化学
现在,德国的许多餐馆自身就具备油脂分离技术,将”地沟油”分离出来的废油将被制成生物柴油.已知生物柴油是高级脂肪酸甲酯,可由油脂与甲醇通过酯交换反应生成新酯和新醇得到,酯交换过程可以表示为:R1COOR2+R3OH→R1COOR3+R2OH.又已知油脂与甲醇互不相溶,反应中若有游离脂肪酸和水,将妨碍酯的交换.目前常用的制备方法是碱催化法,用预处理过的地沟油(中性油)制备生物柴油的步骤如下:①将酯交换反应器做干燥处理,先向反应器中加入26.52g中性油,再称取40.00g正己烷(约61mL).②称取甲醇4.6

2019-04-29

现在,德国的许多餐馆自身就具备油脂分离技术,将”地沟油”分离出来的废油将被制成生物柴油.已知生物柴油是高级脂肪酸甲酯,可由油脂与甲醇通过酯交换反应生成新酯和新醇得到,酯交换过程可以表示为:
R1COOR2+R3OH→R1COOR3+R2OH.
又已知油脂与甲醇互不相溶,反应中若有游离脂肪酸和水,将妨碍酯的交换.目前常用的制备方法是碱催化法,用预处理过的地沟油(中性油)制备生物柴油的步骤如下:
①将酯交换反应器做干燥处理,先向反应器中加入26.52g中性油,再称取40.00g正己烷(约61mL).
②称取甲醇4.60g(约5.8mL)放到锥形瓶中,然后称取0.20g氢氧化钠固体并使之溶解,然后加到反应器中.
③连接好反应装置.
④控制温度在60~65℃进行恒温加热,搅拌1.5到2小时.
⑤停止加热后,冷却,取出反应器,静置、分液,上层为生物柴油、正己烷和甲醇,下层主要为甘油.
⑥用温水洗涤制得的生物柴油3到4次.
⑦将水洗后的溶液倒入圆底烧瓶中,蒸馏,通过控制温度分别得到甲醇、正己烷,直至无液体蒸出后,烧瓶中剩余的液体主要为生物柴油.
作业帮
(1)地沟油在预处理时需干燥、蒸馏操作的目的是___;
(2)酯交换反应器由、___、温度计、搅拌棒组成;
(3)步骤①中加入正己烷的作用是___,步骤④可以采用___方式进行恒温加热,步骤⑤中将上下层液体进行分离所需的主要仪器的名称是___,确定步骤⑥中生物柴油已洗涤干净的方法是___;
(4)根据整个流程,分析由中性油制备生物柴油的过程中可以循环利用的物质是___;
(5)假设得到的中性油是油酸甘油酯,结构简式为:作业帮.经上述实验后得到油酸甲酯15.40g,则该实验中生物柴油(全以油酸甲酯计量)的产率为___%.
优质解答
(1)反应中若有游离脂肪酸和水,将妨碍酯的交换,地沟油的预处理干燥、蒸馏操作的目的是除去游离脂肪酸和水,否则将妨碍酯的交换,
故答案为:除去游离脂肪酸和水,否则将妨碍酯的交换;
(2)依据装置图分析可知酯交换反应器由三颈烧瓶、冷凝管、温度计、搅拌棒组成,故答案为:三颈烧瓶;
(3)生物柴油是高级脂肪酸甲酯,可由油脂与甲醇通过酯交换生成新酯和新醇得到,已知油脂与甲醇互不相溶,正己烷是一种有机溶剂可以溶解油脂和甲醇使之混合均匀发生反应;控制温度在60~65℃进行恒温加热应选择水浴加热;分液操作所需主要仪器为分液漏斗;用温水洗涤制得的生物柴油3~4次,检验是否洗涤干净可以利用最后一次的洗涤液检查酸碱性设计,蘸取最后一次的洗涤液,用pH试纸测其酸碱性,若为中性则已洗净,
故答案为:作溶剂,促进油脂与甲醇互溶;60~65℃的水浴加热;分液漏斗;蘸取最后一次的洗涤液,用pH试纸测其酸碱性,若为中性则已洗净;
(4),停止加热后,冷却,取出反应器,静置、分液,上层为生物柴油、正己烷和甲醇,下层主要为甘油,可知正己烷和甲醇可以循环使用,
故答案为:正己烷、甲醇;
(5)26.52g中性油的物质的量为
26.52g
884g/mol
=0.03mol,根据C57H104O6~3C19H36O2可知理论生成油酸甲酯的物质的量为0.03mol×3=0.09mol,质量为0.09mol×296g/mol=26.64g;则产率为
15.40g
26.64g
×100%
=57.8%;故答案为:57.8%.
(1)反应中若有游离脂肪酸和水,将妨碍酯的交换,地沟油的预处理干燥、蒸馏操作的目的是除去游离脂肪酸和水,否则将妨碍酯的交换,
故答案为:除去游离脂肪酸和水,否则将妨碍酯的交换;
(2)依据装置图分析可知酯交换反应器由三颈烧瓶、冷凝管、温度计、搅拌棒组成,故答案为:三颈烧瓶;
(3)生物柴油是高级脂肪酸甲酯,可由油脂与甲醇通过酯交换生成新酯和新醇得到,已知油脂与甲醇互不相溶,正己烷是一种有机溶剂可以溶解油脂和甲醇使之混合均匀发生反应;控制温度在60~65℃进行恒温加热应选择水浴加热;分液操作所需主要仪器为分液漏斗;用温水洗涤制得的生物柴油3~4次,检验是否洗涤干净可以利用最后一次的洗涤液检查酸碱性设计,蘸取最后一次的洗涤液,用pH试纸测其酸碱性,若为中性则已洗净,
故答案为:作溶剂,促进油脂与甲醇互溶;60~65℃的水浴加热;分液漏斗;蘸取最后一次的洗涤液,用pH试纸测其酸碱性,若为中性则已洗净;
(4),停止加热后,冷却,取出反应器,静置、分液,上层为生物柴油、正己烷和甲醇,下层主要为甘油,可知正己烷和甲醇可以循环使用,
故答案为:正己烷、甲醇;
(5)26.52g中性油的物质的量为
26.52g
884g/mol
=0.03mol,根据C57H104O6~3C19H36O2可知理论生成油酸甲酯的物质的量为0.03mol×3=0.09mol,质量为0.09mol×296g/mol=26.64g;则产率为
15.40g
26.64g
×100%
=57.8%;故答案为:57.8%.
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