Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Cellulose (Hóa học Lớp 12)

Đáp án D

$$C_6{H}_7{O}_2(OH{)}_3+3HN{O}_3\to C_6{H}_7{O}_2(N{O}_3{)}_3+3H_{2}O$$

3.63297

$$\frac{59,\mathrm{4.3.63}}{297.0,8}=47,25kg\leftarrow \underline{\underline{H=80\%}}-59,4kg$$

$$m_{ddHN{O}_3}=\frac{47,25}{0,63}=75(kg)$$

→ $V=\frac{m}{D}=\frac{75.1000}{1,4}=53571(ml)=53,571(lit)$

→ Chọn đáp án D.

(AI giải đề cho tôi)
Phản ứng nitro hóa xenlulozơ: [C6H7O2(OH)3] + 3HNO3 → [C6H7O2(ONO2)3] + 3H2O. Khối lượng mol xenlulozơ 162 g/mol, xenlulozơ trinitrat 297 g/mol. Hiệu suất 90% nên lượng trinitrat lý thuyết = 297/0,9 = 330 kg, tức n = 330000/297 = 1111,11 mol. Khối lượng HNO3 cần dùng (lý thuyết, trùng với lượng thực vì HNO3 tính theo phản ứng): m = 1111,11 × 3 × 63 = 210000 g = 210 kg. (Xenlulozơ cần: 1111,11 × 162 = 180 kg = a.) Vậy m = 210 kg, khớp đáp án B của đề.

a) Sai. Trong mỗi mắt xích $C_6{H}_{10}{O}_5$ của cellulose có ba nhóm hydroxyl tự do. Tuy nhiên, các nhóm này không tạo phức xanh lam với $Cu(OH{)}_2$ trong kiềm ở nhiệt độ thường như một số polyalcohol có nhóm $-OH$ kề nhau. Cellulose có thể hòa tan trong thuốc thử Schweizer ($Cu(OH{)}_2$ trong ammonia), nhưng đó là điều kiện khác.
b) Sai. Công thức phân tử của cellulose là ${\left(C_6{H}_{10}{O}_5\right)}_n$. Khối lượng mol một mắt xích là $162\text{g/mol}$; khối lượng mol phân tử cellulose là $162n\text{g/mol}$, không phải 162.
c) Đúng. Cellulose có thể thủy phân thành glucose rồi lên men để tạo ethanol. Cellulose còn dùng điều chế cellulose nitrate, thành phần của thuốc súng không khói.
d) Sai. Diacetate: $C_{10}{H}_{14}{O}_7$, $M=246$; Triacetate: $C_{12}{H}_{16}{O}_8$, $M=288$. Gọi $w$ là phần khối lượng triacetate: $$w\times \frac{144}{288}+(1-w)\times \frac{120}{246}=0,49875\Rightarrow w=0,8975.$$ $$\%m_O=100\left(0,8975\times \frac{128}{288}+0,1025\times \frac{112}{246}\right)=44,56\%.$$ Vậy kết quả đúng là khoảng 44,56% oxygen, không phải 34,64%.
Kết luận Câu 1: a) Sai; b) Sai; c) Đúng; d) Sai.
a) Sai. Trong mỗi mắt xích $C_6{H}_{10}{O}_5$ của cellulose có ba nhóm hydroxyl tự do. Tuy nhiên, các nhóm này không tạo phức xanh lam với $Cu(OH{)}_2$ trong kiềm ở nhiệt độ thường như một số polyalcohol có nhóm $-OH$ kề nhau. Cellulose có thể hòa tan trong thuốc thử Schweizer ($Cu(OH{)}_2$ trong ammonia), nhưng đó là điều kiện khác.
b) Sai. Công thức phân tử của cellulose là ${\left(C_6{H}_{10}{O}_5\right)}_n$. Khối lượng mol một mắt xích là: $$M_{C_6{H}_{10}{O}_5}=6\times 12+10\times 1+5\times 16=162\text{g/mol}.$$ Khối lượng mol phân tử cellulose là $162n\text{g/mol}$, không phải 162.
c) Đúng. Cellulose có thể thủy phân thành glucose rồi lên men để tạo ethanol. Cellulose còn dùng điều chế cellulose nitrate, thành phần của thuốc súng không khói.
d) Sai. Xét một mắt xích cellulose diacetate và triacetate: Diacetate: $C_{10}{H}_{14}{O}_7$, $M=246$, phần khối lượng C là $120/246$, phần khối lượng O là $112/246$. Triacetate: $C_{12}{H}_{16}{O}_8$, $M=288$, phần khối lượng C là $144/288=0,5$, phần khối lượng O là $128/288$. Gọi $w$ là phần khối lượng triacetate trong mẫu. Theo dữ kiện $49,875\%$ C: $$w\times \frac{144}{288}+(1-w)\times \frac{120}{246}=0,49875.$$ Giải ra $w=0,8975$. Khi đó: $$\%m_O=100\left(0,8975\times \frac{128}{288}+0,1025\times \frac{112}{246}\right)=44,56\%.$$ Vậy kết quả đúng là khoảng 44,56% oxygen, không phải 34,64%.

(AI giải đề cho tôi)
X là cellulose (mạch glucose nối β-1,4-glycoside), thủy phân hoàn toàn cho Y là glucose (nồng độ glucose máu lúc đói 4,4–7,2 mmol/L). a) Sai: X có công thức (C6H10O5)n đúng, nhưng mỗi mắt xích cellulose chỉ chứa 3 nhóm -OH (vị trí 2, 3, 6), không phải 5. b) Đúng: glucose có nhóm -OH hemiacetal, phản ứng với methanol (xúc tác HCl khan) tạo methyl glucoside. c) Đúng: glucose lên men tạo ethanol (men rượu) hoặc lactic acid (men lactic). d) Đúng: khối lượng X = 1,5 tấn × 50% = 750 kg = 750000 g. Thủy phân: (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6, khối lượng glucose = 750000 × 180/162 = 833333,3 g. Lên men: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2, khối lượng ethanol lý thuyết = 833333,3 × 92/180 = 425925,9 g; thực tế = 425925,9 × 60% = 255555,6 g. Thể tích ethanol = 255555,6/0,8 = 319444,4 mL. Thể tích xăng E5 = 319444,4/0,05 = 6388888,9 mL ≈ 6389 lít. Khớp với đề bài.
a) (AI giải đề cho tôi)
X (cellulose) có công thức (C6H10O5)n nhưng mỗi mắt xích chỉ chứa 3 nhóm -OH (ở C2, C3, C6), vì các vị trí C1 và C4 tham gia liên kết glycoside.
b) (AI giải đề cho tôi)
Y là glucose, có nhóm -OH hemiacetal ở C1 nên phản ứng với methanol (HCl khan xúc tác) tạo methyl glucoside.
c) (AI giải đề cho tôi)
Glucose lên men bởi men rượu tạo ethanol và CO2; lên men bởi vi khuẩn lactic tạo lactic acid.
d) (AI giải đề cho tôi)
750 kg X → 833333,3 g glucose → 425925,9 g ethanol lý thuyết → 255555,6 g thực tế (60%) → 319444,4 mL ethanol → pha được 319444,4/0,05 = 6388888,9 mL ≈ 6389 lít xăng E5.

(AI giải đề cho tôi)
Quá trình thủy phân xenlulozơ thành glucozơ rồi lên men thành ancol etylic, với hiệu suất toàn bộ 70%.

Phương trình tổng quát:
$$(C_6{H}_{10}{O}_5{)}_n+n{H}_{2}O\stackrel{H^{+},t^0}{\to }n{C}_6{H}_{12}{O}_6$$
$$C_6{H}_{12}{O}_6\stackrel{men}{\to }2C_2{H}_{5}OH+2C{O}_2\uparrow$$

Theo tỉ lệ mol: $(C_6{H}_{10}{O}_5{)}_n\to 2n{C}_2{H}_{5}OH$, tức 1 mol đơn vị xenlulozơ (162 g/mol) cho 2 mol ancol (2 × 46 = 92 g).

Khối lượng xenlulozơ lý thuyết cần để tạo 2 tấn ancol:
$$m_{xenlulozơ}=2\times \frac{162}{92}=3,5217\text{ taˆˊn}$$

Tính đến hiệu suất 70%:
$$m_{xenlulozơthựct\acute{\hat{e}}}=\frac{3,5217}{0,7}\approx 5,031\text{ taˆˊn}$$

Vậy khối lượng xenlulozơ cần dùng là 5,031 tấn, khớp với đáp án C (đáp án B 3,521 tấn là khối lượng lý thuyết chưa chia hiệu suất).

- Phản ứng: $[C_6{H}_7{O}_2(OH{)}_3{]}_n+3nHN{O}_3$ (đặc) $\stackrel{H_{2}S{O}_4,t^0}{\to }$ $[C_6{H}_7{O}_2(ON{O}_2{)}_3{]}_n+3n{H}_{2}O$

$\Rightarrow m_{HN{O}_3}=63n_{HN{O}_3}=\mathrm{63.3.}\frac{29,7}{297}.\frac{1}{90\%}=21(kg)$

(Ghi chú: tài liệu gốc in đơn vị là (g), nhưng theo đề bài m tính bằng kg nên kết quả đúng là 21 kg, tương ứng đáp án B.)

Đáp án : D
Phương pháp : Tính lượng chất theo hiệu suất phản ứng
Quá trình : C6H10O5 -> C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2
$m_{C6H10O5}$ = 1000.60% = 600 kg => $n_{C6H10O5}$ = 100/27 kmol
=> $n_{C2H5OH}$ = 2.70%.100/27 = 5,185 kmol
=> $V_{C2H5OH}$ = 5,185.46/0,8 = 298,15 lit
=> $V_{ddrượu}$ = 298,15.100/70 = 425,926 lit

Đáp án : D
Phương pháp : Tính lượng chất từ hiệu suất phản ứng.
$[C_6{H}_7{O}_2(OH{)}_3{]}_n$ + 3nHNO3 -> $[C_6{H}_7{O}_2(ON{O}_2{)}_3{]}_n$ + 3nH2O
$n_{xenlulozotrinitrat}$ = 0,1/n (kmol)
=> $n_{HNO3}$ = 3n . 0,1/n . 100/90 = 1/3 kmol
=> $V_{HNO3dd}$ = 14,39 lit

Chọn D. $$\left[C_6{H}_7{O}_2(OH{)}_3\right]n+3nHN{O}_3\stackrel{H_{2}S{O}_4}{\to }\left[C_6{H}_7{O}_2(ON{O}_2{)}_3\right]n(xenlulozotrinitrat)+3n{H}_{2}O$$ $$540\leftarrow 180$$ $n_{xenlulozotrinitrat}=\frac{53460}{297}=180$ mol. Vì hiệu suất là 60\% nên số mol $HN{O}_3$ cần dùng là: $\frac{180}{60\%}\cdot 3=900$ mol $\to m_{HN{O}_3}=900\cdot 63=56700$ g $\to m_{dd}=\frac{56700}{94,5\%}=60000$ g. Ta có $m_{dd}=V\cdot D\to V=\frac{m_{dd}}{D}=\frac{60000}{1,5}=40000$ ml $=40$ (l)

Đáp án C. $n_{xenluloz\text{-}trinitrat}=\frac{59,4}{297}=0,2$ mol
$[C_6{H}_7{O}_2(OH{)}_3{]}_n+3nHN{O}_3\to [C_6{H}_7{O}_2(ON{O}_2{)}_3{]}_n+3n{H}_{2}O$
$\Rightarrow n_{HN{O}_3}=\frac{0,2.3}{80\%}=0,75$ mol $\Rightarrow m_{HN{O}_3}=47,25$ gam
Cả $m_{HN{O}_3}=D.V_{HN{O}_3}$ $\Rightarrow V_{dungdịch}=\frac{1}{63\%}.\frac{m_{HN{O}_3}}{D}=53,57$ lít

$${\left[C_6{H}_7{O}_2(OH{)}_3\right]}_n+3nHN{O}_3\to {\left[C_6{H}_7{O}_2(N{O}_3{)}_3\right]}_n+3n{H}_{2}O$$
3n (mol) ← 297n (g)
300 mol ← 29,7 kg = 29700 g
⇒ $m_{HN{O}_3}$ = 18900 g ⇒ $m_{ddHN{O}_3}$ = 19687,5 g
⇒ $V_{ddHN{O}_3}$ = 12952 ml ≈ 12,952 lít

a) Sai: Sản phẩm không chỉ có cellulose trinitrat mà còn có các mức nitrat hóa khác. b) Sai: Nitrocellulose cháy tạo khói ít (cháy gần như không khói), không phải nhiều khói trắng. c) Sai: Không thể thay bông (cellulose) bằng tinh bột vì cấu trúc khác → phản ứng khác. d) Đúng: Mỗi đơn vị glucose có 3 nhóm –OH nên có thể bị nitrat hóa.
a) Sản phẩm không chỉ có cellulose trinitrat mà còn có các mức nitrat hóa khác
b) Nitrocellulose cháy tạo khói ít (cháy gần như không khói), không phải nhiều khói trắng
c) Không thể thay bông (cellulose) bằng tinh bột vì cấu trúc khác → phản ứng khác
d) Mỗi đơn vị glucose có 3 nhóm –OH nên có thể bị nitrat hóa

a) Khối lượng cellulose: $$m_{cellulose}=5\cdot 1000\cdot 45\%=2250\text{ kg}$$ Phản ứng tổng quát: $$(C_6{H}_{10}{O}_5{)}_n+n{H}_{2}O\to n{C}_6{H}_{12}{O}_6\to 2n{C}_2{H}_{5}OH$$ Từ 162 g cellulose → 92 g ethanol. $$m_{lt}=2250\cdot \frac{92}{162}\approx 1277,78\text{ kg}$$ Hiệu suất 60%: $m=1277,78\cdot 0,60\approx 766,67$ kg. Thể tích ethanol: $$V_{etanol}=\frac{766670}{0,8}\approx 958337,5\text{ mL}=958,34\text{ L}$$ Cồn 70°: $$V_{dd}=\frac{958,34}{0,70}\approx 1369,05\text{ L}$$ Suy ra a) Đúng.
b) Cellulose là polymer mạch thẳng, không phân nhánh. $\Rightarrow$ Sai.
c) Phản ứng với $HN{O}_3$ (có $H_{2}S{O}_4$) tạo cellulose trinitrate (thuốc súng không khói). $\Rightarrow$ Đúng.
d) Thủy phân cellulose thu được glucose, không phải fructose. $\Rightarrow$ Sai.
a) Khối lượng cellulose: $$m_{cellulose}=5\cdot 1000\cdot 45\%=2250\text{ kg}$$ Phản ứng tổng quát: $$(C_6{H}_{10}{O}_5{)}_n+n{H}_{2}O\to n{C}_6{H}_{12}{O}_6\to 2n{C}_2{H}_{5}OH$$ Từ 162 g cellulose → 92 g ethanol. $$m_{lt}=2250\cdot \frac{92}{162}\approx 1277,78\text{ kg}$$ Hiệu suất 60%: $m=1277,78\cdot 0,60\approx 766,67$ kg. Thể tích ethanol: $$V_{etanol}=\frac{766670}{0,8}\approx 958337,5\text{ mL}=958,34\text{ L}$$ Cồn 70°: $$V_{dd}=\frac{958,34}{0,70}\approx 1369,05\text{ L}$$ Suy ra a) Đúng.
b) Cellulose là polymer mạch thẳng, không phân nhánh. $\Rightarrow$ Sai.
c) Phản ứng với $HN{O}_3$ (có $H_{2}S{O}_4$) tạo cellulose trinitrate (thuốc súng không khói). $\Rightarrow$ Đúng.
d) Thủy phân cellulose thu được glucose, không phải fructose. $\Rightarrow$ Sai.

Đáp án B

(a) Đúng, phản ứng chung:

$(C_6{H}_{10}{O}_5{)}_n+n{H}_{2}O\to n{C}_6{H}_{12}{O}_6$

(b) Đúng.

(c) Đúng

(d) Đúng

(e) Sai

Đáp án: 6,9. $${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{10}{\mathrm{O}}_5⟶2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}$$ 162 — 92 — kg; 1620.0,5 — 460.0,6. $V_{{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}}=\frac{460.0,6}{0,8}=345$ lít $=0,345{\mathrm{m}}^3$ $\Rightarrow$ $V_{\text{xa˘ng E5}}=\frac{0,345}{0,05}=6,9{\mathrm{m}}^3$

a) đúng

b) sai, thuộc loại phản ứng thế (phản ứng nitro hóa)

c) đúng

$$[C_6{H}_7{O}_2(OH{)}_3{]}_n+3nHN{O}_3\to [C_6{H}_7{O}_2(ON{O}_2{)}_3{]}_n+3n{H}_{2}O$$
$$162n297n$$
$$16,2\to ?$$
$$\Rightarrow m=\frac{16,2.297}{16,2}.90\%=26,73$$

d) đúng
a) a) đúng
b) b) sai, thuộc loại phản ứng thế (phản ứng nitro hóa)
c) c) đúng

$$[C_6{H}_7{O}_2(OH{)}_3{]}_n+3nHN{O}_3\to [C_6{H}_7{O}_2(ON{O}_2{)}_3{]}_n+3n{H}_{2}O$$
$$162n297n$$
$$16,2\to ?$$
$$\Rightarrow m=\frac{16,2.297}{16,2}.90\%=26,73$$
d) d) đúng

(AI giải đề cho tôi)
Khối lượng mol một mắt xích cellulose $C_6{H}_{10}{O}_5$: $M=162$ g/mol. Khối lượng mol một mắt xích cellulose trinitrate $C_6{H}_7{O}_2(ON{O}_2{)}_3$ tức $C_6{H}_7{N}_3{O}_{11}$: $M=72+7+42+176=297$ g/mol. Theo phương trình, tỉ lệ khối lượng trinitrate/cellulose $=297/162$. Khối lượng trinitrate thu được (hiệu suất 65%): $m=2\times \frac{297}{162}\times 0,65=2,\mathrm{3833...}\approx 2,38$ tấn.

Đáp án: 6,9 (theo lời giải nguồn, trang 73).

Phản ứng thủy phân - lên men cellulose: $(C_6{H}_{10}{O}_5{)}_n\to 2n{C}_2{H}_{5}OH$, tức $162kg$ cellulose cho $92kg$ ethanol.

Khối lượng cellulose: $1620\times 0,5=810kg$. Ethanol thực tế (hiệu suất $60\%$): $460\times 0,6=276kg$.

Thể tích ethanol: $V_{C_2{H}_{5}OH}=\frac{460\times 0,6}{0,8}=345l\acute{ı}t=0,345m^3$.

Ethanol chiếm $5\%$ thể tích xăng E5 nên $V_{x\breve{a}ngE5}=\frac{0,345}{0,05}=6,9m^3$.

(AI giải đề cho tôi)
a) Cellulose diacetate có công thức [C6H7O2(OCOCH3)2(OH)]n: mỗi mắt xích gốc C6H7O2 còn 1 nhóm -OH chưa este hóa → đúng. b) Phản ứng cellulose với HNO3 đặc nóng (xúc tác H2SO4 đặc) là phản ứng este hóa (tạo cellulose nitrate), không phải thủy phân → sai. c) n(cellulose) tương ứng 16,20 tấn, hiệu suất 90% nên lượng chuyển hóa = 14,58 tấn. M(gốc glucose C6H7O2(OH)3) = 162; M(cellulose trinitrate C6H7O2(ONO2)3) = 297. Khối lượng trinitrate tối đa = 14,58 × 297/162 = 26,73 tấn → đúng. d) Hỗn hợp cellulose triacetate và diacetate là tơ cellulose acetate (tơ acetate), dạng sợi, mềm mại, dùng dệt vải may mặc → đúng.
a) (AI giải đề cho tôi)
Cellulose diacetate [C6H7O2(OCOCH3)2(OH)]n: mỗi mắt xích còn đúng 1 nhóm -OH tự do.
b) (AI giải đề cho tôi)
Đây là phản ứng este hóa nhóm -OH với HNO3 tạo cellulose nitrate, không phải thủy phân.
c) (AI giải đề cho tôi)
16,20 × 90% = 14,58 tấn cellulose phản ứng; 14,58 × 297/162 = 26,73 tấn cellulose trinitrate.
d) (AI giải đề cho tôi)
Tơ cellulose acetate là hỗn hợp triacetate và diacetate, dùng làm vải may mặc.

(AI giải đề cho tôi)
Bước 1: H2SO4 70% thủy phân cellulose (bông) thành glucose. Bước 2: NaOH trung hòa acid dư và tạo môi trường kiềm (đúng cho a). Bước 3: CuSO4 + NaOH tạo kết tủa xanh Cu(OH)2 (đúng cho b). Bước 4: Đun nhẹ, glucose (có nhóm -CHO, chức khử) khử Cu(OH)2 thành Cu2O màu đỏ gạch: R-CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH →(t°) R-COONa + Cu2O↓ + 3H2O; đây là phản ứng oxi hóa khử (Cu giảm từ +2 xuống +1) nên c đúng. d sai: nếu thay bằng H2SO4 đặc và HNO3 70%, hỗn hợp này sẽ nitrat hóa cellulose (tạo cellulose nitrate) thay vì thủy phân thành glucose, nên không có glucose để phản ứng với Cu(OH)2 ở bước 4, hiện tượng các bước thay đổi.
a) (AI giải đề cho tôi)
NaOH trung hòa H2SO4 dư và tạo môi trường kiềm cần cho phản ứng của glucose với Cu(OH)2.
b) (AI giải đề cho tôi)
Trong môi trường kiềm: CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ (kết tủa xanh) + Na2SO4.
c) (AI giải đề cho tôi)
Glucose có nhóm -CHO khử Cu(OH)2 thành Cu2O đỏ gạch khi đun nhẹ; đây là phản ứng oxi hóa khử.
d) (AI giải đề cho tôi)
Hỗn hợp H2SO4 đặc + HNO3 70% sẽ nitrat hóa cellulose (tạo cellulose nitrate) chứ không thủy phân cellulose thành glucose, nên hiện tượng ở các bước thay đổi.