3. Складіть схему добування оцтової кислоти з найбiльш дешевої сировини, яка є в Україні. Виконайте перетворення та вкажіть умови протікання хімічних реакцій.
Ответы
Ответ:
Одним з можливих методів добування оцтової кислоти є процес карбонізації деревини. Для цього необхідно взяти деревину та підвищити її температуру від 450 до 650 градусів за наявності обмеженого доступу повітря. Як наслідок, з деревини вивільняються дим та пар, які потім піддаються різним процесам очищення та конденсації. Отримана рідина містить деревний оцет, який потім можна перетворити в оцтову кислоту.
Схема добування оцтової кислоти з деревини:
Збирання та підготовка деревини.
Карбонізація деревини в печах з обмеженим доступом повітря при температурі від 450 до 650 градусів.
Охолодження та очищення диму та парів за допомогою водяних та сухих методів конденсації.
Отримання деревного оцету відокремленням від інших компонентів диму.
Перетворення деревного оцету в оцтову кислоту шляхом окислення. Реакція протікає у присутності каталізатора - пероксиду водню (H2O2) та за підвищених температур і тиску: C2H4O2 + O2 → CH3COOH + H2O
Умови протікання реакції окислення оцетату:
Температура: від 80 до 100 градусів Цельсія
Тиск: від 1 до 2 атмосфер
Каталізатор: пероксид водню (H2O2)
Відповідь:
Пояснення:
Одним із можливих варіантів добування оцтової кислоти з дешевої сировини є процес ацетилювання метанолу за допомогою каталізатора. Оцтова кислота може бути отримана з метанолу, який виробляється з природного газу, або з деревної кори, що є однією з основних біомасивних сировин в Україні.
Схема добування оцтової кислоти з деревної кори:
Отримання деревної кори, що містить лігнін та целюлозу.
Розщеплення лігніну та целюлози у високотемпературній печі з використанням пари під тиском. У результаті отримується деревна маса.
Підготовка деревної маси шляхом її обробки спиртом та водним розчином натрію. Отримується бінарна суміш целюлози та натрієвої солі целюлози.
Ацетилювання бінарної суміші у реакторі з використанням каталізатора - кислотної форми сульфату хрому (VI), а також оцтової кислоти як реагента. Реакція відбувається за наявності ацетильного ангідриду (CH3CO)2O, який також може бути отриманий з оцтової кислоти.
Відділення оцтової кислоти від реакційної суміші за допомогою дистиляції.
Очищення та концентрування оцтової кислоти до необхідного ступеня.
Реакційні рівняння:
Розщеплення лігніну та целюлози:
C6H10O5 + 6H2O → 6C H 2O
Підготовка деревної маси:
C6H10O5 + 3NaOH + 3CH3CH2OH→ C6H7O2Na + 3C2H5OH + 3H2O
3. Ацетилювання:
C6H7O2Na + CH3COOH → CH3COOC6H7O2Na + H2O
CH3COOC6H7O2Na + CH3COOH → CH3COOC6H7O2CH3 + NaOH
Дистиляція та очищення:
CH3COOC6H7O2CH3 + NaOH → CH3COONa + CH3COOC6H7O2H
CH3COOC6H7O2H → CH3COOH + C6H7O2H
Умови протікання хімічних реакцій:
Розщеплення лігніну та целюлози - висока температура та пара під тиском.
Підготовка деревної маси - обробка спиртом та водним розчином натрію.
Ацетилювання - наявність каталізатора (сульфат хрому VI) та оцтової кислоти, а також ацетильного ангідриду, реакція відбувається при підвищеній температурі та під тиском.
Дистиляція та очищення - відділення оцтової кислоти від реакційної суміші за допомогою дистиляції та очищення оцтової кислоти до необхідного ступеня за допомогою фільтрації або іоннообмінної смоли.