Trả lời câu hỏi vận dụng 3 - Mục III trang 97

1. Nội dung câu hỏi
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?

2. Phương pháp giải
Dựa vào kiến thức về điều chế benzoic acid.

3. Lời giải chi tiết
- Mục đích của các thao tác:

+ Khuấy và đun sôi: tăng hiệu suất phản ứng.

+ Lọc bỏ chất rắn, cô đặc: loại bỏ tạp chất $Mn{O}_2$, thu dung dịch muối bão hoà.

+ Acid hoá: tạo benzoic acid.

+ Lọc lấy chất rắn, kết tinh lại: thu sản phẩm tinh khiết.

- Ta có sơ đồ:

$C_6{H}_5{\mathrm{CH}}_3\to C_6{H}_5\mathrm{COOH}$
$92\stackrel{H=100\%}{⟶}122\text{ (gam). }$
$m\stackrel{H=80\%}{⟶}5( \mathrm{kg})$
Vậy $m=\frac{5\times 92}{122}\times \frac{100}{80}=4,71( \mathrm{kg})$.