Номер 32, страница 163 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.32. Какая масса целлюлозы требуется для получения 356,4 кг тринитроцеллюлозы?

Дано:

$m(\text{тринитроцеллюлозы}) = 356,4 \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{целлюлозы}) - ?$

Решение:

Тринитроцеллюлозу (тринитрат целлюлозы) получают реакцией этерификации целлюлозы с азотной кислотой в присутствии серной кислоты. Реакция протекает по трем гидроксильным группам каждого элементарного звена целлюлозы. Упрощенное уравнение реакции для элементарных звеньев полимеров:

$[C_6H_7O_2(OH)_3]_n + 3n HNO_3 \rightarrow [C_6H_7O_2(ONO_2)_3]_n + 3n H_2O$

Для решения задачи рассчитаем молярные массы элементарных звеньев целлюлозы и тринитроцеллюлозы, используя атомные массы: $C=12$, $H=1$, $O=16$, $N=14$.

1. Молярная масса элементарного звена целлюлозы, брутто-формула которого $C_6H_{10}O_5$:

$M(\text{целлюлозы}) = 6 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 5 \cdot 16 = 72 + 10 + 80 = 162 \text{ г/моль}$

2. Молярная масса элементарного звена тринитроцеллюлозы, брутто-формула которого $C_6H_7N_3O_{11}$:

$M(\text{тринитроцеллюлозы}) = 6 \cdot 12 + 7 \cdot 1 + 3 \cdot 14 + 11 \cdot 16 = 72 + 7 + 42 + 176 = 297 \text{ г/моль}$

Согласно уравнению реакции, из одного моля звеньев целлюлозы ($162 \text{ г}$) образуется один моль звеньев тринитроцеллюлозы ($297 \text{ г}$). Это означает, что количества веществ ($\nu$) целлюлозы и полученной из нее тринитроцеллюлозы равны. Соотношение масс и молярных масс будет следующим:

$\nu(\text{целлюлозы}) = \nu(\text{тринитроцеллюлозы})$

$\frac{m(\text{целлюлозы})}{M(\text{целлюлозы})} = \frac{m(\text{тринитроцеллюлозы})}{M(\text{тринитроцеллюлозы})}$

Обозначим искомую массу целлюлозы через $x$. Так как соотношение масс не зависит от выбранных единиц (граммы или килограммы), можем подставить значения в килограммах:

$\frac{x}{162} = \frac{356,4}{297}$

Отсюда находим $x$:

$x = \frac{356,4 \cdot 162}{297} = 194,4 \text{ кг}$

Ответ: для получения 356,4 кг тринитроцеллюлозы требуется 194,4 кг целлюлозы.