Bài tập xenlulozơ tác dụng với HNO3 và (CH3CO)2O

+ n_xenlulozo = 1mol

$ + {n_{{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {ON{O_2}} \right)}_3}}} = {n_{xenlulozo}} = 1mol =  > {m_{{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {ON{O_2}} \right)}_3}}}_{lt} = 297g$

$ + H\%  = \frac{{{m_{tt}}}}{{{m_{lt}}}}.100\%  = \frac{{237,6}}{{297}}.100\%  = 80\% $

n_{xenlulozo trinitrat} = 0,1 (mol)

        C₆H₇O₂(OH)₃   +    3HNO₃    →  C₆H₇O₂(ONO₂)₃  + 3H₂O

${{n}_{HN{{O}_{3}}}}=\text{ }3{{n}_{{{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{\left( ON{{O}_{2}} \right)}_{3}}}}~=\text{ }3.01\text{ }=\text{ }0,3\text{ }\left( mol \right)$

$\begin{array}{l}H = 90\%  =  > {n_{HN{O_3}\,tt}} = \frac{{{n_{HN{O_3}}}}}{{H\% }} = \frac{{0,3}}{{0,9}} = \frac{1}{3}mol\\ =  > {m_{HN{O_3}}} = \frac{1}{3}.63 = 21g\end{array}$

n _{xenlulozơ trinitrat} = 0,15kmol

C₆H₇O₂(OH)₃   +    3HNO₃    →  C₆H₇O₂(ONO₂)₃  + 3H₂O

$ =  > {\rm{ }}{n_{HN{O_3}}} = {\rm{ }}3{n_{xenlulozo{\rm{ }}trinitrat}} = 0,45kmol =  > {m_{HN{O_3}}} = 28,35kg$

Vì lượng HNO₃ hao hụt 20% => H= 80%.

$ =  > m{\,_{thuc\,te}}{\rm{ }} = \frac{{{m_{li\,thuyet}}}}{{\% H}} = \frac{{28,35}}{{0,8}} = \frac{{567}}{{16}}kg$

$  C\%  = \frac{{{m_{ct}}}}{{{m_{{\rm{dd}}}}}}.100\%  =  > {m_{{\rm{dd}}}} = \frac{{{m_{ct}}}}{{C\% }}$

$  d = \frac{m}{V} =  > V = \frac{m}{d} = \frac{{{m_{Ct}}}}{{C\% }}.\frac{1}{d} = \frac{{567}}{{16}}.\frac{1}{{67,5\% .1,5}} = 35lit$

${n_{{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {OH} \right)}_3}}} = {\rm{ }}0,{\rm{ }}1$

 PTHH:C₆H₇O₂(OH)₃   +    3HNO₃→   C₆H₇O₂(ONO₂)₃  + 3H₂O  

$ =  > {\rm{ }}{n_{xenlulozơ\,{\rm{ }}trinitrat}} = {\rm{ }}{n_{xenlulozơ}} = 0,1 =  > {m_{xenlulozơ{\rm{ }}trinitrat}} = 29,7\,tấn $

Vì H = 90%

$ =  > m{\,_{xenlulozơ\,trinitrat\,thu\,được}} = {m_{xenlulozơ\,trinitrat}}.H\%  = 29,7.0,9 = 26,73\,tấn$

$\begin{array}{l} + {\rm{ }}{n_{xenlulozo}}{\rm{ }} = \frac{{340,1}}{{162}}kmol\\{n_{HN{O_3}}} = \frac{{420}}{{63}} = \frac{{20}}{3}kmol\end{array}$

+ C₆H₇O₂(OH)₃   +    3HNO₃  →   C₆H₇O₂(ONO₂)₃  + 3H₂O  (1)

Ta có$\frac{{\frac{{340,1}}{{162}}}}{1}$<         $\frac{{\frac{{420}}{{63}}}}{3}$

=> Vậy xenlulozơ phản ứng hết, HNO₃ dư

$\begin{align}& +{{n}_{xenlulozo\text{ }trinitrat}}=\text{ }{{n}_{xenlulozo~~}}=\frac{340,1}{162}kmol \\ & =>{{m}_{xenlulozo\text{ }trinitrat}}=\frac{340,1}{162}.297kg \\ \end{align}$ 

+ Sự hao hụt trong quá trình sản xuất là 20% => H = 80%

\( =  > {m_{xenlulozo\,trinitrat}} = {m_{xenlulozo{\rm{ }}trinitrat}}.H\%  = \frac{{340,1}}{{162}}.297.80\%  = 498,81kg \approx 0,5\tan \)

+Công thức tổng quát của este axetat: C₆H₇O₂(OOCCH₃)_x (OH)_3-x

$ + {n_{C{H_3}COOH}} = 0,08mol$

$\begin{array}{l} + \,{n_{C{H_3}COOH}} = x.{n_{{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {OOCC{H_3}} \right)}_x}{{\left( {OH} \right)}_{3 - x}}}}\\ =  > 0,08 = x.\frac{{9,84}}{{162 + 42x}}\\ =  > 0,08(162 + 42x) = 9,84x\\ =  > x = 2\end{array}$

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3n(CH₃CO)₂O → [C₆H₇O₂(CH₃COO)₃]_n  + 3nCH₃COOH

       a                                                                      a                                3a

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 2n(CH₃CO)₂O → [C₆H₇O₂(OH)(CH₃COO)₂]_n  + 2nCH₃COOH

       b                                                                      b                                2b

$\left\{ \begin{array}{l}{n_{C{H_3}COOH}} = 3a + 2b = \,\,0,11\\m{\,_{muoi}} = 288a + 246b = \,11,1\end{array} \right. =  > \,\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a = 0,03\,\,(mol)}\\{b = 0,01\,\,(mol)}\end{array}} \right.$

% xenlulozơ triaxetat = [(0,03. 288):11,1].100% =77,84%

% xenlulozơ điaxetat = 100% - 77,84% = 22,16%

n_CH3COOH = n_NaOH = 0,5. 0,1 = 0,05 (mol)

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3n(CH₃CO)₂O → [C₆H₇O₂(CH₃COO)₃]_n  + 3nCH₃COOH

       a                                                                      a                                3a

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 2n(CH₃CO)₂O → [C₆H₇O₂(OH)(CH₃COO)₂]_n  + 2nCH₃COOH

       b                                                                      b                                2b

$\left\{ \begin{array}{l}{n_{C{H_3}COOH}} = 3a + 2b = \,\,0,05\\{m_{muoi}} = 288a + 246b = \,5,34\end{array} \right. =  > \,\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a = 0,01\,(mol)}\\{b = 0,01\,\,(mol)}\end{array}} \right.$

m _{xenlulozơ triaxetat} = 0,01.288 = 2,88 (g)

=> m _{xenlulozơ điaxetat} = 5,34 – 2,88 = 2,46 (g)

n_CH3CHOOH = 18 : 60 = 0,3 (mol)

C₆H₇O₂(OH)₃ + 3(CH₃CO)₂O → C₆H₇O₂(OCOCH₃)₃ + 3CH₃COOH

                                                                     a      →       3a

C₆H₇O₂(OH)₃ + 2(CH₃CO)₂O → C₆H₇O₂(OCOCH₃)₂(OH) + 2CH₃COOH

                                                                   b        →        2b

Ta có: 

\(\left\{ \begin{array}{l}{n_{C{H_3}{\rm{COO}}H}} = 3a + 2b = 0,3\\{m_X} = 288a + 246b = 33,66\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a = 0,04(mol)}\\{b = 0,09(mol)}\end{array} \Rightarrow a:b = 4:9} \right.\)

m _xenlulozo = 32,4.50% = 10,7 tấn

C₆H₇O₂(OH)₃ + 3HO-NO₂ → C₆H₇O₂(ONO₂)₃ + 3H₂O

162                                               297

16,2                    →                      29,7                     (tấn)

Do hiệu suất đạt 90% nên khối lượng thuốc súng thu được thực tế là:

29,7.90% = 26,73 tấn

m_{dd HNO3} = 5000.1,4 = 7000 gam => n_HNO3 = 7000.0,68: 63 = 75,56 mol

PTHH: C₆H₇O₂(OH)₃ + 3HONO₂ → C₆H₇O₂(NO₃)₃ + 3H₂O

Theo PTHH: n_{thuốc súng LT} = 1/3 n_HNO3 = 25,18 mol

=> n_{Thực tế} = n_LT.90% = 22,67 mol

=> m_{Thuốc súng} = 22,67.297 = 6732 gam = 6,7 kg (gần nhất với giá trị 6,5 kg)