Номер 4, страница 160 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Составьте уравнения реакций получения:

а) динитрата целлюлозы;

б) тринитроцеллюлозы.

Решение

Целлюлоза — это природный полисахарид, макромолекулы которого состоят из остатков β-глюкозы. Формулу элементарного звена целлюлозы можно представить как $[C_6H_7O_2(OH)_3]_n$. Каждое элементарное звено содержит три свободные гидроксильные группы (–OH), которые могут вступать в реакцию этерификации (образования сложных эфиров).

Получение нитратов целлюлозы (реакция нитрования) — это взаимодействие целлюлозы с концентрированной азотной кислотой ($HNO_3$) в присутствии концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$). Серная кислота является водоотнимающим средством и катализатором. В ходе реакции гидроксильные группы замещаются на нитратные группы (–ONO$_2$). Степень этерификации (количество замещенных групп) зависит от условий реакции.

а) динитрата целлюлозы

Для получения динитрата целлюлозы (коллоксилина) необходимо, чтобы в среднем две из трех гидроксильных групп каждого элементарного звена прореагировали с азотной кислотой. При этом образуется сложный эфир целлюлозы и азотной кислоты.

Уравнение реакции:

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

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

Для получения тринитроцеллюлозы (пироксилина), которая является взрывчатым веществом, необходимо провести реакцию в более жестких условиях. Это обеспечивает полную этерификацию, то есть реакцию всех трех гидроксильных групп в каждом элементарном звене.

Уравнение реакции:

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

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