20 bài tập về điều chế xenlulozo nitrat, xenlulozo axetat có đáp án và lời giải chi tiết

Phương pháp giải:

+ Bảo toàn khối lượng

+ n_(CH3CO)2O = 3n _{xenlulozơ trinitrat}  + 2n _{xenlulozơ đinitrat}   

Lời giải chi tiết:

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: 

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

Đáp án A

Phương pháp giải:

+ Viết PTHH

+ n_{xenlulozo trinitrat} = n _xenlulozo

+ \(H\%{\text{ }} = \frac{{{m_{li\,thuyet}}}}{{m{\,_{thuc\,te}}}}.100\% \)

Lời giải chi tiết:

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3nHNO₃ \(\overset{t^o,xt}{\rightarrow}\) [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n + 3nH₂O

n _xenlulozo = n _{Xenlulozo trinitrat}

=> m _{Xenlulozo trinitrat} = \(\frac{{1\,.\,0,6\,.\,297}}{{162}}\) = 1,1 tấn

Đáp án B

Phương pháp giải:

+ Viết PTHH: C₆H₁₀O₅ + 3HNO₃ → C₆H₇O₂(NO₃)₃ + 3H₂O

+ Tính toán theo PTHH,coi giá trị n = 1 để thuận tiện cho việc tính toán

Lời giải chi tiết:

n_{xenlulozo trinitrat} = 22,275/297 = 0,075 kmol

C₆H₁₀O₅ + 3HNO₃  → C₆H₇O₂(NO₃)₃ + 3H₂O

- Tính lượng HNO₃:

Từ PTHH => n_HNO3 = 3.n_{xenlulozo trinitrat} = 0,225 kmol

m_HNO3 = 0,225.63 = 14,175 kg

m _{dd HNO3} = 14,175.(100/67,5) = 21 kg

V _{dd HNO3} = m / D = 21 / 1,5 = 14 lít

Do hiệu suất của phản ứng là H% = 75% nên lượng HNO₃ cần dùng phải nhiều hơn so với lượng tính toán:

V _{dd HNO3 cần dùng} = 14.(100/75) = 18,67 lít

- Tính lượng tinh bột:

Từ PTHH => n_C6H10O5 = n_{xenlulozo trinitrat} = 0,075 mol

=> m _{tinh bột} = 0,075.162 = 12,15 kg

Do hiệu suất của phản ứng là H% = 75% nên lượng tinh bột cần dùng phải nhiều hơn so với lượng tính toán:

m _{tinh bột cần dùng} = 12,15.(100/75) = 16,2 kg

Đáp án D

Phương pháp giải:

Bài toán hiệu suất : m_Thực  = m_LT.H%

Lời giải chi tiết:

C₆H₇O₂(OH)₃ + 3HNO₃ ->  C₆H₇O₂(NO₃)₃ + 3H₂O

   0,01                          <-                   0,01 tấn mol

=> m_{Xenlulozo(Thực)} = 1,62 tấn

=> H% = 81%

Đáp án C

Phương pháp giải:

Tính theo PTHH: C₆H₇O₂(OH)₃ + 3HNO₃ → C₆H₇O₂(NO₃)₃ + 3H₂O

Lời giải chi tiết:

n_{xenlulozo trinitrat} = 23,76/297 = 0,08 kmol

PTHH: C₆H₇O₂(OH)₃ + 3HNO₃ → C₆H₇O₂(NO₃)₃ + 3H₂O

PT:                                  0,24 kmol ←   0,08 kmol

m_HNO3 = 0,24.63 = 15,12 kg

Do phản ứng có hiệu suất nên lượng HNO₃ cần dùng lớn hơn lượng tính toán:

=> m_{HNO3 cần dùng} =  15,12.(100/90) = 16,8 kg

Đáp án A

Phương pháp giải:

+ Viết PTHH: C₆H₁₀O₅ + 3HNO₃ → C₆H₇O₂(ONO₂)₃ 

+ Tính theo PTHH

Lời giải chi tiết:

n_{Xenlulozơ trinitrat} = 29,7/297 = 0,1 (kmol)

PTHH: C₆H₁₀O₅ + 3HNO₃ → C₆H₇O₂(ONO₂)₃                    

Theo PTHH => n_HNO3 = 3n_{Xenlulozơ trinitrat} = 0,3 (kmol)

=> m_HNO3 = 0,3.63 = 18,9 kg

=> m _{dd HNO3} = 18,9.(100/96) = 19,6875 (kg)

=> V _{dd HNO3} = m/D = 19,6875/1,52 = 12,9523 (lít)

Do hiệu suất của phản ứng là 90% nên lượng HNO₃ cần dùng phải nhiều hơn lượng tính toán: 

=> V _{dd HNO3 cần dùng} = 12,9523.(100/90) = 14,39 lít

Đáp án C

Phương pháp giải:

Khối lượng 1 mắt xích là 162u → số mắt xích

Lời giải chi tiết:

Hướng dẫn giải :

Số mắt xích glucozo có trong xenlulozo là : 4860000 : 162 = 30000

Đáp án A

Phương pháp giải:

Phương pháp :

PTHH  : C₆H₇O₂(OH)₃ + 3 HNO₃→ C₆H₇O₂(NO₃)₃  + 3 H₂O

Số mol sản phẩm là số mol thực tế thu được

Lời giải chi tiết:

Hướng dẫn Giải :

n _C6H7O2(NO3)3  = 0,1 k.mol => n _HNO3 = 0,3 k.mol

=> n _{lý thuyết}  = 0,3 : 90 . 100 =  k.mol => m _HNO3 = 21 g

=> m _{dd HNO3} = 21 : 96 . 100 = 21,875 k.g

=> V dd HNO₃ = 21,875 : 1,52 = 14,39 k.ml = 14,39 lít

Đáp án B

Phương pháp giải:

Để tạo ra 1 mol xenlulozo trinitrat cần 3 mol HNO₃ nên ta tính được khối lượng HNO₃ phản ứng theo lý thuyết

Sau đấy tính khối lượng HNO₃ thực tế do H=80%

Lời giải chi tiết:

Xét phản ứng của 1 mắt xích xenlulozo.

\({C_6}{H_7}{O_2}{(OH)_3} + 3HN{O_3} \to {C_6}{H_7}{O_2}{({\text{ON}}{{\text{O}}_2})_3}(TNX) + 3{H_2}O\)

n_TNX = 178,2 : 297 = 0,6 kmol

Theo PTHH: n_HNO3 = 3n_TNX = 1,8 kmol => m_HNO3 = 1,8.63 = 113,4 kg

=> m _{dd HNO3} = \(113,4.\frac{{100}}{{67,5}}\) = 168 kg

=>  \({V_{dd{\text{ }}HN{O_3}}} = \frac{{{m_{dd\,HN{O_3}}}}}{D} = \frac{{168}}{{1,5}} = 112\,\,(l)\)

Nhưng do hao hụt của quá trình sản xuất là 20% nên hiệu suất chỉ đạt 80%. Thể tích HNO₃ thực tế đã dùng là: 

V _{dd HNO3 (tt)} = 112.(100/80) = 140 lít

Đáp án B

Phương pháp giải:

Xenlulozơ  + axitnitrit   à xenlulozơ trinitrat

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3nHNO₃ à  [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n  + 3nH₂O

      162n                   3n.63                    297n

Lời giải chi tiết:

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3nHNO₃ à  [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n  + 3nH₂O

         162n                                               297n

(tấn)     2                       =>                      3,67.0,6 = 2,2 

Đáp án D

Phương pháp giải:

Tính toán theo PTHH : C₆H₇O₂(OH)₃ + 3 HNO₃→  C₆H₇O₂(NO₃)₃ + 3 H₂O

\(H\%  = \frac{{{n_{tt}}}}{{{n_{lt}}}}.100\% \), số mol sản phẩm là số mol thực tế thu được  => tính ra số mol lý thuyết

Lời giải chi tiết:

n _{xenlulozơ trinitrat} = 29,7 : 297 = 0,1  k . mol

Theo PTHH => n _HNO3 = 0,3 mol 

\(H\%  = \frac{{{n_{tt}}}}{{{n_{lt}}}}.100\% \)=>\(90\%  = \frac{{0,3}}{{{n_{lt}}}}.100\% \) => n _{Lý thuyết}  = 1/3 k. mol

=> m _HNO3 = 1/3  . 63 = 21 kg

Đáp án B

Phương pháp giải:

Tính theo PTHH: C₆H₇O₂(OH)₃ + 3HO-NO₂ → C₆H₇O₂(O-NO₂)₃ + 3H₂O

Lời giải chi tiết:

PTHH: C₆H₇O₂(OH)₃ + 3HO-NO₂ → C₆H₇O₂(O-NO₂)₃ + 3H₂O

                                          3.63 (kg)           297 kg

                                          56,7 kg        ← 89,1 kg

Do hiệu suất đạt 90% nên lượng HNO₃ đã dùng là: 56,7.100/90 = 63 kg

Đáp án D

Phương pháp giải:

Tính theo PTHH: C₆H₇O₂(OH)₃ + 3HNO₃ \(\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}dac,{t^0}}}\) C₆H₇O₂(ONO₂)₃ + 3H₂O

\(\% H = \frac{{{m_{HN{O_3}}}{\,_{li\,thuyet}}}}{{{m_{HN{O_3}}}{\,_{thuc\,te}}}}.100\% \) với lượng HNO₃ lí thuyết là tính theo PTHH

Lời giải chi tiết:

PTHH: C₆H₇O₂(OH)₃ + 3HNO₃ \(\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}dac,{t^0}}}\) C₆H₇O₂(ONO₂)₃ + 3H₂O

Theo PT:                         186        →                    297 (kg)

Theo ĐB:                          x =?       ←                 59,4 (kg)

→ m_{HNO3 lí thuyết}  =\(\frac{{59,4 \times 186}}{{297}} = 37,8(kg)\)

Vì %H= 90% nên → m_{HNO3 thực tế}  = \(\frac{{{m_{HN{O_{3\,}}}}li\,thuyet}}{{\% H}} \times 100\%  = \frac{{37,8}}{{90\% }} \times 100\%  = 42(kg)\)

Đáp án A

Phương pháp giải:

- Viết phương trình hóa học

- Tính số mol NaOH => số mol CH₃COOH

- Lập hệ phương trình tính khối lượng xenlulozơ triaxetat và xenlulozơ điaxetat

- Tính % khối lượng từng chất

Lời giải chi tiết:

- Các PTHH:

\({{\text{[}}{C_6}{H_7}{O_2}{(OH)_3}{\text{]}}_n} + 3n{(C{H_3}CO)_2}O \to {{\text{[}}{C_6}{H_7}{O_2}{{\text{(OOCC}}{{\text{H}}_3})}_3{\text{]}}_n} + 3nC{H_3}{\text{COO}}H\)

\({{\text{[}}{C_6}{H_7}{O_2}{(OH)_3}{\text{]}}_n} + 2n{(C{H_3}CO)_2}O \to {{\text{[}}{C_6}{H_7}{O_2}{OH}{{{\text{(OOCC}}{{\text{H}}_3})}}_2{\text{]}}_n} + 2nC{H_3}{\text{COO}}H\)

- Để trung hoà 1/10 lượng axit cần 0,08 mol NaOH:

\(C{H_3}{\text{COO}}H + NaOH \to C{H_3}{\text{COONa +  }}{{\text{H}}_2}O\)

→ n_{CH3COOH (1/10 X)} = n_NaOH = 0,08 (mol).

→ n_{CH3COOH (X)} = 10.0,08 = 0,8 (mol).

Đặt khối lượng xenlulozơ triaxetat là x gam, khối lượng xenlulozơ điaxetat là y gam.

Ta có: x + y = 82,2         (1)

Khi tạo ra 288n g xenlulozơ triaxetat, thì tạo ra 3n mol CH₃COOH

Khi tạo ra x g xenlulozơ triaxetat, thì tạo ra \(\dfrac{3x}{288}\) mol CH₃COOH

Khi tạo ra 246n g xenlulozơ điaxetat thì tạo ra 2n mol CH₃COOH

Khi tạo ra y g xenlulozơ điaxetat thì tạo ra \(\dfrac{2y}{246}\) mol CH₃COOH.

=> \({n_{C{H_3}{\text{COO}}H}} = \dfrac{3x}{288}\)  + \(\dfrac{2y}{246}\) = 0,8 (2)

Giải hệ gồm phương trình (1) và (2) tìm được: x = 57,6; y = 24,6.

Xenlulozơ triaxetat chiếm \(\frac{{57,6}}{{82,2}}.100\% =70,1\%\) khối lượng.

Xenlulozơ điaxetat chiếm 100% - 70,1% = 29,9% khối lượng.

Đáp án A

Phương pháp giải:

- Tính toán theo PTHH: [C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3n HNO_{3 đặc} → [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n + 3nH₂O

- Lưu ý, lượng HNO₃ hao hụt là 30% tức là hiệu suất là 70% nên:

V_{dd HNO3 cần dùng} = V _{theo PT}.(100/70)

Lời giải chi tiết:

PTHH: [C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3n HNO_{3 đặc} → [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n + 3nH₂O

Ta có: n_{xelulozo trinitrat} = 89,1 : (297n) = 0,3/n (kmol)

Theo PTHH ta có: n_HNO3 = 0,9 kmol → m_HNO3 = 0,9 . 63 = 56,7 kg

→ m_{dd HNO3} = 56,7.100 : 67,5 = 84 (kg)

→ V_{dd HNO3} = 84 : 1,5 = 56 (lít)

Do lượng HNO₃ bị hao hụt là 30% tức là hiệu suất phản ứng đạt 70% nên thể tích dung dịch HNO₃ 67,5% thực tế cần dùng là:

V_{thực tế} = 56.(100/70) = 80 (lít)

Đáp án B

Phương pháp giải:

- Tính số mol xenlulozo trinitrat

- Viết PTHH: [C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3nHNO₃ \(\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}dac,{t^o}}}\) [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n + 3nH₂O

- Theo PTHH: \({n_{HN{O_3}}} = 3n.{n_{xenlulozo\,trinit{\rm{r}}at}}\)→ \({m_{HN{O_3}}}\)→ \({m_{dd\,HN{O_3}}}\)→ \({V_{dd}}{\,_{HN{O_3}}} = \frac{m}{D}\)

Chú ý: Phản ứng có hiệu suất.

Lời giải chi tiết:

Ta có: \({n_{xenlulozo\,\,trinit{\rm{r}}at}} = \frac{{59,4}}{{297n}} = \frac{{0,2}}{n}(kmol)\)

PTHH: [C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3nHNO₃ \(\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}dac,{t^o}}}\) [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n + 3nH₂O

Theo PTHH: \({n_{HN{O_3}}} = 3n.{n_{xenlulozo\,trinit{\rm{r}}at}} = 3n.\frac{{0,2}}{n} = 0,6(kmol)\)

→ \({m_{HN{O_3}}} = 0,6.63 = 37,8(kg)\)

→ \({m_{dd\,HN{O_3}}} = 37,8.\frac{{100}}{{63}} = 60(kg)\)

→ \({V_{dd}}{\,_{HN{O_3}}} = \frac{m}{D} = \frac{{60}}{{1,4}} = 42,857(l)\)

Do hiệu suất cả quá trình là 80% nên thể tích dung dịch HNO₃ cần dùng là:

\({V_{dd}}{\,_{HN{O_3}\,can\,dung}} = 42,857.\frac{{100}}{{80}} = 53,57(l)\)

Phương pháp giải:

Sơ đồ: (C₆H₁₀O₅)_n → 2nC₂H₅OH

Tính lượng (C₆H₁₀O₅)_n lí thuyết cần dùng theo sơ đồ (dựa vào số mol ancol)

Vì %H = 70% nên lượng xenlulozơ cần dùng phải nhiều hơn lượng lí thuyết cần dùng để

⟹ m_(C6H10O5)n thực tế  = m_(C6H10O5)n lí thuyết × 100% : % H = ?

Lời giải chi tiết:

Sơ đồ: (C₆H₁₀O₅)_n → 2nC₂H₅OH

n_C2H5OH = m_C2H5OH : M_C2H5OH = 2 : 46 = 1/23 (tấn mol)

Theo sơ đồ: n_(C6H10O5)n = 1/2 n_C2H5OH = 1/2 × 1/23 = 1/46 (tấn mol)

m_(C6H10O5)n lí thuyết = n_(C6H10O5)n × M_(C6H10O5)n = 1/46 × 162 = 81/23 (tấn)

Vì %H = 70% nên lượng xenlulozơ cần dùng phải nhiều hơn lượng lí thuyết cần dùng để

⟹ m_(C6H10O5)n thực tế  = m_(C6H10O5)n lí thuyết × 100% : % H = 81/23 × 100% : 70% ≈ 5,031 (tấn)

Đáp án A

Phương pháp giải:

+ Viết PTHH: C₆H₁₀O₅ + 3HNO₃ → C₆H₇O₂(NO₃)₃ + 3H₂O

+ Tính toán theo PTHH, bỏ qua giá trị n để thuận tiện cho việc tính toán

Lời giải chi tiết:

C₆H₁₀O₅ + 3HNO₃  → C₆H₇O₂(NO₃)₃ + 3H₂O

n_{xenlulozo trinitrat} = 26,73/297 = 0,09 kmol

Từ PTHH => n_HNO3 = 3.n_{xenlulozo trinitrat} = 0,27 kmol

m_HNO3 = 0,27.63 = 17,01 kg

m _{dd HNO3} = 17,01.(100/94,5) = 18 kg

V _{dd HNO3} = m / D = 18 / 1,5 = 12 lít

Do hiệu suất của phản ứng là H% = 60% nên lượng HNO₃ cần dùng phải nhiều hơn so với lượng tính toán:

V _{dd HNO3 cần dùng} = 12.(100/60) = 20 lít

Đáp án A

Phương pháp giải:

Phương pháp :

Viết sơ đồ tạo xenlulozơ trinitrat để tính lượng polime theo lý thuyết

Hiệu suất  phản ứng là 90% nên m= m_lt . 90 :100

Lời giải chi tiết:

Lời giải

   16,2 tấn               →    16,2 : 162.297.0,9 =26,73 mol

Đáp án B

Phương pháp giải:

Viết PTHH và tính toán theo PTHH:

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

Lời giải chi tiết:

m _xenlulozo = 32,4.50% = 16,2 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

Đáp án A