6

TỔNG HỢP ACETANILIDE 6

I Tổng quan cơ sở lý thuyết 6

II Thí nghiệm 7

III Kết quả thí nghiệm 9

Bài Thực hành số 5 11

“TỔNG HỢP β-NAPHTOL DA CAM” 11

I Tổng quan cơ sở lý thuyết 11

II Thí nghiệm 12

III Kết quả thí nghiệm 14

Bài Thực hành số 6 15

“TỔNG HỢP ACID BENZOIC” 15

I Tổng quan cơ sở lý thuyết 15

II.Thí Nghiệm 16

II.Kết quả 17

Bài Thực hành số 7 19

TỔNG HỢP ASPIRIN 19

I Tổng quan cơ sở lý thuyết 19

II Thí nghiệm 20

III Kết quả thí nghiệm 21

BÁO CÁO BÀI KIỂM TRA 23

BÀI SỐ 2: Tổng hợp Acetanilide 23

I Tổng quan cơ sở lý thuyết 23

II Thí nghiệm 24

III Kết quả thí nghiệm 26

- Ester: là sản phẩm thay thế các nguyên tử hydro trong phân tử acid hữu cơ bằng

các gốc hydrocacbon Có công thức tổng quát là RCOOR’

- Phản ứng ester hóa : Thực chất là sự alkyl hóa nhóm hydroxy, hay nói cách khác

là sự thế H của nhóm hidroxy bằng nhóm alkyl

Cơ chế :

Proton hóa nhóm carboxyl của acid ⸰

Tấn công Nucleophin vào nhóm carboxyl ⸰

Chuyển hóa proton⸰

Tách nước⸰

Deproton hóa ⸰

- Đây là một chất lỏng không màu có mùi dễ chịu và đặc trưng

- Axetat etyl là một dung môi phân cực nhẹ, dễ bay hơi, tương đối không độc hại và

1 - Cho vào bình cầu 60 ml acid

acetic và 80 ml ethanol Thêmchậm chậm vào bình 8ml acidH2SO4đậm đặc Lắp hệ thống thínghiệm theo hướng dẫn Đun sôinhẹ hỗn hợp trong vòng 1 giờ

- Xuất hiện hơi bay

lên trong ống sinhhàn và ngưng tụ lạithành giọt lỏng rơixuống Hỗn hợp làdung dịch đồngnhất, trong suốt

- Do ethanol dễ bay hơi

nên dùng ống sinh hàn đểgiảm thất thoát dung dịch.Ethanol, acid acetic, acidsunfuric tan tốt trong nhaunên tạo dung dịch đồngnhất

2 - Tháo hệ thống, cho hỗn hợp

vào bình chưng cất Tiến hành chưng cất chậm thu tất cả các chất lỏng có nhiệt độ sôi dưới 90 C Quátrình chưng cất được thực hiện theo

sơ đồ

-Dung dịch sau khiđun vẫn là dungdịch đồng nhất,không màu

- Nhiệt độ càngtăng lượng chấtbay hơi ngưng tụcàng nhiều, lượngchất còn lại ít đi

-Các chất sau khi đun ởnhiệt độ cao nên vẫn hòatan vào nhau

-Các cấu tử có nhiệt độ sôithấp bay hơi trước, khichúng bay hơi hết còn lạicấu tử nặng, nhiệt độ sôicao hơn nên nhiệt độ tăng

Ta chỉ thu các cấu tử nhẹ

có Ts < 90 C

3 - Sản phẩm chưng cất được cho

vào phểu chiết, rửa với dung dịch Na2CO3 10% (khoảng 40 ml)

Lắc đều cho phản ứng xảy ra hoàn

-Có sủi bọt khí xuất hiện Hỗn hợpphân thành 2 lớp rõrệt Lớp este ở

- Thêm Na2CO3 nhằm trung hòa axit H2SO4 và CH3COOH còn dư sau phản ứng Sủi bọt khí là do

toàn trên, ở dưới là

muối và nước phản ứng:Na2CO3 +

H2SO4→Na2SO4 + CO2 + H2O

Na2CO3 + CH3COOH → CH3COONa + CO2 + H2O

4 - Chiết lấy lớp ester bên trên vào

erlen, làm khan với sunfate sodium khan (Na2SO4 khan hoặc CaCl2)

- Lớp chất CaCl2 rắn màu trắng đóngcục, kết dính lắng xuống dưới

- CaCl2 hút nước nên kết dính lại và chúng không tan trong EA nên lắng xuống

5 - Gạn lớp ester khan vào bình

chưng cất Chưng cất và thu sản phẩm là hỗn hợp có nhiệt độ ≤ 71ºC

Có khí thoát ra ngưng tụ chảy vào bình tam giác

- Vì nhiệt độ sôi của EA chỉ tầm 71 ºC nên để thu được EA tinh khiết thì chỉ lấy sản phẩm bay hơi dưới 71º C Tuy nhiên nhiệt độ sôi của rượu là 78 gần 71ºC nên dd vẫn còn lẫn rượu

III Kết quả thí nghiệm

- Thu được V= 76 ml ethyl acetate

Tính lượng este theo lý thuyết:D C2H5OH=0.789g/ ml; D CH3COOH=1.049g/ml; D este=0.897g/ml

 n C2H5OH=V C2H5OH∗¿D C2H5OH

M C2H5OH ¿ =80∗0.78946 = 1.37 mol

 n CH3COOH=V CH3COOH ∗D CH3COOH

M CH3COOH = 60∗1.04960 = 1.049 mol Vậy lương este lý thuyết tính theo axid acetic , n este= 1.049mol

 V estelý thuyết=n este ∗M este

D este = 1.049∗880.897 = 102.91 ml

Vậy hiệu suất tổng hợp ethyl axetate là:

 H = V thựctê

V lí thuyết= 102,9176 = 73,85(%)

Giải thích :

- Thời gian chưa cung cấp chưa đủ hoặc quá lớn so với quy định.

- Trong lúc lắp đặt hệ thống thiết bị sinh hàn trong giai đoạn chưng cất đầu tiên đã để miệng mình cầu chứa dd hở khoảng 2-3 phút, ethanol bị bay hơi một phần

- Trong quá trình lọc để lấy dung dịch sau khi cho Na2SO4 vào bị mất mát

- Dung dịch thu được không tinh khiết vì vẫn còn các hợp chất khác như ethanol vì nhiệt độ sôi của ethanol là 78oC gần với nhiệt độ sôi của ethyl acetate là 71oC

- Sai số của dụng cụ đo thể tích

Bài Thực hành số 2

TỔNG HỢP ACETANILIDE

I Tổng quan cơ sở lý thuyết

1.Mục đích

- Làm thí nghiệm điều chế acetanilide.

- Luyện tập thành thạo kĩ năng thí nghiệm hóa hữu cơ, sử dụng thành thạo các dụng cụ thínghiệm

2 Cơ sở lý thuyết

-Acetanilide được tổng hợp từ phản ứng của Aniline với Anhydride Acetic Phảnứng xảy ra theo cơ chế SN2

-Cơ chế như hình dưới:

-Hòa tan hoàn toàn Aniline trong HCl tạo thành muối tan trong nước:

1 - Trong becher (1) dung tích 400 ml

chứa 300 ml nước; cho 12,2ml HCl đậm đặc và 13,4ml aniline Khuấy đều cho đến khi anilinetan hoàn toàn

-Ban đầu có sự tách pha, sau đó hòa tan hoàn toàn, dung dịch thu được có màu trắng hồng

-Aniline tan rất

ít trong nước, phản ứng với HCl tạo thành

-Cho Anhydride acetic tác dụng với Aniline Chlorohydrate (tạo ở trên)xảy ra phản ứng thế ái nhân:

C6H5NH3+Cl- + (CH3CO)2O  C6H5NHCOCH3 + CH3COOH + HCl (2)

nhạt dạng muối ion

tan trong nước.-Dung dịch có màu

do một lượng Aniline bị oxi hóa bởi oxi không khí

2

Thêm (2-4)g than hoạt tính và đun đến 50 C, vừa đun vừa khuấy đều khoảng 5 phút và lọc dưới áp suất thấp hay lọc thường

Dung dịch từ

có màu trở nên trong hơn

Đun nóng ở

50oC để phản ứng xảy ra nhanh hơn

-Cacbon hoạt tính hấp phụ loại bỏ các tạp chất, làm dung dịch trong suốt tinh khiết hơn

3 -Thêm17ml anhydride acetic; - Không có hiện tượng

Anhydride Acetic phản ứng với

C6H5NH3 Cl- tạo Acetaniline

Phản ứng đã xảy ra.Nhưng do

Acetaniline tan tốt trong môi trường acid, không màu nên không có hiện tượng

4

- Khuấy mạnh và đổ nhanh chóng dung dịch 22g acetate sodium kết tinh hòa tan trong 70ml nước vào becher (1) này

-Có chất kết tinh màu trắng CHhòa HCl sinh ra ở 3COONa trung

phản ứng (2), làm giảm độ tan của Acetaniline, dẫn đến kết tinh màu trắng hình thành

5

-Khuấy mạnh và làm lạnh bằng nướclạnh và lọc dưới áp suất thấp, rửa vớimột ít nước và hút khô Ta thu được acetanilide không màu khá tinh khiết

- Lượng kết tủa tách ra nhiều hơn

Độ tan của Acetaniline giảm khi nhiệt độ của dung dịch giảm , lượng Acetaniline tách ra nhiều hơn

6 Kết tinh lại trong nước bằng cách

đun sôi khoảng 240ml nước trong

một bechner dung tích 400 ml khác.

7

Khi nước sôi, cho acetanilide vào, khuấy đều Nếu acetanilide không tan hết thì tiếp tục thêm nước vào và đun sôi cho đến khi không còn chất rắn hay chất dầu

-Acetaniline tan hoàn toàn -Acetaniline tan

nhiều trong nước nóng

8

Để dung dịch nguội trong không khí

và khuấy liên tục trong thời gian đầu Tinh thể màu trắngcủa Acetaniline

xuất hiện và lắng xuống

Khi hạ nhiệt độ Acetaniline lại được kết tinh

9

- Sau đó làm lạnh bằng nước

để các tinh thể kết tinh và lắng xuống

Tinh thể màu trắng xuất hiện nhiều hơn

Độ tan của Acetaniline giảm mạnh khi nhiệt độdung dịch giảm, làm cho

Acetaniline tách

ra khỏi dung dịch

10 - Lọc dưới áp suất kém, hút kĩ và làm khô

- Thu được Acetaniline tinh khiết

III Kết quả thí nghiệm

- Khối lượng Acetaniline cân được là:9,4339 (g)

Khối lượng của acetanilide lý thuyết : 0,1472 * 135 = 19,872 (g)

Hiệu suất của quá trình tổng hợp trên là : 9,4339* 100 / 19,872 = 47,47%

β-Giai đoạn 1: Phản ứng tạo muối diazoni từ axit sunfanilic:

- Phản ứng muối hóa axit sunfanilic do khó tan trong nước:

Axit sunfanilic

- Phản ứng điều chế muối diazonid:

Diazoni

Giai đoạn 2: Điều chế β-naphtol da cam (phản ứng ghép đôi azo)

- β-naphtol phản ứng với NaOH do khó tan trong nước:

2 Tính chất của β-naphtol da cam

3 Ứng dụng của β-naphtol da cam

- Làm phẩm nhượm vải, còn gọi là phẩm nhuộm azo

- Sản phẩm ban đầu tạo ether để điều chế ra thành phần tạo mùi trong nướchoa

STT Cách tiến hành Hiện tượng Giải thích

1 -Hòa tan 4 g axit sunfanilic

trong 10 ml NaOH 2N trong 1 cốc 100 ml (1)

-Hòa tan 2 g NaNO2 trong 20

ml nước trong 1 cốc nhỏ rồi đổ 2/3 lượng NaNO2 vào cốc (1)

-Axit rắn trắng không tan hoàn toàn, dung dịch đục và còn chất rắn không tan

-Dung dịch trong suốt, đồng nhât

-Phải cho axit tác dụng vớiNaOH trước vì axit

sunfanilic khó tan trong nước nên phải muối hóa bằng dung dịch NaOH

2 -Làm lạnh hỗn hợp trong cốc

(1) đến gần 0 (0 – 5 ) bằng ℃ ℃cách ngâm trong nước đá

-Ta tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp vì nếu ở nhiệt độ cao, muối diazoni tạo thành khi tiến hành phản ứng sẽ bị phân hủy:

C6H5N2 + H2O  C6H5OH+ N2 + HCl

-Màu vàng do phản ứng tạo tinh thể muối diazonid

có màu vàng tươi theo PTHH thứ 2 mục I.2.1

4 Thêm tiếp lượng NaNO2 còn

lại sao cho vừa đủ tới khi thử với giấy KI thấm hồ tinh bột có màu xanh

-Tinh thể của muốidiazoni sẽ hiện ra Do NaNOphản ứng với KI tạo I2 dư cùng HCl 2 làm

hồ tinh bột chuyển màu xanh

-NH2 được chuyển hóa hoàn toàn thành N+≡N để tránh muối tạo ra sẽ có thể tác dụng với gốc amin tạo hợp chất dạng Ar–N=N-NH-Ar

5 Hòa tan 2.8 g β-naphtol vào 32

ml NaOH 5% trong 1 cốc 250

ml khác (2) và làm lạnh

Tạo dung dịchtrong suốt, màunâu

Mục đích cho β-naphtoltan hết trong dung dịch dễdàng phản ứng để tạo β-naphtol da cam

6 Vừa khuấy vừa rót hỗn hợp

trong cốc (1) vào cốc (2) và khuấy thêm khoảng 30 phút

Ngâm cốc trong chậu đá thêm 1giờ

Tạo hỗn hợp khá sánh màu cam đậm Hỗn hợp màu da cam do β-naphtol da cam tạo ra

theo phản ứng thứ 4 ở mụcII.1

Khuấy và làm lạnh lâu trong nước đá nhằm tăng hiệu suất phản ứng

7 Sau khi ngâm 1 giờ, đem hỗn

hợp trong cốc (2) lọc kết tủa bằng phễu hút áp suất kém Rửabằng vài ml nước lạnh và hút khô

III Kết quả thí nghiệm

- Khối lượng β-napthtol da cam thu được: 14,5874 (g)

➢ Hóa chất có thể bị lẫn tạp chất làm ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm

➢ Nhiệt độ khi làm lạnh chưa đáp ứng yêu cầu nhiệt độ của phản ứng là từ 0 – 5 mà ℃thực tế làm thí nghiệm nhiệt độ đạt được dao động khoảng từ 5 – 7 ℃

➢ Mất mát lượng kết tủa trong quá trình lọc, rửa, đổ hóa chất từ cốc này sang cốc khác

➢ Sản phẩm đem cân chưa khô

Bài Thực hành số 6

“TỔNG HỢP ACID BENZOIC”

I Tổng quan cơ sở lý thuyết

1.Mục đích

- Điều chế acid Benzoic bằng phương pháp oxy hóa Toluene

- Rèn luyện các kỹ năng, thao tác trong thí nghiệm

- Axit benzoic, C7H6O2 (hoặc C6H5COOH), là một chất rắn tinh thể không màu

-có tính axit yếu, với độ pH 2,8

-Trong điều kiện bình thường, nó có vẻ ngoài trắng mịn, thực sự bao gồm các tinh thể dạng kim

-Axit benzoic là một thành phần của thuốc mỡ Whitfield, được dùng để điều trị các bệnh

về da như nấm da, giun đũa và chân của vận động viên

Benzoic được dùng phổ biến nhất là trong nước ngọt, các loại mứt, bánh kẹo, nước tương, nước mắm công nghiệp.

II.Thí Nghiệm

1 -Cho vào bình cầu đáy tròn

dung tích 500 ml có lắp sinhhàn hồi lưu 23 ml toluen (20g) 140 ml nước và 16 g KMnO4 tán nhỏ

-Lắc nhẹ cho hỗ hợp tan hoàn toàn sau đó cho thêm một ít đá bọt vào bình

-Dung dịch màu

tím

Do toluen bay hơi ở nhiệt độ thấp nên sử dụng ống sinh hàn hồi lưu để hạn chế sự mấtmát toluen

2 Đun hỗn hợp phản ứng trong

70 phút đến khi dung dịchmất màu của thuốc tím

Dung dịch ban đầu

có màu tím, sau một thời gian thì thành và đáy bình xuất hiện lớp màngbám màu đen

-Quá trình khử toluen bằng tác nhân oxi hóa KMnO4 thường khó xảy ra do đó thời gian phản ứng tương đối lớn

3 Để nguội rồi lọc hỗn hợp

vừa đun

Dung dịch cần lấy

có màu nâu và hồng tím

KMnO4 còn dư kèm theo MnO2 cuốn theo do quá trìnhlọc chưa cẩn thận

4 Cho thêm một ít acid oxalic

cho đến khi dung dịch mất hẳn màu tìm (hồng) thì tiến hành lọc dung dịch lần 2

-Dung dịch chuyển

từ màu tím sang màu nâu

-Có bọt khí xuất hiện

HOOC-COOH + 2KMnO4 

K2MnO4 + 2MnO2 + 3H2O+ 5CO2 

Lượng MnO2 sinh ra là nguyên nhân chính làm chuyển màu của dung dịch sau lọc ( từ màu tím tươi sangmàu nâu) Bọt khí xuất hiện chính là CO2 sinh ra thoát ra khỏi dung dịch

5 - Lọc kết tủa MnO2 và rửa

3-4 lần nước sôi (mỗi lần

10-15 ml nước)

-Dung dịch trở nêntrong suốt hơn

6 Cô nước qua lọc đến thể tích

100ml và acid hóa vơi HCl

đđ đến phản ứng acid (đến khi môi trường phản ứng có tính acid)

Màu của dung dịchtrên nhạt dần đến màu hồng rồi mất màu hoàn toàn cuối cùng là được dung dịch không màu chứa kết tủa trắng Lượng kết tủa tăng dần theo lượng acid cho vào

Trong môi trường acid, acid benzoic kết tinh lại có màu trắng Nhờ vào phản ứng trung hòa giữa HCl với KOH

và HCl với C6H5COOK như sau: a) HCl + KOH → KCl + H2O

b) HCl+ C6H5COOK → C6H5COOH + KCl Chất kếttinh màu trắng tạo thành là acid benzoic

7 Lọc lấy acid benzoic trên

phễu Bucher, rửa bằng nướclạnh và sấy khô

Sản phẩm là chất kết tinh màu trắng

Acid benzoic kết tinh có màu trắng

Từ các phương trình hóa học: 𝑛𝐶6𝐻5𝐶𝑂𝑂𝐻 = 0.5 𝑛𝐾𝑀𝑛𝑂4 = 0.07 mol

 Khối lượng benzoic acid theo lí thuyết là: m = 0,07 × 122 = 8.49 g

 Hiệu suất : H= 1.50238.49 ∗100 % = 17.69 %

Giải thích :

➢ Thất thoát trong quá trình lọc

➢ Phản ứng xảy ra không hoàn toàn

➢ Chất lượng hóa chất đã giảm sút do thời gian sử dụng

➢ Lượng chất ban đầu cân đong có sai số

- Phản ứng điều chế aspirin là phản ứng este hóa giữa Salicylic Acid và AceticAnhydride theo cơ chế phản ứng thê ái nhân SN.

Acetic anhydride: Chất lỏng không màu, mùi giống acid acetic, d20 = 1.081, ts = 1390C,tan chậm trong nước

Acid salicylic :Tinh thể hình kim hoặc bột có t0

nc = 1580C, độ tan trong nước là 0.32%(250C), 67% (1000C)

Acid acetyl salicylic :Tinh thể đơn tà dài, t0

nc = 1350C, độ tan trong nước 0,33% (250C)

Cơ chế phản ứng:

1 Nhóm carbonyl của Anhydride được proton hóa, hình thành cation trung gian

2 Tiếp theo nguyên tử oxygen trên phân tử Salicylic Acid tấn công vào cationnày, kèm theo đó là sự proton hóa tạo thành Acetic Acid

3 Cuối cùng là giai đoạn tách proton và tái sinh xúc tác, hình thành sản phẩm este

II Thí nghiệm

1 - Lần lượt cho anhydride

acetic (21 ml), acid salicylic(15g) và acid sulfuric đậm đặc

- Một phần hỗn hợp tanvào nhau

- Khi nhiệt độ bình cầu

Xúc tác H2SO4 đặc,khuấy đều và đun cáchthủy ở t = 60oC => tăng

(1.5 ml – khoảng 6 - 7 giọt)vào bình cầu.

- Đun cách thủy, khuấy đều

và giữ ở nhiệt độ 50 - 60oC trong 15 phút

tăng lên, phản ứng xảy ra,hỗn hợp tan tạo ra dungdịch trong suốt

- Dung dịch cạn dần, thấy tinh thể trắng kết tinh xuất hiện

tốc độ phản ứng, hỗnhợp nhanh tan hơn

2 -Làm nguội bằng nước (vẫn

khuấy) để hạ nhiệt độ xuống đến nhiệt độ phòng

- Thêm vào hỗn hợp 180 ml nước, sau đó lọc dưới áp suất kém

- Xuất hiện kết tủa trắng không tan trong nước dưới đáy bình

- Sau khi lọc thu được kết tủa trắng

- Sự thay đổi nhiệt độtngột làm kết tinh sảnphẩm phản ứng

- Aspirin tan rất ít trongnước, ở 200C độ tan là3mg/ml

- Acid Acetic và H2SO4 tan trong nước và được rửa trôi

3 -Hòa tan sản phẩm thô

trong rượu nóng, thêm vào hỗn hợp dung dịch khoảng 100ml nước ấm

-Để nguội, tinh thể acetic acetyl salicylic hình kim sẽ xuất hiện Lọc dưới áp suất kém, thu sản phẩm tinh khiết

- Kết tủa tan trongalcol nóng, sau khi chonước vào thì ta thu đượcdung dịch trong suốt

-Aspirin tan tốt trongalcol nóng, quá trìnhhòa tan 2 bước nàygiúp thu được sảnphẩm tinh khiết hơn.-Khi làm lạnh, aspirintan kém nên tách ra vàtạo tinh thể hình kim

III Kết quả thí nghiệm

- Khối lượng Acid Salicylic ban đầu: m = 15.0008 g

- Thể tích Anhydride Acetic ban đầu: 21 ml

- Khối lượng Aspirin cân được thực tế: m = 9.4854

- Tính hiệu suất :

+ Số mol của Acetic Anhydride: n1 = V∗d M = 21∗1.081102 = 0.223 mol

+ Số mol của Salicylic Acid: n2 = M m = 15.0008138 = 0.1087 mol

- Vì n1 > n2 nên ta tính hiệu suất theo số mol của Salicylic Acid

- Khối lượng Aspirin theo lý thuyết:

mlt = 0.1087 * 180= 19.566 g