Номер 4, страница 78, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Составьте уравнения реакций получения:

а) динитрата целлюлозы;

б) тринитроцеллюлозы.

Решение

Целлюлоза представляет собой природный полимер, структурной единицей которого является элементарное звено с формулой $[C_6H_7O_2(OH)_3]_n$. Каждое такое звено содержит три спиртовые гидроксильные группы. Реакция получения нитратов целлюлозы представляет собой этерификацию целлюлозы азотной кислотой ($HNO_3$) в присутствии концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$), которая выполняет роль катализатора и водоотнимающего агента, сдвигая равновесие в сторону образования продуктов.

а) динитрата целлюлозы

При получении динитрата целлюлозы (также известного как коллоксилин) происходит этерификация двух из трех гидроксильных групп в каждом элементарном звене целлюлозы. Эта реакция протекает при обработке целлюлозы нитрующей смесью (смесь $HNO_3$ и $H_2SO_4$) при определенных условиях, которые не приводят к полному нитрованию. В результате образуется сложный эфир целлюлозы и азотной кислоты.

Уравнение реакции получения динитрата целлюлозы:

$[C_6H_7O_2(OH)_3]_n + 2n HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} [C_6H_7O_2(OH)(ONO_2)_2]_n + 2n H_2O$

Ответ: $[C_6H_7O_2(OH)_3]_n + 2n HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} [C_6H_7O_2(OH)(ONO_2)_2]_n + 2n H_2O$

б) тринитроцеллюлозы

При получении тринитроцеллюлозы (пироксилина) происходит полная этерификация всех трех гидроксильных групп в каждом элементарном звене. Для этого используют более жесткие условия по сравнению с получением динитрата: более концентрированную нитрующую смесь и/или более продолжительное время реакции. Тринитроцеллюлоза является продуктом полного нитрования.

Уравнение реакции получения тринитроцеллюлозы:

$[C_6H_7O_2(OH)_3]_n + 3n HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} [C_6H_7O_2(ONO_2)_3]_n + 3n H_2O$

Ответ: $[C_6H_7O_2(OH)_3]_n + 3n HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} [C_6H_7O_2(ONO_2)_3]_n + 3n H_2O$