HÓA HỌC · VDC THPTQG ③ — Hóa học thực tế: Dược phẩm, thực phẩm & công nghiệp
Bài toán thực tế Chương 1: Omega-3, methyl salicylate, lên men rượu, aspirin, hydrogen hóa chất béo và paracetamol. Tập trung mô hình hóa, hiệu suất, đổi đơn…
ĐỀ NGUỒN ĐẦY ĐỦ · VDC ③
Câu 4. Sản phẩm “Now Ultra Omega-3 Fish Oil” loại 180 viên cung cấp 1000 mg fish oil/viên, trong đó có 500 mg EPA + 250 mg DHA. Một nghiên cứu theo dõi 1100 người dùng liều 750 mg EPA+DHA mỗi ngày liên tục 4 năm, coi 1 năm 365 ngày. Nhà phân phối không bán lẻ từng viên và mỗi người sử dụng riêng từng lọ. Tổng số lọ 180 viên cần cho 1100 người là bao nhiêu?
Câu 6. Salicylic acid phản ứng với methyl alcohol trong H_2SO_4 đặc tạo methyl salicylate C_8H_8O_3. Để sản xuất 15,4 triệu miếng cao dán, mỗi miếng chứa 105 mg methyl salicylate, hiệu suất phản ứng 70%, cần tối thiểu m tấn salicylic acid. Tính m, làm tròn đến hàng phần mười.
Câu 7. Cho 2,5 kg glucose chứa 20% tạp chất lên men thành rượu. Tính số mL rượu 40° thu được, biết ethanol nguyên chất có D=0,8 g/mL và trong chế biến rượu bị hao hụt 10%.
Câu 11. Aspirin được điều chế theo phản ứng (CH_3CO)_2O+HOC_6H_4COOH\to CH_3COOC_6H_4COOH+CH_3COOH. Từ 5 tấn salicylic acid có thể sản xuất tối đa x triệu viên aspirin, mỗi viên chứa 500 mg aspirin, hiệu suất 75%. Tính x, làm tròn đến hàng phần chục.
Câu 16. Salicylic acid phản ứng với acetic anhydride tạo acetylsalicylic acid (aspirin). Cho 86,4 g acetylsalicylic acid tác dụng tối đa với V lít dung dịch KOH 1 M. Tính V, làm tròn đến hàng phần trăm.
Câu 17. Hydrogen hóa chất béo lỏng để chuyển thành chất béo rắn là quá trình phá vỡ liên kết C=C thành C–C. Chất béo E chứa triglyceride X có cấu tạo như hình nguồn và các triglyceride no. Hydrogen hóa hoàn toàn 10 kg E thu tối đa 10,05 kg chất béo no. Tính phần trăm khối lượng X trong E, làm tròn đến hàng phần mười. Cấu tạo X và số liên kết C=C được LUKATO tái dựng bằng sơ đồ trong bài.
Câu 21. Paracetamol được tạo từ p-aminophenol và acetic anhydride. Để sản xuất 4530 hộp paracetamol 500 mg, mỗi hộp 10 vỉ, mỗi vỉ 10 viên, mỗi viên chứa 500 mg paracetamol, hiệu suất theo p-aminophenol 80%. Khối lượng tối thiểu m kg p-aminophenol cần dùng là bao nhiêu? Làm tròn đến hàng đơn vị.
ĐỀ BÀI GỐC — Hóa học thực tế VDC ③
7 câu nguồn về y dược, thực phẩm và công nghiệp. Mỗi câu được đưa nguyên dữ kiện vào trước phần lời giải để học sinh có thể tự làm trong chính lesson này.
Câu 4. “Now Ultra Omega-3 Fish Oil” loại 180 viên (xuất xứ Hoa Kỳ) là sản phẩm cung cấp nguồn dầu cá tinh khiết và đậm đặc. Một viên cung cấp 1000 mg Fish Oil, trong đó có 500 mg EPA + 250 mg DHA. Một nghiên cứu theo dõi 1100 người dùng liều 750 mg kết hợp EPA và DHA mỗi ngày, duy trì trong 4 năm (coi 1 năm có 365 ngày). Vậy tổng số lọ 180 viên đã bán cho 1100 người trong đợt nghiên cứu là bao nhiêu, biết nhà phân phối/cửa hàng không bán lẻ từng viên và 1100 người đều sử dụng riêng từng lọ?
Câu 6. Cho salicylic acid phản ứng với methyl alcohol có sulfuric acid làm xúc tác, thu methyl salicylate (C_8H_8O_3) dùng làm chất giảm đau. Để sản xuất 15,4 triệu miếng cao dán giảm đau khi vận động thể thao cần tối thiểu m tấn salicylic acid. Biết mỗi miếng có 105 mg methyl salicylate và hiệu suất phản ứng đạt 70%. Tính m (làm tròn đến hàng phần mười).
Câu 7. Cho 2,5 kg glucose chứa 20% tạp chất lên men thành rượu. Tính số mL rượu 40° thu được, biết ethyl alcohol nguyên chất có D=0,8 g/mL và trong quá trình chế biến rượu bị hao hụt 10%.
Câu 11. Aspirin là hợp chất giảm đau, hạ sốt, được điều chế theo phản ứng:
(CH_3CO)_2O+HOC_6H_4COOH\rightarrow CH_3COOC_6H_4COOH+CH_3COOH
Từ 5 tấn salicylic acid có thể sản xuất tối đa x triệu viên aspirin. Mỗi viên chứa 500 mg aspirin, hiệu suất phản ứng 75%. Tính x (làm tròn đến hàng phần chục).
Câu 16. Salicylic acid phản ứng với acetic anhydride tạo acetylsalicylic acid (aspirin). Cho 86,4 gam acetylsalicylic acid tác dụng tối đa với V lít dung dịch KOH 1 M. Tính V (làm tròn đến hàng phần trăm).
Câu 17. Hydrogen hóa chất béo lỏng để chuyển thành chất béo rắn là quá trình phá vỡ các liên kết C=C thành C–C. Chất béo E có chứa X (cấu tạo như hình dưới) và các triglyceride no. Hydrogen hóa hoàn toàn 10 kg E thu được tối đa 10,05 kg chất béo no. Thành phần % theo khối lượng của X trong E bằng bao nhiêu? Làm tròn đến hàng phần mười.
Câu 21. Paracetamol (acetaminophen) là hoạt chất giảm đau, hạ sốt. Giai đoạn tạo paracetamol từ p-amino phenol và acetic anhydride xảy ra theo phản ứng tỉ lệ 1:1. Để sản xuất 4530 hộp thuốc paracetamol 500 mg (mỗi hộp gồm 10 vỉ, mỗi vỉ 10 viên, mỗi viên chứa 500 mg paracetamol), cần dùng tối thiểu m kg p-amino phenol. Hiệu suất phản ứng tính theo p-amino phenol là 80%. Tính m (làm tròn đến hàng đơn vị).
LUKATO AI · REAL-WORLD CHEMISTRY · THPTQG
③ Hóa học thực tế — dược phẩm, thực phẩm & công nghiệp
Một câu “thực tế” vẫn chỉ là stoichiometry, nhưng đề bọc nó bằng liều dùng, số viên, hiệu suất, khối lượng riêng, nồng độ rượu hay phần trăm hydrogen hóa. Ta học cách bóc lớp câu chuyện để lộ ra phản ứng và tỉ lệ mol bên trong.
Liều dùng Hiệu suất Bao bì Lên men Hydrogen hóa Dược phẩm
0. Pipeline 5 tầng của mọi bài toán thực tế
Sơ đồ 01 · Từ câu chuyện về phản ứng
1. Liều dùng & bao bì — Omega-3 (Câu 4)
Câu nguồn 4 · 1100 người · 750 mg EPA+DHA/ngày · 4 năm · lọ 180 viên ĐÁP ÁN NGUỒN 9900 LỌ
Sơ đồ 02 · Timeline 4 năm → số viên → số lọ
Mỗi viên trong nguồn cung cấp đúng 500 mg EPA + 250 mg DHA = 750 mg, nên liều 750 mg/ngày tương ứng 1 viên/ngày.
- 4 năm = 4\cdot365=1460 ngày ⇒ 1460 viên/người.
- 1460/180=8,11... lọ. Không bán lẻ viên và mỗi người dùng lọ riêng ⇒ mỗi người cần 9 lọ.
- 1100\cdot9=9900 lọ.
Bẫy Không làm tròn 8,11 thành 8. Bài toán đóng gói phải làm tròn lên .
9900 lọ
2. Methyl salicylate — quy mô 15,4 triệu miếng dán (Câu 6)
Câu nguồn 6 · 105 mg/miếng · hiệu suất 70% ĐÁP ÁN NGUỒN 2,1 TẤN
Sơ đồ 03 · Dòng khối lượng sản xuất methyl salicylate
- 15,4\times10^6\cdot105 mg = 1,617\times10^9 mg = 1,617 t methyl salicylate thực tế.
- Tỉ lệ mol 1:1: m_{acid,theo\ SP}=1,617\cdot138/152.
- Hiệu suất 70% ⇒ nguyên liệu cần chia 0,70: m\approx2,10 t.
Chiều hiệu suất Từ nguyên liệu → sản phẩm thực : nhân H. Từ sản phẩm thực → nguyên liệu cần : chia H.
2,1 tấn
3. Lên men glucose → rượu 40° (Câu 7)
Câu nguồn 7 · 2,5 kg glucose chứa 20% tạp · hao hụt 10% ĐÁP ÁN NGUỒN 2875 mL
Sơ đồ 04 · Sankey từ glucose đến chai rượu 40°
m_{EtOH}=2500\cdot0,80\cdot0,90\cdot(2\cdot46/180)=920 g. V_{EtOH}=920/0,8=1150 mL. Rượu 40° có 40% thể tích ethanol ⇒ V=1150/0,40=2875 mL.
2875 mL
4. Aspirin — từ tấn nguyên liệu đến triệu viên (Câu 11 & 16)
Câu nguồn 11 · 5 t salicylic acid · hiệu suất 75% · viên 500 mg ĐÁP ÁN NGUỒN 9,8 TRIỆU VIÊN
Sơ đồ 05 · Dây chuyền aspirin
m_{asp}=5000\cdot(180/138)\cdot0,75=4891,3 kg. Mỗi viên 0,0005 kg ⇒ 4891,3/0,0005\approx9,78\times10^6 viên ⇒ 9,8 triệu viên.
9,8 triệu viên
Câu nguồn 16 · 86,4 g aspirin + KOH 1M ĐÁP ÁN NGUỒN 1,44 L
Sơ đồ 06 · Vì sao aspirin cần tối đa 3 KOH?
Ba đương lượng KOH đến từ ba “sự kiện hóa học” khác nhau, không phải vì aspirin có 3 nguyên tử O phản ứng.
n_{asp}=86,4/180=0,48 mol. Aspirin tiêu thụ tối đa 3 KOH/mol: 1 cho COOH, 1 thủy phân ester acetyl, 1 trung hòa phenol sinh ra. n_{KOH}=1,44 mol ⇒ với 1 M, V=1,44 L.
1,44 L
5. Hydrogen hóa chất béo — đọc khối lượng tăng như lượng H₂ (Câu 17)
Câu nguồn 17 · 10 kg E → tối đa 10,05 kg chất béo no ĐÁP ÁN NGUỒN 53,4%
Sơ đồ 07 · Khối lượng tăng chính là lượng H₂ gắn vào C=C
- Khối lượng tăng 0,05 kg = 50 g chính là H₂ cộng vào liên kết C=C.
- X trong hình nguồn có tổng 4 liên kết C=C, M_X=854.
- 1 mol X dùng 4 mol H₂ = 8 g H₂. Do đó m_X=50\cdot854/8=5337,5 g.
- \%m_X=5,3375/10\cdot100\%=53,375\%\approx53,4\%.
Kiểm chứng Phần triglyceride no trong E không hấp thụ H₂, nên toàn bộ 50 g tăng khối lượng phải do riêng X.
53,4%
6. Paracetamol — từ 4530 hộp về kg p-aminophenol (Câu 21)
Câu nguồn 21 · 4530 hộp · 10 vỉ/hộp · 10 viên/vỉ · 500 mg/viên · H=80% ĐÁP ÁN NGUỒN 204 kg
Sơ đồ 08 · Cascade đóng gói paracetamol
Tách hoàn toàn “đóng gói” khỏi “phản ứng hóa học”: trước hết quy mọi bao bì về kg sản phẩm, sau đó mới chạy stoichiometry.
- Tổng paracetamol: 4530\cdot10\cdot10\cdot500=226500000 mg = 226,5 kg.
- Phản ứng p-aminophenol → paracetamol tỉ lệ 1:1; M_{PAP}=109, M_{para}=151.
- Hiệu suất theo p-aminophenol 80%: m=226,5\cdot109/(151\cdot0,80)=204,375 kg.
- Làm tròn hàng đơn vị → 204 kg.
204 kg
7. Bảng chống sai chiều hiệu suất
Đang đi từ · Đến · Phép toán H
Nguyên liệu đã biết · Sản phẩm thực tế · Nhân H
Sản phẩm thực tế cần đạt · Nguyên liệu tối thiểu · Chia H
Sản phẩm lý thuyết · Sản phẩm sau hao hụt · Nhân (1-h)
Khối lượng chất tan · Khối lượng sản phẩm x% · Chia x%
Nguồn cơ sở: bộ ảnh Chương 1 do người dùng cung cấp; chuyên đề dùng câu 4,6,7,11,16,17,21. LUKATO chuyển dữ kiện thương mại/đời sống thành mô hình hóa học và kiểm tra độc lập các phép đổi đơn vị, tỉ lệ mol, hiệu suất. Tên sản phẩm xuất hiện trong nguồn chỉ được dùng như bối cảnh bài toán, không phải khuyến nghị y tế hay quảng cáo.
PHỤ LỤC · ĐỀ NGUỒN ĐẦY ĐỦ CHO VDC ③
Đọc đề trước khi xem lời giải.
Câu 4
“Now Ultra Omega-3 Fish Oil” loại 180 viên cung cấp dầu cá tinh khiết. Mỗi viên cung cấp 1000 mg Fish Oil, trong đó có 500 mg EPA + 250 mg DHA. Một nghiên cứu theo dõi 1100 người dùng liều 750 mg kết hợp EPA và DHA mỗi ngày, duy trì trong 4 năm (1 năm 365 ngày). Hỏi tổng số lọ 180 viên đã bán cho 1100 người trong nghiên cứu, biết nhà phân phối không bán lẻ từng viên và mỗi người sử dụng riêng từng lọ.
Câu 6
Salicylic acid phản ứng với methanol có H₂SO₄ làm xúc tác, thu được methyl salicylate C₈H₈O₃. Để sản xuất 15,4 triệu miếng cao dán giảm đau cần tối thiểu m tấn salicylic acid. Mỗi miếng chứa 105 mg methyl salicylate, hiệu suất phản ứng 70%. Tính m, làm tròn đến hàng phần mười.
Câu 7
Cho 2,5 kg glucose chứa 20% tạp chất lên men thành rượu. Tính số mL rượu 40° thu được, biết ethanol nguyên chất có D=0,8 g/mL và trong quá trình chế biến rượu bị hao hụt 10%.
Câu 11
Aspirin được điều chế theo phản ứng (CH_3CO)_2O + HOC_6H_4COOH \to CH_3COOC_6H_4COOH + CH_3COOH. Từ 5 tấn salicylic acid có thể sản xuất tối đa x triệu viên aspirin. Mỗi viên chứa 500 mg aspirin, hiệu suất phản ứng 75%. Tính x, làm tròn đến hàng phần chục.
Câu 16
Salicylic acid phản ứng với acetic anhydride tạo acetylsalicylic acid (aspirin). Cho 86,4 g acetylsalicylic acid tác dụng tối đa với V lít dung dịch KOH 1 M. Tính V, làm tròn đến hàng phần trăm.
Câu 17
Hydrogen hóa chất béo lỏng thành chất béo rắn là quá trình phá vỡ liên kết C=C thành C–C. Chất béo E chứa triglyceride X có tổng cộng 4 liên kết C=C trong phân tử và các triglyceride no. Hydrogen hóa hoàn toàn 10 kg E thu được tối đa 10,05 kg chất béo no. Tính % khối lượng X trong E, làm tròn đến hàng phần mười.
Câu 21
Paracetamol được tổng hợp từ p-aminophenol và acetic anhydride. Để sản xuất 4530 hộp thuốc paracetamol 500 mg (mỗi hộp 10 vỉ, mỗi vỉ 10 viên, mỗi viên chứa 500 mg paracetamol) cần dùng tối thiểu m kg p-aminophenol. Hiệu suất phản ứng theo p-aminophenol là 80%. Tính m, làm tròn đến hàng đơn vị.