Giải bài tập SGK Hóa 12 Bài 3: KN về xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp

Xà phòng là gì?

Phương pháp giải

Để biết xà phòng là gì cần nắm được khái niệm xà phòng

Hướng dẫn giải

Xà phòng là hỗn hợp muối natri hoặc muối kali của axit béo có thêm một số chất phụ gia như chất độn, chất diệt khuẩn, chất tạo hương,...

Phát biểu sau đây là đúng (Đ) hay sai (S) ?

a) Xà phòng là sản phẩm của phản ứng xà phòng hóa.

b) Muối natri hoặc kali của axit hữu cơ là thành phần chính của xà phòng.

c) Khi đun nóng chất béo với dung dịch NaOH hoặc KOH ta được xà phòng.

d) Từ dầu mỏ có thể sản xuất được chất giặt rửa tổng hợp.

Phương pháp giải

Để xác định phát biểu đúng hay sai, cần ghi nhớ:

• Khái niệm xà phòng.
• Cách điều chế xà phòng, chất giặt rửa tổng hợp.

Hướng dẫn giải

a) Đ

b) S. Muối natri hoặc kali của axit béo là thành phần chính của xà phòng.

c) Đ

d) Đ

Một loại mỡ động vật chứa 20% tristearoylglixerol, 30% tripanmitoyglixerol và 50% trioleoylglixerol (về khối lượng).

a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra khi thực hiện phản ứng xà phòng hóa loại mỡ trên.

b) Tính khối lượng muối thu được khi xà phòng hóa gần 1 tấn mỡ trên bằng dung dịch NaOH, giả sử hiệu suất của quá trình đạt 90%.

Phương pháp giải

Với dạng bài tập liên quan đến phản ứng xà phòng hóa, ta thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Tính khối lượng tristearoylglixerol, tripanmitoyglixerol và trioleoylglixerol → số mol của từng chất.
• Bước 2: Viết phương trình hóa học, đặt số mol vào phương trình, tính khối lượng xà phòng thu được.

Chú ý: Phản ứng có hiệu suất.

Hướng dẫn giải

Câu a: Các phương trình hóa học khi thực hiện phản ứng xà phòng hóa

(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃ (1)

(tristearoylglixerol)

(C₁₅H₃₁COO)₃C₃H₅ + 3NaOH  → 3C₁₅H₃₁COONa + C₃H₅(OH)₃ (2)

(tripanmitoyglixerol)

(C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ + 3NaOH  → 3C₁₇H₃₃COONa + C₃H₅(OH)₃ (3)

(trioleoylglixerol)

Câu b: Khối lượng muối thu được khi xà phòng hóa gần 1 tấn mỡ trên bằng dung dịch NaOH

- Ta có trong loại mỡ động vật chứa 20% tristearoylglixerol nên:

m_{(C17H35COO)3C3H5} = 20%.1 = 0,2 tấn = 0,2.10⁶ gam 

n_{(C17H35COO)3C3H5} = 0,2.10⁶ : 890 = 224,72(mol).

Theo pt (1) ở câu a ta có:

n_C17H35COONa = 3n(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ = 674,16 mol

m_C17H35COONa = 674,16.306 = 206292,96 gam

- Trong mỡ chứa 50% trioleoylglixerol nên m_{(C17H33COO)3C3H5} = 50%.1 = 0,5.10⁶ gam

Suy ra số mol n_{(C17H33COO)3C3H5} = 0,5.10⁶ : 884 = 565,61 mol

Theo pt (3) ta có: n_C17H33COONa = 3n_{(C17H33COO)3C3H5}= 1696,83 mol

m_C17H33COONa = 1696,83.304 = 515836,32 gam

- Tương tự: Số mol tripanmitoylglixerol =

Theo (2) thì khối lượng natripanmitat là : 372,21.278.3 = 310431,48 (gam).

Vậy tổng khối lượng muối = m_C17H35COONa + m_C15H31COONa + m_C17H33COONa = 206292,96 + 310431,48 + 515836,32 = 1032560,76 gam = 1,03 tấn

Do hiệu suất phản ứng là 90% nên khối lượng muối thực tế thu được là 1,03.90% = 929304,684 gam = 0,929 tấn.

Nêu những ưu điểm và hạn chế của việc dùng xà phòng so với dùng chất giặt rửa tổng hợp.

Phương pháp giải

Để so sánh ưu, nhược điểm của xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp cần nắm rõ thành phần của 2 chất trên.

Hướng dẫn giải

• Ưu điểm: Xà phòng có chứa axit béo vi sinh vật phân hủy do đó không gây ô nhiễm môi trường. Trong khi đó các chất giặt rửa tổng hợp có thể gây ô nhiễm môi trường.
• Nhược điểm: Các muối panmitat hay stearat của các kim loại hóa trị II của xà phòng thường khó tan trong nước, do đó xà phòng không dùng để giặt rửa được trong nước cứng.

Cần bao nhiêu kg chất béo chứa 89% khối lượng tristearin (còn 11% tạp chất trơ bị loại bỏ trong quá trình nấu xà phòng) để sản xuất được 1 tấn xà phòng chứa 72% khối lượng natri stearat.

Phương pháp giải

- Để tính khối lượng chất béo theo yêu cầu đề bài, ta thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Tính khối lượng natri stearat nguyên chất → số mol.
• Bước 2: Dựa vào phương trình hóa học tính số mol tristearin → khối lượng tristearin.

Hướng dẫn giải

Ta có:

Khối lượng C₁₇H₃₅COONa = 72%.1 = 0,72 tấn = 0,72.10⁶ gam

→ n_C17H35COONa = 0,72.10⁶ : 306 = 2352,94 mol

 Ta có phương trình xà phòng hóa:

(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃ 

Theo PTHH ta có:

n_tristearin = 1/3.n_muối = 2352,94 : 3 = 784,31 mol

→ m_tristearin = 784,31.890 = 698035,9 gam

Mà chất béo chứa 89% khối lượng tristearin → m_{chất béo} = 698035,9 : 89% = 784310 gam = 784,31kg

Vậy cần dùng 784,31kg tristearin để sản xuất được 1 tấn xà phòng chứa 72% khối lượng natri stearat.