Trả lời nhanh
Công thức đúng của xenlulozơ trinitrat là [C6H7O2(ONO2)3]n. Đây là este của xenlulozơ với axit nitric: ba nhóm –OH trong mỗi mắt xích C6H10O5 được thay bằng ba nhóm –ONO2. Vì vậy dạng [C6H7O2(NO2)3]n (hợp chất nitro) và [C6H7O3(ONO2)3]n (thừa một nguyên tử O) đều sai.
Xenlulozơ trinitrat được tạo ra như thế nào?
Xenlulozơ có công thức viết gọn là [C6H7O2(OH)3]n, nghĩa là mỗi mắt xích glucozơ còn 3 nhóm –OH tự do. Khi cho xenlulozơ tác dụng với HNO3 đặc có H2SO4 đặc làm xúc tác, các nhóm –OH này bị este hoá:
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 → [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O (H2SO4 đặc, t°)
Sản phẩm là chất rắn màu trắng, dễ cháy và nổ mạnh, dùng làm thuốc súng không khói. Nếu chỉ este hoá một phần (mono hoặc đinitrat) thì thu được chất dùng làm tơ nhân tạo, sơn, màng nhựa.
Vì sao các cách viết khác bị loại?
| Cách viết | Nhận xét |
|---|---|
| [C6H7O2(ONO2)3]n | Đúng. Phần C6H7O2 giữ nguyên khung xenlulozơ, 3 nhóm –ONO2 thay 3 nhóm –OH. |
| [C6H7O2(NO2)3]n | Sai. Nhóm –NO2 gắn trực tiếp vào C là hợp chất nitro. Phản ứng ở đây là este hoá nên N phải gắn qua nguyên tử O (–O–NO2). |
| [C6H7O3(ONO2)3]n | Sai. Phần khung có 3 nguyên tử O thay vì 2, cộng thêm 3 nhóm –ONO2 thành 12 O, trong khi chất đúng chỉ có 11 O. |
Mẹo nhớ và lỗi hay gặp
- Đếm O: trong mỗi mắt xích, 2 O (khung) + 3 × 3 O (trong 3 nhóm –ONO2) = 11 O. Công thức phân tử một mắt xích: C6H7N3O11, khối lượng 297.
- Tên “trinitrat” chỉ ba gốc nitrat (–ONO2), không phải ba nhóm nitro. Tương tự glixerol trinitrat là C3H5(ONO2)3.
- Lỗi thường gặp: viết sản phẩm là “xenlulozơ nitro”, hoặc quên hệ số 3n của HNO3 và H2O.
- Khối lượng mol mắt xích: xenlulozơ 162, xenlulozơ trinitrat 297. Tỉ lệ 162 → 297 dùng cho hầu hết bài toán.
Ví dụ tính toán
Ví dụ (tự đặt): Cần điều chế 29,7 kg xenlulozơ trinitrat với hiệu suất 90%. Tính khối lượng HNO3 cần dùng.
- Số kmol mắt xích: 29,7 : 297 = 0,1 kmol.
- HNO3 theo lí thuyết: 0,1 × 3 = 0,3 kmol, tức 0,3 × 63 = 18,9 kg.
- Do hiệu suất 90%: 18,9 : 0,9 = 21 kg HNO3.
Bài luyện tập
- Từ 16,2 kg xenlulozơ, hiệu suất 80%, thu được bao nhiêu kg xenlulozơ trinitrat?
Đáp án: 16,2 : 162 = 0,1 kmol; khối lượng lí thuyết 0,1 × 297 = 29,7 kg; thực tế 29,7 × 0,8 = 23,76 kg. - Tính phần trăm khối lượng nitơ trong xenlulozơ trinitrat.
Đáp án: %N = (3 × 14) : 297 × 100% ≈ 14,14%. - Xenlulozơ trinitrat thuộc loại hợp chất nào: nitro hay este?
Đáp án: Este (este của xenlulozơ với axit nitric), vì có liên kết C–O–N.
Câu hỏi thường gặp
Công thức của xenlulozơ trinitrat là gì?
Là [C6H7O2(ONO2)3]n, tương đương [C6H7N3O11]n, mỗi mắt xích có khối lượng 297.
Xenlulozơ trinitrat là hợp chất nitro hay este?
Là este. Nhóm –ONO2 gắn với C qua nguyên tử O, nên không phải hợp chất nitro (–NO2 gắn trực tiếp vào C).
Điều kiện phản ứng điều chế xenlulozơ trinitrat là gì?
Xenlulozơ tác dụng với HNO3 đặc, có H2SO4 đặc làm xúc tác và đun nóng nhẹ; HNO3 phải dùng dư để đạt mức thế 3 nhóm –OH.
Xenlulozơ trinitrat dùng để làm gì?
Dùng làm thuốc súng không khói vì cháy nổ mạnh và ít khói.