Năm 1960, các nhà hóa học tại BASF đã phát triển carbonyl hóa metanol thành acetic

Năm 1960, các nhà hóa học tại BASF đã phát triển carbonyl hóa metanol thành acetic acid.

$C{{H}_{3}}OH+CO\xrightarrow{catalyst}C{{H}_{3}}COOH$

Quy trình Monsanto

Công ty Monsanto đã giới thiệu một hệ thống xúc tác mới vào năm 1966. Bây giờ nó được gọi là quá trình acetic acid Monsanto, hoạt động ở khoảng 180^oC, dưới áp suất CO khoảng 40 atm, sử dụng chất xúc tác rhodium. Hơn sáu triệu tấn acetic acid được sản xuất hàng năm.

Hệ thống xúc tác chứa nguồn rhodium (ví dụ: RhCl₃, hoặc [RhCl(CO)(PPh₃)₂]) và các ion iodide (HI). Chất xúc tác hoạt động là cis-[Rh(CO)₂I₂]^–.

Quy trình Monsanto bao gồm ba phản ứng/chu kỳ kết hợp. Các chu trình (i) và (iii) là phi kim loại và (ii) là kim loại hữu cơ.

(i) HI chuyển đổi MeOH sang MeI.

$MeOH+HI\xrightarrow{{}}MeI+{{H}_{2}}O(1)$

(ii) Carbonyl hóa xúc tác của MeI thành MeCOI bằng chất xúc tác [Rh (CO)₂I₂]^– .

$MeI+CO\xrightarrow{{}}MeCOI(2)$

(iii) Thủy phân MeCOI để tạo ra MeCO2 H và HI.

$MeCOI+{{H}_{2}}O\xrightarrow{{}}MeC{{O}_{2}}H+HI(3)$

Phản ứng tổng thể thu được bằng cách cộng các phương trình (1), (2) và (3), cho

$MeOH+CO\xrightarrow{{}}MeCOOH$

Chúng ta hãy xem xét quá trình carbonyl hóa xúc tác hoàn chỉnh liên quan đến chất xúc tác hoạt động cis-[Rh(CO)₂I²]– . Chu trình xúc tác đầy đủ được đề xuất được đưa ra trong sơ đồ 1.

Sơ đồ 1. Chu trình xúc tác kết hợp cho Quy trình Monsanto

Quy trình Cativa được phát triển bởi BP Chemicals vào năm 1996, và quy trình này dựa trên hệ thống xúc tác có chứa iridi và ruthenium. Chất xúc tác hoạt động là anion cis-[Ir(CO)₂I₂]^–. Cả hai quy trình của Monsanto và Cativa đều rất giống nhau, chúng có thể sử dụng cùng một nhà máy hóa chất. Các nghiên cứu ban đầu của Monsanto đã chỉ ra iridium ít hoạt động hơn rhodium đối với quá trình carbonyl hóa metanol để tạo ra acetic acid. Tuy nhiên, nghiên cứu sau đó cho thấy chất xúc tác iridium có thể được thúc đẩy bởi ruthenium, và sự kết hợp này dẫn đến một hệ thống xúc tác vượt trội hơn so với các hệ thống dựa trên rhsodium. Chu trình xúc tác được đề xuất khá giống với chu trình được hiển thị trong sơ đồ 1. Quá trình Cativa sử dụng ít nước hơn trong hỗn hợp phản ứng và giảm sự hình thành các sản phẩm phụ, do đó, nó làm giảm chi phí sản xuất.

Tổng hợp alhydride acetic

Về mặt công nghiệp, alhydride acetic được sản xuất bằng cách carbonyl hóa methyl acetate trong một quá trình rất giống với tổng hợp acetic acid Monsanto. MeCO₂Me được sử dụng thay cho metanol như một nguồn methyl iodide. Rh(III)iodide là tiền chất xúc tác. LiI được sử dụng thay vì HI để tạo MeI.

Vì alhydride acetic dễ dàng thủy phân, toàn bộ quá trình được tiến hành trong điều kiện khan trái ngược với tổng hợp acetic acid Monsanto.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Nhận biết

Trong quy trình Monsanto, kim loại được sử dụng làm chất xúc tác chính là

A. iridium (Ir).

B. ruthenium (Ru).

C. rhodium (Rh).

D. platinum (Pt).

Đáp án đúng là: C

Xem lời giải

Câu hỏi:827146

Phương pháp giải

Dựa vào thông tin bài đọc, xác định chất xúc tác được sử dụng trong quy trình Monsanto.

Giải chi tiết

Monsanto dùng hệ xúc tác Rh–I; Cativa dùng hệ Ir–Ru

⟹ Rhodium là kim loại được sử dụng làm chất xúc tác chính.

Đáp án cần chọn là: C

Câu hỏi số 2:

Nhận biết

Trong quá trình tổng hợp acetic acid theo quy trình Monsanto, có bao nhiêu phức chất của kim loại được hình thành?

Đáp án:

Đáp án đúng là: 4

Xem lời giải

Câu hỏi:827147

Phương pháp giải

Dựa vào sơ đồ quy trình Monsanto, xác định các phức chất được hình thành.

Giải chi tiết

Trong quá trình tổng hợp acetic acid theo quy trình Monsanto, có 4 phức chất của kim loại được hình thành.

Đáp án cần điền là: 4

Câu hỏi số 3:

Thông hiểu

Phản ứng nào dưới đây chỉ xuất hiện trong quá trình Cativa?

A. $C{{H}_{3}}OH+HI\xrightarrow{{}}C{{H}_{3}}I+{{H}_{2}}O$.

B. $C{{H}_{3}}COOC{{H}_{3}}+LiI\xrightarrow{Rh{{I}_{3}}}C{{H}_{3}}I+C{{H}_{3}}COOLi$

C. $C{{H}_{3}}I+CO\xrightarrow{{}}C{{H}_{3}}COI$

Đáp án đúng là: C

Xem lời giải

Câu hỏi:827148

Phương pháp giải

Dựa vào thông tin bài đọc xác định các phản ứng xảy ra trong quá trình Cativa.

Giải chi tiết

Quy trình Monsant: $C{{H}_{3}}OH+HI\xrightarrow{{}}C{{H}_{3}}I+{{H}_{2}}O$

Quá trình Cativa: . MeCO₂Me được sử dụng thay cho metanol như một nguồn methyl iodide. Rh (III) iodide là tiền chất xúc tác. LiI được sử dụng thay vì HI để tạo MeI.

$C{{H}_{3}}COOC{{H}_{3}}+LiI\xrightarrow{Rh{{I}_{3}}}C{{H}_{3}}I+C{{H}_{3}}COOLi$

Đáp án cần chọn là: C

Câu hỏi số 4:

Vận dụng

Phát biểu nào dưới đây đúng về vai trò của quá trình Monosanto và Cativa?

A. Góp phần tăng hiệu suất tổng hợp acetic acid so với phương pháp caarbonyl hoá methanol ban đầu.

B. Giảm phát thải lượng khí CO trong khí quyển do được sử dụng hiệu quả hơn trong phản ứng.

C. Tận dụng được sản phẩm phụ từ quá trình công nghiệp khác như methanol và CO.

D. Làm tăng đáng kể lượng khí CO₂ sinh ra, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.

Đáp án đúng là: A; B

Xem lời giải

Câu hỏi:827149

Phương pháp giải

Dựa vào thông tin bài đọc xác định vai trò, ứng dụng của quá trinhg Monosanto và Cativa.

Giải chi tiết

a) đúng.

b) đúng.

c) sai, vì về bản chất không tận dụng sản phẩm phụ mà dùng methanol là nguyên liệu chính.

d) sai, vì qua trình không phát thải CO₂.

Đáp án cần chọn là: A; B

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

Cho biết các phát biểu sau về quy trình Monsanto và Cativa đúng hay sai?

	Đúng	Sai
a) Phản ứng tổng hợp quy trình Cativa: $C{{H}_{3}}COOC{{H}_{3}}+CO+{{H}_{2}}O\xrightarrow{catalyst}2C{{H}_{3}}COOH$.
b) 2 quy trình xảy ra đều cần sự có mặt của các kim loại chuyển tiếp.
c) So với quy trình Monsanto, quy trình Cativa hoạt động ở nhiệt độ và áp suất thấp hơn.
d) Quy trình Monsanto sử dụng ít nước hơn trong quá trình tổng hợp acetic acid.

Đáp án đúng là: Đ; Đ; S; S

Xem lời giải

Câu hỏi:827150

Phương pháp giải

Dựa vào thông tin bài đọc xác định đặc điểm của các quy trình Monsanto và Cativa.

Tổng hợp các phương trình phản ứng.

Giải chi tiết

a) đúng, vì các phản ứng xảy ra trong quy trình Cativa:

Giai đoạn 1: $C{{H}_{3}}COOC{{H}_{3}}+HI\xrightarrow{{}}C{{H}_{3}}I+C{{H}_{3}}COOLi$

Giai đoạn 2: $C{{H}_{3}}I+CO\xrightarrow{{}}C{{H}_{3}}COI$

Giai đoạn 3: $C{{H}_{3}}I+{{H}_{2}}O\xrightarrow{{}}C{{H}_{3}}COOH+HI$

$C{{H}_{3}}COOLi+HI\xrightarrow{{}}C{{H}_{3}}COOH+LiI$

⟹ Phản ứng tổng hợp:

$C{{H}_{3}}COOC{{H}_{3}}+CO+{{H}_{2}}O\xrightarrow{catalyst}2C{{H}_{3}}COOH$

b) đúng.

c) sai, vì hai quá trình xảy ra ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tương tự nhau.

d) sai, vì quy trình Cativa sử dụng ít nước hơn.

Đáp án cần chọn là: Đ; Đ; S; S

Câu hỏi số 6:

Thông hiểu

Ghép các bước phản ứng trong chu trình Monsanto với bản chất phản ứng hoá học tương ứng.

1. $MeOH+HI\xrightarrow{{}}MeI+{{H}_{2}}O$

2. $MeI+CO\xrightarrow{{}}MeCOI$

3. $MeCOI+{{H}_{2}}O\xrightarrow{{}}MeC{{O}_{2}}H+HI$

Đáp án đúng là: 1-a; 2-c; 3-b

Xem lời giải

Câu hỏi:827151

Phương pháp giải

Một số phản ứng hoá học hữu cơ.

Giải chi tiết

(1) $MeOH+HI\xrightarrow{{}}MeI+{{H}_{2}}O$ ⟹ (a) Phản ứng thế halogen

(2) $MeI+CO\xrightarrow{{}}MeCOI$ ⟹ (c) Phản ứng carbonyl hoá

(3) $MeCOI+{{H}_{2}}O\xrightarrow{{}}MeC{{O}_{2}}H+HI$ ⟹ (b) Phản ứng thuỷ phân

Đáp án: 1 – a, 2 – c, 3 - b

Đáp án cần chọn là: 1-a; 2-c; 3-b

Câu hỏi số 7:

Vận dụng

Giả sử trong một nhà máy, 6,0 triệu tấn CH₃COOH được sản xuất mỗi năm bằng quy trình Monsanto. Nếu hiệu suất phản ứng đạt 95%, Khối lượng CO cần thiết (tấn) cho quá trình là _____.(biết nguyên tử khối của H, C, O lần lượt là 1 amu; 12 amu; 16 amu)

Đáp án:

Đáp án đúng là: 2,95

Xem lời giải

Câu hỏi:827152

Phương pháp giải

$MeOH+CO\xrightarrow{{}}MeCOOH$

Tính theo phương trình phản ứng

Giải chi tiết

$MeOH+CO\xrightarrow{{}}MeCOOH$

$\begin{array}{l} {n_{CH_{3}COOH} = \dfrac{6.10^{6}.10^{3}}{60} = 1.10^{8}(mol)} \\ \left. n_{CO(LT)} = \dfrac{1.10^{8}}{95\%} = 1,053.10^{8}(mol)\Rightarrow m_{CO} = 1,053.10^{8}.28.10^{- 6} = 2,95 \right. \end{array}$

Đáp án cần điền là: 2,95

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.