Phương pháp giải bài tập xenlulozơ tác dụng với HNO3 và (CH3CO)2O

LÝ THUYẾT CẦN NHỚ

+ Xenlulozơ có phản ứng với HNO3 (H2SO4 đặc, to) và với (CH3CO)2O

${{\left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{\left( OH \right)}_{3}}\right]}_{n}}~+~nxHON{{O}_{2~}}\xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}\,{đặc},\,\,{{t}^{o}}}~{{\left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{\left( ON{{O}_{2}} \right)}_{x}}{{\left( OH \right)}_{3-x}} \right]}_{n}}~+~nx{{H}_{2}}{{O}_{{}}}$$~{{\left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{\left( OH \right)}_{3}} \right]}_{n}}~+~nx{{\left( C{{H}_{3}}CO \right)}_{2}}O~\xrightarrow{\,{{t}^{o}}}{{\left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{\left( OOCC{{H}_{3}} \right)}_{x}}{{\left( OH \right)}_{3-x}} \right]}_{n}}~+~nxC{{H}_{3}}COOH$

Ở các phương trình trên để đơn giản cho việc tính toán ta có thể bỏ qua hệ số n.

PHƯƠNG PHÁP:

Bước 1: Tính số mol các chất.

Bước 2: Viết sơ đồ (bỏ qua hệ số n)

$\begin{array}{*{20}{l}}
{\text{}}&{{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {OH} \right)}_3}\xrightarrow{{x{\mkern 1mu} HN{O_3}}}{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {ON{O_2}} \right)}_x}{{\left( {OH} \right)}_{3 - x}} + xn{H_2}O} \\
{\text{}}&{ = > {n_{{H_2}O}} = {n_{HN{O_3}}} = x.n{{\mkern 1mu} _{xenlulozo}} = x.{n_{{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {ON{O_2}} \right)}_x}{{\left( {OH} \right)}_{3 - x}}}}} \\
{\text{}}&{{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {OH} \right)}_3}\xrightarrow{{x{\mkern 1mu} {{(C{H_3}CO)}_2}O}}{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {OOCC{H_3}} \right)}_x}{{\left( {OH} \right)}_{3 - x}} + xC{H_3}COOH} \\
{\text{}}&{ = > {n_{C{H_3}COOH}} = {n_{{{(C{H_3}CO)}_2}O}} = x.n{{\mkern 1mu} _{xenlulozo}} = x.{n_{{C_6}{H_7}{O_2}{{\left( {OOCC{H_3}} \right)}_x}{{\left( {OH} \right)}_{3 - x}}}}}
\end{array}$

  • Nhận xét : Trong phản ứng của xenlulozơ tác dụng với anhiđrit axetic (có H2SO4 làm xúc tác) ta thấy số mol anhiđrit axetic phản ứng luôn bằng số mol axit axetic tạo thành.

+Nếu tỉ lệ $\frac{{{n}_{{{(C{{H}_{3}}CO)}_{2}}O}}}{{{n}_{{{\left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{(OH)}_{3}} \right]}_{n}}}}}=2$  thì sản phẩm tạo ra là [C6H7­O2(OH)(OOCCH3)2]n.

+Nếu tỉ lệ$\frac{{{n}_{{{(C{{H}_{3}}CO)}_{2}}O}}}{{{n}_{{{\left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{\text{O}}_{2}}{{\text{(O}H)}_{3}} \right]}_{n}}}}}=3$ thì sản phẩm tạo ra là [C6H7­O2(OOCCH3)3]n.

+ Nếu tỉ lệ$2<\frac{{{n}_{{{(C{{H}_{3}}CO)}_{2}}O}}}{{{n}_{{{\left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{\text{O}}_{2}}{{\text{(O}H)}_{3}} \right]}_{n}}}}}<3$ thì sản phẩm tạo ra là hỗn hợp gồm : $\left\{ \begin{align}  & {{\left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{\left( OOCC{{H}_{3}} \right)}_{3}} \right]}_{n}} \\  & {{\left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}\left( OH \right){{\left( OOCC{{H}_{3}} \right)}_{2}} \right]}_{n}} \\ \end{align} \right.$

Bước 3: Tìm yêu cầu bài toán

Các công thức sử dụng:

+ Nồng độ phần trăm: $C\%  = \frac{{{m_{ct}}}}{{{m_{{\text{dd}}}}}}.100(\% )$

+) $A\xrightarrow{H%}B$   (H là hiệu suất phản ứng)

$H\%  = \frac{{m\,{\,_{thuc.te}}}}{{m\,{\,_{ly\,thuyet}}}}.100$ hoặc $H\%  = \frac{{n\,{\,_{phan\,\,ung}}}}{{n\,{\,_{ban\,\,dau}}}}.100$.

+)$A~~\xrightarrow{{{H}_{1}}}~~~~~B~\xrightarrow{{{H}_{2}}}~~~~~C~\xrightarrow{{{H}_{3}}}D.....\,\,\,\xrightarrow{{{H}_{n}}}Z$      ( H1, H, H3...là hiệu suất từng phản ứng)

=>Hiệu suất toàn quá trình  H= H1. H2. H3 ......Hn

+) Khối lượng riêng: $d=\frac{m}{V}(g/ml)$

Luyện bài tập vận dụng tại đây!