Isoamyl acetate (dầu chuối) là một ester có mùi thơm đặc trưng, được sử dụng làm chất tạo hương. Trong công nghiệp, isoamyl acetate có thể được điều chế từ acetic acid và isoamyl alcohol. Một cơ sở sản xuất sử dụng 100 kg dung dịch acetic acid nồng độ 98,0% về khối lượng và 110 kg dung dịch isoamyl alcohol nồng độ 96,0% về khối lượng. Hai chất được đưa vào thiết bị phản ứng với xúc tác sulfuric acid đặc. Sau khi phản ứng kết thúc, hiệu suất chuyển hóa tính theo chất phản ứng hết đạt 75,0%. Giả sử sulfuric acid chỉ đóng vai trò xúc tác, không tham gia vào phản ứng; nước và các chất khác không làm thay đổi khối lượng isoamyl acetate thu được.
a) Tính khối lượng isoamyl acetate thu được sau phản ứng.
b) Cơ sở muốn thu được 100 kg isoamyl acetate mỗi ngày với hiệu suất và độ tinh khiết của nguyên liệu như trên. Nếu vẫn sử dụng 100 kg dung dịch acetic acid mỗi ngày, thì khối lượng dung dịch isoamyl alcohol 96,0% tối thiểu cần sử dụng là bao nhiêu kg?
(a) (CH3)2CHCH2CH2OH + CH3COOH (H2SO4 đặc, t°) ⇋ CH3COOCH2CH2CH(CH3)2 + H2O
nCH3COOH = 100.98%/60 = 1,6333 kmol
n(CH3)2CHCH2CH2OH = 110.96%/88 = 1,2 kmol
—> nCH3COOCH2CH2CH(CH3)2 = 1,2.75% = 0,9 kmol
—> mCH3COOCH2CH2CH(CH3)2 = 0,9.130 = 117 kg
(b) Nếu muốn thu 100 kg ester (ít hơn lượng trên), giữ nguyên hiệu suất thì cần giảm alcohol xuống.
m(CH3)2CHCH2CH2OH = 100.88/(130.75%) = 90,2564 kg
—> m(CH3)2CHCH2CH2OH 96% = 90,2564/96% = 94,0171 kg