Iodoform (CHI3) là hoạt chất sát trùng đường niệu và trám ống tủy nha khoa. Trong công nghiệp hóa dược, iodoform được tổng hợp theo phương pháp gián đoạn từ acetone (CH3COCH3) với iodine trong môi trường kiềm. Để giảm thiểu chi phí sản xuất do nguyên liệu iodine (I2) rất đắt tiền, dịch lọc sau khi thu hồi kết tủa CHI3 (chứa phụ phẩm Nal) được chuyển sang bể xử lý để oxy hóa tái sinh lại I2 bằng nước Javel (NaClO) trong môi trường acid HCl loãng. Lượng I2 kết tủa này sau đó được lọc, sấy khô và quay vòng trở lại chu trình sản xuất.
a. Viết phương trình hóa học các phản ứng xảy ra.
b. Một mẻ sản xuất Idoform sử dụng 11,6 kg acetone nguyên chất phản ứng với dung dịch chứa 114,3 kg I2 và dung dịch NaOH lấy dư 10% so với lượng phản ứng lý thuyết. Biết hiệu suất của phản ứng tổng hợp đạt 90%. Khối lượng kết tủa CHI3 thô sinh ra được tinh chế bằng phương pháp kết tinh lại trong cồn (96°) nóng. Biết độ tan của CHI3 ở 78°C là 7,5 g/100 mL cồn và ở 10°C là 0,5 g/100 mL cồn. Tính thể tích cồn 96° tối thiểu cần dùng ở 78°C để hòa tan hết lượng CHI3 thô trên và khối lượng CHI3 tinh khiết tối đa thu lại khi hạ nhiệt độ dung dịch về 10°C (coi tạp chất không ảnh hưởng đến độ tan).
(a) CH3COCH3 + 3I2 + 4NaOH —> CHI3 + CH3COONa + 3NaI + 3H2O
2NaI + NaClO + 2HCl —> I2 + 3NaCl + H2O
(b) nCH3COCH3 = 11,6/58 = 0,2 kmol; nI2 = 114,3/254 = 0,45 kmol
—> nCHI3 = 0,45.90%/3 = 0,135 kmol
—> mCHI3 = 0,135.394 = 53,19 kg
Đổi đơn vị độ tan: 1 g/100 mL = 1 kg/100 L
—> V cồn 96° tối thiểu = 53,19.100/7,5 = 709,2 L
Khi hạ về 10°C thì lượng CHI3 còn tan = 709,2.0,5/100 = 3,546 kg
—> mCHI3 tách ra = 53,19 – 3,546 = 49,644 kg