Bài tập điều chế Cellulose Trinitrate lớp 12 (có lời giải)

Khi nghiên cứu về tính chất hóa học và ứng dụng của cellulose, nhóm học sinh dự đoán: "Cellulose có thể chuyển thành một hợp chất dễ cháy, không tạo khói bằng cách phản ứng với hỗn hợp acid HNO$_{3}$ đặc và H$_{2}$SO$_{4}$ đặc". Từ đó, học sinh tiến hành thí nghiệm:

• Bước 1: Cho khoảng 5 mL dung dịch HNO$_{3}$ đặc vào cốc thuỷ tinh (loại 100 mL) ngâm trong chậu nước đá. Thêm từ từ khoảng 10 mL dung dịch H$_{2}$SO$_{4}$ đặc vào cốc và khuấy đều. Sau đó, lấy cốc thuỷ tinh ra khỏi chậu nước đá, thêm tiếp một nhúm bông vào cốc và dùng đũa thuỷ tinh ấn bông ngập trong dung dịch.

• Bước 2: Ngâm cốc trong chậu nước nóng khoảng 10 phút. Để nguội, lấy sản phẩm thu được ra khỏi cốc, rửa nhiều lần với nước lạnh (đến khi nước rưa không làm đổi màu quỳ tím), sau đó rửa lại bằng dung dịch NaHCO$_{3}$ loãng.

• Bước 3: Ép sản phẩm giữa hai miếng giấy lọc để hút nước và làm khô tự nhiên. Sau đó, để sản phẩm lên đĩa sứ rồi đốt cháy sản phẩm.

Trong các phát biểu sau, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

Cho 16,2 tấn cellulose phản ứng với dung dịch HNO$_{3}$ đặc dư (có H$_{2}$SO$_{4}$ đặc làm xúc tác) để sản xuất cellulose trinitrate. Trong các phát biểu sau, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

(Biết nguyên tử khối: C=12, H=1, O=16, N=14)

Cellulose trinitrate dùng để chế tạo thuốc súng không khói. Phản ứng điều chế cellulose trinitrate được thực hiện theo phương trình hóa học sau:

${[C{}_{6}H{}_{7}O{}_{2}{(OH)}_{3}]}_{n}+\ 3nHNO{}_{3}\overset{{H}_{2}S{O}_{4}\ ,\ \ {t}^{o}}{\rightarrow }{[C{}_{6}H{}_{7}O{}_{2}{(ONO{}_{2})}_{3}]}_{n}+3nH{}_{2}O$

Giả sử hiệu suất của phản ứng đạt 75%. Từ 1 tấn cellulose có thể điều chế được bao nhiêu tấn cellulose trinitrate (Làm tròn kết quả đến hàng phần trăm)?

Cellulose tác dụng với acetic anhydride thu được cellulose triacetate theo phương trình sau:

${\text{[}{\text{C}}_{\text{6}}{\text{H}}_{\text{7}}{\text{O}}_{\text{2}}{\text{(}\text{O}\text{H}\text{)}}_{\text{3}}\text{]}}_{\text{n}}\ \text{+}\ \text{3}\text{n}{\text{(}\text{C}{\text{H}}_{\text{3}}\text{C}\text{O}\text{)}}_{\text{2}}\text{O}\rightarrow _{}^{}{\text{[}{\text{C}}_{\text{6}}{\text{H}}_{\text{7}}{\text{O}}_{\text{2}}{\text{(}\text{O}\text{C}\text{O}\text{C}{\text{H}}_{\text{3}}\text{)}}_{\text{3}}\text{]}}_{\text{n}}\text{+}\text{3}\text{n}\text{C}{\text{H}}_{\text{3}}\text{C}\text{O}\text{O}\text{H}$

Khi sử dụng cellulose của bông thì hiệu suất phản ứng đạt 91% tính theo cellulose. Tính số kg tơ acetate chứa 90% khối lượng cellulose triacetate tạo thành từ 1,0 tấn bông chứa 99,0% cellulose (coi các tạp chất trong bông không sinh ra cellulose triacetate, làm tròn kết quả đến hàng đơn vị và chỉ làm tròn ở phép tính cuối cùng).