Điều chế các chất vô cơ hữu cơ
Vũ Ngọc Giang Boy Kòi SĐT:01694728290 ĐIỀU CHẾ CÁC CHẤT VÔ CƠ HỮU CƠ A. Điều chế các chất vô cơ 1. Điều chế Clo: Nguyên tắc là oxi hóa ion Cl- thành Cl2 a) Trong phòng thí nghiệm: Clo được điều chế từ axit clohiđric. Để oxi hóa ion Clcần chất oxi hóa mạnh như MnO2, KMnO4, KClO3, Nếu chất oxi hóa là MnO2 thì cần phải đun nóng, còn chất oxi hóa là KMnO4 và KClO3 phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường. b) Trong công nghiệp: điện phân có màng ngăn dung dịch NaCl bão hòa, ion Cl- bị oxi hóa thành Cl2 thoát ra ở cực (+) anot, ở cực (-) catot nước bị khử và thoát ra khí H2, dung dịch thu được là NaOH. Trong công nghiệp clo được sản xuất như một sản phẩm phụ của công nghiệp sản xuất xút. 2. Điều chế HCl a) Trong phòng thí nghiệm (phương pháp sunfat): từ NaCl rắn và H2SO4 đặc NaCl+H2SO4->NaHSO4+HCl (xảy ra ở nhiệt độ thường hoặc =<250 độ C) NaCl+H2SO4->Na2SO4+HCl (>400 độ C) b) Trong công nghiệp - phương pháp sunfat từ NaCl rắn và H2SO4 đặc - để thu được HCl tinh khiết người ta dùng phương pháp tổng hợp từ H2 và Cl2 thu được khi điện phân dung dịch NaCl -Ngày nay một lượng lớn HCl thu được từ quá trình clo hóa các chất hữu cơ (chủ yếu là hiđrocacbon) 3. Điều chế nước Gia ven: điện phân dung dịch NaCl bão hòa không có màng ngăn Natri hipoclorit là muối của axit rất yếu bị CO2 đẩy ra khỏi muối NaClO+CO2+H2O->NaHCO3+HClO 4. Điều chế clorua vôi CaOCl2: Cho clo tác dụng với vôi tôi hoặc sữa vôi ở 30 độ C Ca(OH)2+Cl2->CaOCl2+H2O Trong không khí ẩm: clorua vôi tác dụng với CO2: 2CaOCl2+CO2+H2O->CaCO3+CaCl2+2HClO 5. Điều chế kali clorat KClO3: Nếu cho khí clo tác dụng với dung dịch kiềm nóng thì tạo ra muối clorat. 3Cl2+6KOH->5KCl+KClO3+3H2O Kali clorat còn được điều chế bằng cách điện phân dung dịch KCl 25% ở nhiệt độ 70 75 độ C 6. Điều chế Flo F2: phương pháp duy nhất là dùng dòng điện để oxi hóa ion F- trong florua nóng chảy (phương pháp điện phân). Trong công nghiệp điện phân hỗn hợp KF+2HF (nhiệt độ nóng chảy 70 độ C). Bình điện phân có cực âm làm bằng thép đặc biệt hay đồng và cực dương bằng than chì. H2 thoát ra ở cực âm, F2 thoát ra ở cực dương. 2HF->H2+F2 7. Điều chế HF: phương pháp duy nhất là cho canxi florua tác dụng với H2SO4 đặc ở 250 độ C CaF2+H2SO4->CaSO4+2HF 8. Điều chế oxi florua OF2: cho flo qua dung dịch NaOH loãng (2%) và lạnh 1 Vũ Ngọc Giang Boy Kòi SĐT:01694728290 2F2+2NaOH->2NaF+OF2+H2O OF2 là chất khí không màu, có mùi đặc biệt, rất độc. Là chất oxi hóa mạnh, tác dụng với hầu hết các kim loại và phi kim tạo ra oxit và florua 9. Điều chế Br2: Nguồn chính là nước biển. Sauk hi đã lấy muối ăn ra khỏi nước biển, phần còn lại chứa nhiều muối bromua của natri và kali. Sục khí clo qua dung dịch bromua 2NaBr+Cl2->2NaCl+Br2 10. Điều chế HBr: thủy phân photpho tribromua PBr3+3H2O->H3PO3+3HBr Trong thực tế người ta cho brom tác dụng trực tiếp với photpho và nước Chú ý: Không dùng phương pháp sunfat để điều chế HBr và HI vì: 2HBr+H2SO4đ->Br2+SO2+2H2O 8HI+H2SO4đ->4I2+H2S+4H2O 11. Điều chế axit bromic HBrO3: dùng nước clo oxi hóa brom Br2+5Cl2+6H2O->2HBrO3+10HCl 12. Điều chế I2: phơi khô rong biển, đốt thành tro, ngâm tro trong nước, gạn lấy dung dịch đem cô cho đến khi phần lớn muối clorua và sunfat lắng xuống, còn muối iodua ở lại trong dung dịch. Cho dung dịch tác dụng với chất oxi hóa. Ví dụ: 2NaI+Cl2->2NaCl+I2 13. Điều chế oxi a) Trong phòng thí nghiệm: phân hủy các hợp chất giàu oxi kém bền với nhiệt như KMnO4 rắn, KClO3 rắn, H2O2, Ví dụ nung KMnO4 hoặc KClO3 với xúc tác MnO2, phân hủy H2O2 với xúc tác là MnO2. Chú ý nếu nung KClO3 không có xúc tác thì sản phẩm là KCl và KClO4 4KClO3->KCl+3KClO4 b) Trong công nghiệp -Chưng cất phân đoạn không khí lỏng: sau khi đã loại bỏ CO2, bụi, hơi nước không khí được hóa lỏng. Thu được oxi ở -183 độ C, nitơ ở -196 độ C -Điện phân nước (có hòa tan chất điện li như H2SO4 hoặc NaOH để tăng tính dẫn điện). O2 thoát ra ở cực (+) anot, H2 thoát ra ở cực (-) catot c)Trong tự nhiên: Cây xanh quang hợp. 14. Sản xuất lưu huỳnh: a) Khai thác ở dạng tự do trong lòng đất, dùng hệ thống nén nước siêu nóng (170 độ C) vào mỏ lưu huỳnh để đẩy lưu huỳnh nóng chảy lên mặt đất (phương pháp Frasch) b) Từ hợp chất: -Trong công nghiệp luyện kim màu, người ta thu được một lượng lớn sản phẩm phụ là SO2. Dùng H2S khử SO2 2H2S+SO2->3S+2H2O -Trong khí tự nhiên, người ta cũng tách ra được một lượng đáng kể khí H2S. Đốt H2S trong điều kiện thiếu không khí 2H2S+O2->2S+2H2O 15. Điều chế H2S: Trong công nghiệp không điều chế H2S. Trong phòng thí nghiệm cho FeS+HCl 2 Vũ Ngọc Giang Boy Kòi SĐT:01694728290 16. Điều chế SO2 a) Trong phòng thí nghiệm: đun nóng dung dịch H2SO4 với Na2SO3 và thu SO2 bằng cách đẩy không khí b) Trong công nghiệp: -Đốt cháy lưu huỳnh: S+O2->SO2 -Đốt cháy quặng sunfua kim loại, ví dụ như pirit sắt (FeS2) 17. Điều chế SO3: Trong công nghiệp điều chế SO3 bằng cách oxi hóa SO2 ở nhiệt độ cao (450 500 độ C) có xúc tác V2O5 (vanadi pentaoxit) 2SO2+O2=2SO3 18. Sản xuất H2SO4 Công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc gồm 3 công đoạn chính -Sản xuất SO2 từ FeS2 hoặc S -Sản xuất SO3 phần 17 -Sản xuất H2SO4: Khí SO3 đi từ dưới lên đỉnh tháp, H2SO4đ chảy từ đỉnh tháp xuống dưới. Dùng H2SO4 98% hấp thụ SO3 được oleum H2SO4+nSO3->H2SO4.nSO3 Sau đó dùng nước pha loãng oleum được H2SO4đ H2SO4.nH2O+nH2O->(n+1)H2SO4 19. Điều chế nitơ: a) Trong công nghiệp: chưng cất phân đoạn không khí lỏng phần 13 Khí N2 được vận chuyển trong các bình thép nén dưới áp suất 150atm b) Trong phòng thí nghiệm: Đun nóng dung dịch bão hòa muối amoni nitrit NH4NO2. Có thể thay bằng dung dịch NaNO2+NH4Cl NH4Cl+NaNO2->N2+NaCl+2H2O 20. Điều chế NH3: a) Trong phòng thí nghiệm: cho muối amoni tác dụng với kiềm và đun nóng nhẹ. Ví dụ 2NH4Cl+Ca(OH)2->2NH3+CaCl2+2H2O b) Trong công nghiệp: tổng hợp từ N2 và H2 (phản ứng tỏa nhiệt). Theo nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê muốn cân bằng chuyển dịch theo chiều tạo ra NH3 phải hạ nhiệt độ và tăng áp suất. Tuy nhiên nếu nhiệt độ thấp qua phản ứng xảy ra rất chậm, nếu áp suất cao quá phải cần thiết bị cồng kềnh phức tạp. Trên thực tế thực hiện phản ứng ở 450 500 độ C, 200 300atm và dùng xúc tác Fe trộn thêm Al2O3, K2O, để làm cho cân bằng nhanh chóng thiết lập. Hiệu suất ở điều kiện đó chỉ đạt 20 25% 21. Điều chế HNO3: a) Trong phòng thí nghiệm: cho NaNO3 hoặc KNO3 tác dụng với H2SO4đ,n (chỉ điều chế được lượng nhỏ HNO3 bốc khói) NaNO3+H2SO4đ->HNO3+NaHSO4 b) Trong công nghiệp: sản xuất từ NH3 gồm 3 giai đoạn: -Oxi hóa NH3 ở 850 900 độ C, xúc tác Platin và Iriđi (phản ứng tỏa nhiệt và xảy ra gần như hoàn toàn) 4NH3+5O2->4NO+6H2O -Oxi hóa NO thành NO2 bằng oxi 3 Vũ Ngọc Giang Boy Kòi SĐT:01694728290 -Chuyển NO2 thành HNO3: Cho hỗn hợp NO2 và O2 qua nước. 4NO+O2+2H2O->4HNO3 Dung dịch HNO3 thu được có nồng độ không quá 60 62%. Để được HNO3 có nồng độ cao hơn phải chưng cất dung dịch HNO3 với H2SO4đ trong thiết bị đặc biệt. 22. Điều chế photpho: Trong công nghiệp được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp quặng photphorit, cát và than cốc ở 1200 độ C trong lò điện (hơi photpho ngưng tụ thu được photpho trắng ở dạng rắn) Ca3(PO4)2+3SiO2+5C-> 3CaSiO3+2P+5CO 23. Điều chế H3PO4 a) Trong phòng thí nghiệm: dùng HNO3đ oxi hóa photpho P+5HNO3->H3PO4+5NO+H2O b) Trong công nghiệp: -Cho H2SO4đ tác dụng với quặng photphorit hoặc quặng apatit: Ca3(PO4)2+3H2SO4->3CaSO4+2H3PO4 Tách muối CaSO4 và cô đặc, làm lạnh để được axit kết tinh. Axit thu được không tinh khiết, có chất lượng thấp. -Để có axit tinh khiết, nồng độ cao hơn người ta đốt P được P2O5 rồi cho P2O5 tác dụng với nước Một lượng lớn H3PO4 sản xuất ra để điều chế các muối photphat và phân lân 24. Điều chế phân đạm Ure (NH2)2CO chứa khoảng 46%N: Cho ammoniac tác dụng với CO2 ở 180 200 độ C, áp suất~200atm 25. Điều chế phân lân supephotphat: Có hai loại là supephotphat đơn và supephotphat kép đều có thành phần chính là Ca(H2PO4)2 a) supephotphat đơn chứa 14 20% P2O5 được sản xuất bằng cách cho bột quặng photphorit hoặc apatit tác dụng với H2SO4đ Ca3(PO4)2+2H2SO4->Ca(H2PO4)2+2CaSO4 CaSO4 làm rắn đất b) supephotphat kép chứa 40 50% P2O5 vì chỉ có Ca(H2PO4)2. Quá trình gồm 2 giai đoạn nên được gọi là kép: Điều chế H3PO4 và cho H3PO4 tác dụng với quặng photphorit hoặc apatit Ca3(PO4)2+3H2SO4->2H3PO4+3CaSO4 Ca3(PO4)2+4H3PO4->3Ca(H2PO4)2 26. Điều chế kim cương nhân tạo và các loại than -Kim cương nhân tạo được điều chế từ than chì bằng cách nung than chì ở 3000 độ C dưới áp suất 70 100 nghìn atmotphe trong thời gian dài -Than chì nhân tạo được điều chế bằng cách nung than cốc ở 2500 3000 độ C trong lò điện, không có không khí. -Than cốc được điều chế bằng cách nung than mỡ ở 1000 1250 độ C trong lò điện, không có không khí -Than gỗ được tạo nên khi đốt gỗ trong điều kiện thiếu không khí. -Than muội được tạo nên khi nhiệt phân metan có chất xúc tác:CH4->C+2H2 4 Vũ Ngọc Giang Boy Kòi SĐT:01694728290 -Than mỏ được khai thác trực tiếp từ các vỉa than nằm ở các độ sâu khác nhau dưới mặt đất. 27. Điều chế khí CO (khí than ướt, khí lò ga) a) Trong công nghiệp -Khí CO thường được sản xuất bằng cách cho hơi nước đi qua than nung đỏ ở ~1050 độ C. Hỗn hợp khí tạo thành được gọi là khí than ướt (chứa ~44%CO, ~45%H2, ~5%H2O, ~6%N2) C+H2O=CO+H2 -Khí CO còn được sản xuất trong các lò ga bằng cách thổi không khí qua than nung đỏ, CO2 bị khử thành CO. Hỗn hợp khí thu được gọi là khí lò ga (chứa 25%CO, 70%N2, 4%CO2 và 1% các khí khác). Khí than ướt và khí lò ga đều được dùng làm nhiên liệu khí. b) Trong phòng thí nghiệm: cho H2SO4đ và axit fomic đun nóng HCOOH->CO+H2O 28. Điều chế silic a) Trong phòng thí nghiệm: Đốt cháy hỗn hợp bột magie và cát nghiền mịn SiO2+2Mg->Si+2MgO b) Trong công nghiệp: dùng than cốc khử SiO2 trong lò điện ở nhiệt độ cao SiO2+2C->Si+2CO 29. Các phương pháp điều chế kim loại a) Phương pháp thủy luyện: -Cơ sở: dùng những dung môi thích hợp như dung dịch H2SO4, NaOH, NaCN, để hòa tan kim loại hoặc hợp chất của kim loại và tách ra khỏi phần không tan có trong quặng. Sau đó các ion kim loại trong dung dịch được khử bằng kim loại có tính khử mạnh như Fe, Zn, Ví dụ: Điều chế Ag bằng cách nghiền nhỏ quặng bạc sunfua Ag2S, xử lí bằng dung dịch NaCN rồi lọc để thu được dung dịch muối phức bạc: Ag2S+4NaCN->2Na[Ag(CN)2]+Na2S Sau đó ion Ag+ trong phức bị khử bởi Zn: 2[Ag(CN)2]- +Zn->[Zn(CN)4]2- +2Ag 2Na[Ag(CN)2]+Zn->Na2[Zn(CN)4]+2Ag Phương pháp thủy luyện còn được gọi là phương pháp ướt được dùng để điều chế những kim loại có thế oxi hóa khử chuẩn cao như Cu, Hg, Ag, Au, b) Phương pháp nhiệt luyện: -Cơ sở: khử những ion kim loại trong các hợp chất ở nhiệt độ cao bằng các chất khử mạnh như C, CO, H2 hoặc kim loại Al, kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ. Trường hợp là quặng sunfua kim loại như Cu2S, ZnS, FeS2, thì phải chuyển thành oxit kim loại. Sau đó khử oxit kim loại bằng chất khử thích hợp. Đối với những kim loại khó nóng chảy như Cr người ta dùng Al làm chất khử (phản ứng nhiệt nhôm). -Phương pháp nhiệt luyện được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp để điều chế những kim loại có độ hoạt động trung bình như Zn, Fe, Sn, Pb, Với những kim loại kém hoạt động như Hg, Ag chỉ cần đốt cháy quặng cũng đã thu được kim loại mà không cần phải khử bằng các tác nhân khác. 5 Vũ Ngọc Giang Boy Kòi SĐT:01694728290 c) Phương pháp điện phân: -Cơ sở: dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại bằng phương pháp điện phân có thể điều chế được hầu hết các kim loại. -Điều chế kim loại có tính khử mạnh như Li, Na, K, Al, bằng cách điện phân những hợp chất (muối, bazơ, oxit) nóng chảy của chúng. -Điều chế kim loại có tính khử trung bình và yếu như Zn, Cu, bằng cách điện phân dung dịch muối của chúng. 30. Điều chế kim loại kiềm: Trong tự nhiên kim loại kiềm chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Điều chế bằng cách khử ion của chúng M+ +e->M Tuy nhiên không có chất nào khử được ion kim loại kiềm. Phương pháp duy nhất để điều chế là điện phân nóng chảy hợp chất halogenua của chúng. Ví dụ: điều chế Na người ta đpnc hỗn hợp 2 phần NaCl và 3 phần CaCl2 về khối lượng để hạ thấp nhiệt độ nóng chảy từ 800 xuống dưới 600 độ C. Cực dương anot bằng than chì (graphit), cực âm catot bằng thép. Giữa 2 cực có vách ngăn thép. 31. Điều chế NaOH: Trong công nghiệp: điện phân có màng ngăn dung dịch NaCl bão hòa như phần 1. Dung dịch NaOH thu được có lẫn nhiều NaCl nên phải cho dung dịch bay hơi nước nhiều lần, NaCl ít tan hơn NaOH nên kết tinh trước. Tách NaCl khỏi dung dịch được dung dịch NaOH. Trong phòng thí nghiệm có thể điều chế bằng cách cho Na2CO3+Ca(OH)2 32. Điều chế kim loại kiềm thổ: trong tự nhiên kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Phương pháp cơ bản để điều chế là điện phân nóng chảy muối của chúng. 33. Điều chế Al: trong công nghiệp được điều chế từ quặng boxit bằng phương pháp điện phân nóng chảy gồm 2 công đoạn chính: -Tinh chế quặng boxit: Ngoài thành phần chính là Al2O3.2H2O, trong quặng có tạp chất là SiO2 và Fe2O3. Bằng phương pháp hóa học người ta loại bỏ tạp chất để có Al2O3 nguyên chất. -Điện phân nóng chảy Al2O3: Để hạ nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 từ 2050 xuống 900 độ C, người ta hòa tan Al2O3 trong criolit (Na3AlF6) nóng chảy. Việc làm này một mặt tiết kiệm năng lượng đồng thời tạo được chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn Al2O3 nóng chảy, mặt khác hỗn hợp này có khối lượng riêng nhỏ hơn Al, nổi lên trên và ngăn cản Al nóng chảy không bị oxi hóa trong không khí. Khí O2 sinh ra ở cực dương đốt cháy dần dần than chì sinh ra CO2 do vậy trong quá trình điện phân phải hạ thấp dần các cực dương vào thùng điện phân. 34. Điều chế Cr: Trong tự nhiên không có crom ở dạng đơn chất mà chỉ có ở dạng hợp chất. Hợp chất phổ biến nhất là quặng cromit sắt FeO.Cr2O3 (Fe(CrO2)2), quặng này thường có lẫn Al2O3 và SiO2. Cr2O3 được tách ra từ quặng sau đó điều chế Cr bằng phương pháp nhiệt nhôm 2Al+Cr2O3->Al2O3+2Cr Bằng phương pháp này thu được Cr tinh khiết từ 97 99%, tạp chất chủ yếu là Al, Fe, Si 35. Sản xuất gang 6 Vũ Ngọc Giang Boy Kòi SĐT:01694728290 a) Nguyên liệu: Quặng sắt dùng để sản xuất gang có chứa 30 95% oxit sắt, không chứa hoặc chứa rất ít lưu huỳnh, photpho. Than cốc (không có sẵn trong tự nhiên, phải điều chế từ than mỡ) cung cấp nhiệt khi cháy, tạo ra chất khử là CO và tạo thành gang. Chất chảy CaCO3 ở nhiệt độ cao phân hủy thành CaO, sau đó hóa hợp với SiO2 là chất khó nóng chảy có trong quặng sắt tạo thành xỉ silicat dễ nóng chảy, có khối lượng riêng nhỏ nổi lên trên gang. b) Những phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang: -tạo chất khử CO: đốt cháy hoàn toàn cốc: C+O2->CO2 Nhiệt lượng phản ứng lên đến 1800 độ C. Khí CO2 đi lên phía trên gặp lớp cốc bị khử thành CO: CO2+C->2CO Phản ứng này thu nhiệt làm cho nhiệt độ phần trên của phễu lò khoảng 1300 độ C. -Phản ứng khử oxit sắt: Các phản ứng khử oxit sắt đều được thực hiện trong phần thân lò, có nhiệt độ 400 800 độ C +Ở phần trên thân lò (khoảng 400 độ C) xảy ra phản ứng: 3Fe2O3+CO->2Fe3O4+CO2 +Ở phần giữa thân lò (500 600 độ C) xảy ra sự khử oxit sắt từ Fe3O4 thành FeO: Fe3O4+CO->3FeO+CO2 +Ở phần dưới của thân lò (700 800 độ C) xảy ra phản ứng khử FeO thành Fe: FeO+CO->Fe+CO2 -Phản ứng tạo xỉ: Ở phần bụng lò (khoảng 1000 độ C) xảy ra phản ứng: CaCO3->CaO+CO2 CaO+SiO2->CaSiO3 (canxi silicat) c) Sự tạo thành gang: Ở phần bụng lò (khoảng 1500 độ C) sắt nóng chảy có hòa tan một phần cacbon và một lượng nhỏ mangan, silic, đó là gang. Gang nóng chảy tích tụ ở nồi lò. Sau một thời gian nhất định, người ta tháo gang và sỉ ra khỏi lò cao. 36. Sản xuất thép a) Nguyên liệu: gang trắng hoặc gang xám, sắt thép phế liệu, chất chảy là CaO, nhiên liệu là dầu ma dút hoặc khí đốt, khí oxi. b) Những phản ứng hóa học xảy ra trogn quá trình luyện gang: Khí oxi được dùng làm các chất oxi hóa các nguyên tố trong gang thành những oxit, -C và S bị oxi hóa thành CO2 và SO2 tách ra khỏi gang: C+O2->CO2 S+O2->SO2 -Si và P bị oxi hóa thành những oxit khó bay hơi là SiO2 và P2O5: Si+O2->SiO2 4P+5O2->2P2O5 Những oxit này hóa hợp với chất chảy là CaO tạo thành xỉ nổi trên bề mặt thép lỏng: 3CaO+P2O5->Ca3(PO4)2 CaO+SiO2->CaSiO3 B. Điều chế các chất hữu cơ 37. Điều chế ankan a) Trong công nghiệp: Metan và các đồng đẳng được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ 7 Vũ Ngọc Giang Boy Kòi SĐT:01694728290 b) Trong phòng thí nghiệm: Khi cần lượng nhỏ metan, người ta nung natri axetat với vôi tôi xút hoặc có thể cho nhôm cacbua tác dụng với nước: CH3COONa+NaOH(r) có CaO và nung->CH4+Na2CO3 Al4C3+12H2O->3CH4+4Al(OH)3 38. Điều chế xicloankan: Ngoài việc tách từ quá trình chưng cất dầu mỏ còn được điều chế từ ankan. Ví dụ: n-C6H14->xiclohexan +H2 39. Điều chế anken a) Trong công nghiệp: etilen, propilen, butilen được điều chế bằng phản ứng tách H2 từ ankan tương ứng hoặc bằng phản ứng crắckinh. b) Trong phòng thí nghiệm: etilen được điều chế bằng cách đun etanol với H2SO4đ ở 170 độ C CH3CH2OH->CH2=CH2+H2O 40. Điều chế ankađien: Hiện nay trong công nghiệp butađien và isopren được điều chế bằng cách tách H2 từ ankan tương ứng: CH3CH2CH2CH3 nhiệt,xt->CH2=CH-CH=CH2+2H2 (CH3)2CH-CH2-CH3 nhiệt,xt->CH2=C(CH3)-CH=CH2+2H2 41. Điều chế ankin -phương pháp chính điều chế axetilen trong công nghiệp hiện nay là nhiệt phân metan ở 1500 độ C làm lạnh nhanh, phản ứng thu nhiệt mạnh: 2CH4->C2H2+3H2 -ở những nơi mà công nghiệp dầu khí chưa phát triển, người ta điều chế axetilen từ caxi cacbua: CaC2+2H2O->Ca(OH)2+C2H2 Canxi cacbua được sản suất trong công nghiệp (từ vôi sống và than đá) là chất rắn, màu đen xám còn được gọi là đất đèn. Trong phòng thí nghiệm vẫn dùng đất đèn để điều chế axetilen. C2H2 được điều chế từ đất đèn thường có tạp chất H2S, NH3, PH3, có mùi khó chịu gọi là mùi đất đèn. 42. Điều chế Aren -Benzen, toluene, xilen thường tách được bằng cách chưng cất dầu mỏ và nhựa than đá. Chúng còn được điều chế từ ankan hoặc xicloankan: n-C6H14 nhiệt,xt->C6H6+4H2 n-C7H16 nhiệt,xt->C6H5CH3+4H2 -Etylbenzen được điều chế từ benzene và etilen C6H6+CH2=CH2 nhiệt,xt->C6H5CH2CH3 Trong công nghiệp, để điều chế stiren người ta làm như sau: cho etilen phản ứng với benzene có xúc tác axit thu được etylbenzen rồi cho etylbenzen qua xúc tác ZnO nung nóng. 43. Điều chế ancol a) Điều chế etanol trong công nghiệp: -hiđrat hóa etilen xúc tác axit (H3PO4), 300 độ C: CH2=CH2+HOH->CH3CH2OH -lên men tinh bột: (C6H10O5)n+nH2O->nC6H12O6 glucozơ 8 Vũ Ngọc Giang Boy Kòi SĐT:01694728290 C6H12O6 nhờ enzim->2C2H5OH+2CO2 b) Điều chế methanol trong công nghiệp: -oxi hóa không hoàn toàn metan 2CH4+O2 xt Cu, 200 độ C, 100atm->2CH3OH -từ CO và H2: CO+2H2 xt ZnO, CrO3, 400 độ C, 200atm->CH3OH 44. Điều chế phenol Trước kia người ta sản xuất phenol từ clobenzen. Phương pháp chủ yếu trong công nghiệp ngày nay là sản xuất đồng thời phenol và axeton theo sơ đồ: C6H6 (+CH2=CHCH3, H+)->C6H5CH(CH3)2 (gđ 1:O2 kk, gđ 2:H2SO4)>C6H5OH+CH3COCH3 Ngoài ra, phenol còn được tách từ nhựa than đá (sản phẩm phụ của quá trình luyên than cốc). 45. Điều chế anđehit xeton a) Từ ancol -phương pháp chung để điều chế anđehit và xeton là oxi hóa nhẹ ancol bậc I, bậc II tương ứng bằng CuO đun nóng: RCH2OH+CuO->RCHO+Cu+H2O RCH(OH)R+CuO->RCOR+Cu+H2O -Fomanđehit được điều chế trong công nghiệp bằng cách oxi hóa methanol nhờ oxi không khí ở 600 700 độ C với xúc tác Cu hoặc Ag: 2CH3OH+O2->2HCHO+2H2O b) Từ hiđrocacbon -oxi hóa không hoàn toàn metan là phương pháp mới sản xuất fomanđehit: CH4+O2 nhiệt,xt->HCHO+H2O -oxi hóa etilen là phương pháp hiện đại sản xuất axetanđehit: 2CH2=CH2+O2 xt PdCl2, CuCl2->2CH3-CH=O -oxi hóa cumen để điều chế axeton: C6H6 (+CH2=CHCH3, H+)->C6H5CH(CH3)2 (gđ 1:O2 kk, gđ 2:H2SO4)>C6H5OH+CH3COCH3 46. Điều chế axit cacboxylic a) Trong phòng thí nghiệm: -oxi hóa hiđrocacbon, ancol, ví dụ: C6H5CH3 gđ 1:+KMnO4, H2O, nhiệt ; gđ 2:+H3O+->C6H5COOH -đi từ dẫn xuất halogen: R-X (+KCN)->R-CN (+H3O+, nhiệt)->R-COOH b) Trong công nghiệp: Axit axetic được sản xuất theo các phương pháp sau: -Lên men giấm là phương pháp cổ nhất, ngày nay chỉ còn dùng để sản xuất giấm ăn: CH3CH2OH+O2 (men giấm, 25 30 độ C)->CH3COOH+H2O -Oxi hóa anđehit axetic trước đây là phương pháp chủ yếu sản xuất axit axetic: CH3CH=O+1/2 O2 nhiệt, xt->CH3COOH -Từ methanol và CO là phương pháp hiện đại sản xuất axit axetic: CH3OH+CO nhiệt,xt->CH3COOH 9 Vũ Ngọc Giang Boy Kòi SĐT:01694728290 47. Điều chế Este a) Este của ancol: Phương pháp thường dùng để điều chế este của ancol là đun hồi lưu ancol với axit hữu cơ có H2SO4đ xúc tác gọi là phản ứng este hóa. Ví dụ: CH3COOH+(CH3)2CHCH2CH2OH = CH3COOCH2CH2CH(CH3)2+H2O Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch. Để nâng cao hiệu suất của phản ứng có thể lấy dư một trong hai chất đầu hoặc làm giảm nồng độ các sản phẩm. H2SO4đ vừa làm xúc tác, vừa hút nước do đó góp phần làm tăng hiệu suất. b) Este của phenol: Để điều chế este của phenol không dùng axit cacboxylic mà phải dùng anhiđrit axit hoặc clorua axit tác dụng với phenol. Ví dụ: C6H5OH+(CH3CO)2O->CH3COOC6H5+CH3COOH c) Este dạng RCOOCH=CH2: RCOOH+CHCH nhiệt, xt->RCOOCH=CH2 48. Sản xuất saccarozơ mantozơ Sản xuất đường từ cây mía qua một số công đoạn chính theo sơ đồ: Cây mía (ép, ngâm hoặc chiết)-> nước mía chứa 15 20% đường (+vôi sữa, lọc bỏ tạp chất)->dung dịch đường có canxi saccarat (+CO2, lọc bỏ CaCO3)->dung dịch đường có màu (+SO2 tẩy màu)->dung dịch đường không màu (cô đặc để kết tinh)>đường kính, nước rỉ đường. Lên men nước rỉ đường->Rượu. Mantozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ enzyme amilaza (có trong mầm lúa). Phản ứng thủy phân này cũng xảy ra trong cơ thể người và động vật. 49. Điều chế glucozơ: Trong công nghiệp điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ xúc tác HCl loãng hoặc enzyme. Người ta cũng thủy phân xenlulozơ (có trong vỏ bào, mùn cưa nhờ xúc tác HClđ) thành glucozơ để làm nguyên liệu sản xuất ancol etylic. (C6H10O5)n+nH2O xt H+->nC6H12O6 50. Điều chế amin a) Thay thế nguyên tử H của ammoniac Các ankylamin được điều chế từ ammoniac và ankyl halogenua. Ví dụ: NH3+CH3I->CH3NH2+HI CH3NH2+CH3I->(CH3)2NH+HI (CH3)2NH+CH3I->(CH3)3N b) Khử hợp chất nitro Anilin và các amin thơm thường được điều chế bằng cách khử nitrobenzene (hoặc dẫn xuất nitro tương ứng) bởi hiđro mới sinh nhờ tác dụng của kim loại (như Fe, Zn) với axit HCl. Ví dụ: C6H5NO2+6H (Fe+HCl, nhiệt)->C6H5NH2+2H2O Ngoài ra các amin có thể được điều chế bằng nhiều cách khác. *** CHÚC CÁC EM HỌC TỐT VÀ THÀNH CÔNG!*** 10 Tải về bản full
|
