Để sản xuất m tấn xà phòng (có chứa 75% khối lượng là muối sodium của acid béo, còn lại là chất độn), người ta xà phòng hóa hoàn toàn 1 tấn chất béo trung tính bằng dung dịch chứa 150 kg NaOH vừa đủ. Xác định giá trị m. (Kết quả được lấy đến hàng phần trăm).
Lời giải chi tiết
Để sản xuất xà phòng, người ta sử dụng phản ứng xà phòng hóa, trong đó chất béo trung tính (chứa các triglyxerit) phản ứng với NaOH tạo ra muối sodium của acid béo (xà phòng) và glycerol.
Phương trình tổng quát của phản ứng là:
\[ RCOOR' + 3\text{NaOH} \rightarrow 3\text{RCOONa} + \text{C}_3\text{H}_8\text{O}_3 \]
Ta có thông tin: 1 tấn chất béo trung tính phản ứng vừa đủ với 150 kg NaOH.
- Phân tử khối của NaOH là 40 g/mol, nên số mol của NaOH là:
\[ n(\text{NaOH}) = \frac{150000}{40} = 3750 \text{ mol} \]
Từ phương trình hóa học, ta thấy tỷ lệ mol giữa NaOH và RCOONa (muối sodium của acid béo) là 1:1.
Vậy cũng có 3750 mol muối sodium được tạo thành.
- Giả sử M là khối lượng mol trung bình của muối sodium acid béo (vì không biết chính xác loại acid béo nào nên coi trung bình).
Khối lượng muối sodium của acid béo (xà phòng) tạo thành là:
\[ m(\text{RCOONa}) = 3750 \times M \]
Theo đề bài, m tấn xà phòng chứa 75% khối lượng là muối sodium của acid béo, còn lại là chất độn, nên:
\[ 0,75m = \frac{3750M}{1000} \]
\[ \Rightarrow m = \frac{3750M}{0,75 \times 1000} \]
\[ \Rightarrow m = \frac{3750M}{750} = 5M \]
Để xác định giá trị chính xác của m, cần biết khối lượng mol của loại muối sodium acid béo cụ thể. Cho rằng M trung bình của muối sodium khoảng 290 g/mol (giả sử với muối sodium của một acid béo điển hình).
Thay M = 290 vào:
\[ m = 5 \times 290 = 1450 \text{ kg} = 1,45 \text{ tấn} \]
Vậy giá trị của m là 1,45.
Chú ý khi giải
- Khi giải bài toán này, cần hiểu rõ bản chất của phản ứng và vai trò của từng thành phần trong quá trình xà phòng hóa.
- Khối lượng mol trung bình của muối sodium của acid béo cần được ước lượng phù hợp để có kết quả chính xác hơn.
- Đọc kỹ đề bài để thấy rằng tỉ lệ % khối lượng trong xà phòng đã bao gồm chất độn tạo bọt xà phòng không phản ứng trong đó.