Câu hỏi:

Đọc thông tin dưới đây và trả lời các câu hỏi từ câu 35 - câu 41:

PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT HỢP CHẤT HỮU CƠ

Các hợp chất hữu cơ thu được trong tự nhiên hay bằng con đường tổng hợp trong phòng thí nghiệm thường ở dạng thô, lẫn các tạp chất cần phải loại bỏ. Muốn có được sản phẩm hữu cơ tinh khiết người ta thường sử dụng các phương pháp nhằm tách biệt và tinh chế các hợp chất hữu cơ.

Phương pháp chưng cất là một phương pháp nhằm tách biệt và tinh chế hợp chất hữu cơ rất phổ biến. Chưng cất là phương pháp tách chất dựa vào sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp ở một áp suất nhất định. Người ta chuyển chất lỏng cần tách sang pha hơi, rồi làn lạnh cho hơi ngưng tụ, thu lấy chất lỏng ở khoảng nhiệt độ thích hợp. Phương pháp chưng cất dùng để tách các chất lỏng ra khỏi hỗn hợp các chất có nhiệt độ sôi khác nhau nhằm thu được chất lỏng tinh khiết hơn.

Có ba kiểu chưng cất phổ biến trong công nghiệp và đời sống. Phương pháp chưng cất phân đoạn dùng để tách hai hay nhiều chất lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau không nhiều và tan lẫn hoàn toàn trong nhau. Thiết bị và dụng cụ của phương pháp chưng cất phân đoạn được bố trí như hình dưới đây:

Hình 1. Sơ đồ thiết bị chưng cất phân đoạn

Trong thực tế, việc chưung cất được tiến hành thuận lợi khi chất lỏng có nhiệt độ sôi khoảng 40^oC đến 150^oC, vì trên 150^oC nhiều chất lỏng bị phân huỷ; ngược lại hơi của chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp sẽ khó ngưng tụ và sản phẩm bị thất thoát nhiều khi chưng cất thông thường. Để chưng cất  được những chất lỏng có nhiệt độ sôi cao, người ta có thể tiến hành chưng cất lôi cuốn hơi nước để hạn chế sự phân huỷ của chất. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước được áp dụng để chưng cất chất lỏng có nhiệt độ sôi cao và không tan trong nước. Trong phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, các chất có nhiệt độ sôi cao và không tan trong nước vẫn có thể tách ra khỏi hỗn hợp ở nhiệt độ sôi xấp xỉ nhiệt đôi sôi của nước. Thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước được bố trí như hình 2. Hỗn hợp hơi nước và hơi chất hữu cơ cùng đi qua ống sinh hàn ngưng tụ và được thu ở bình hứng:

Hình 2. Sơ đồ thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước

Nấu rượu gạo truyền thống là một phương pháp nấu rượu hoàn toàn thủ công, đòi hỏi người nấu phải có kinh nghiệm và tuân thủ đúng quy trình chưng cất mới sản xuất được rượu đạt chuẩn. Sau giai đoạn ủ men rượu, người ta thu được một hỗn hợp chủ yếu gồm nước (nhiệt độ sôi là 100^oC), rượu etylic (C₂H₅OH) (nhiệt độ sôi là 78,3^oC), axit axetic (nhiệt độ sôi là 117,9^oC),... và bã rượu. Chưng cất hỗn hợp này, đầu tiên sẽ thu được một dung dịch chứa nhiều ethanol hơn trước, sau đó hàm lượng ethanol giàm dần.

Các bạn học sinh tiến hành thí nghiệm chưng cất etanol từ rượu được nấu thủ công như sau:

Bước 1: Cho 60 mL rượu được nấu thủ công vào bình cầu có nhánh (chú ý chất lỏng trong bình không vượt quá 2/3 thể tích bình), thêm vài viên đá bọt.

Bước 2: Lắp bộ dụng cụ như hình dưới đây:

Bước 3: Đun nóng hỗn hợp từ từ đến khi hỗn hợp sôi, quan sát nhiệt độ trên nhiệt kế thấy tăng dần, khi nhiệt độ trên nhiệt kế ổn định, đó chính là nhiệt độ sôi của hỗn hợp etanol và nướC. Khi nhiệt độ bắt đầu tăng trở lại, ngừng chưng cất.

Nhận định dưới đây là đúng hay sai?

Trong quá trình chưng cất rượu nấu, tỉ lệ etanol/nước giảm dần.