Sản xuất cồn y tế (70°) và nhiên liệu sinh học từ nguồn sinh khối cellulose (mùn cưa, vỏ trấu): Cellulose (C6H10O5)n → C6H12O6 → C2H5OH
a) Trong phân tử cellulose, mỗi mắt xích C6H10O5 còn chứa 3 nhóm hydroxy (–OH) tự do nên có thể phản ứng với nitric acid (HNO3/H2SO4 đặc) tạo cellulose nitrate có hàm lượng nitrogen thích hợp được sử dụng trong sản xuất thuốc súng không khói.
b) Dung dịch iodine tạo màu xanh tím đặc trưng với tinh bột, nhưng không tạo màu đặc trưng với cellulose vì cellulose có mạch polymer duỗi thẳng, không tạo cấu trúc xoắn thích hợp để hình thành hợp chất màu với iodine nhu amylose.
c) Một xưởng sản xuất sử dụng 1,0 tấn mùn cưa chứa 50% cellulose về khối lượng để lên men sản xuất cồn y tế 70° (khối lượng riêng của ethanol nguyên chất là D = 0,8 g/mL). Giả thiết hiệu suất của toàn bộ quá trình thủy phân và lên men đạt 64,8%. Thể tích cồn 70° thu được là 320 lít.
d) Để sản xuất 297 kg cellulose trinitrate dùng làm thuốc súng không khói với hiệu suất phản ứng 90%, cần dùng tối thiểu 180 kg cellulose nguyên chất.
(a) Đúng, với 3 nhóm -OH mỗi mắt xích, có thể 1, 2 hay cả 3 nhóm đều phản ứng, vì vậy cellulose nitrate là hỗn hợp nhiều thành phần. Các dạng có hàm lượng nitrogen thích hợp được sử dụng trong sản xuất thuốc súng không khói.
(b) Đúng, trong tinh bột, đặc biệt là amylose, có cấu trúc xoắn tạo điều kiện để iodine chui vào tạo phức màu xanh tím đặc trưng.
Cellulose có các mạch β-1,4-glucose không nhánh, không tạo cấu trúc xoắn như amylose, nên không cho màu xanh tím đặc trưng với iodine.
(c) Sai
Tỉ lệ chuyển đổi: C6H10O5 → C6H12O6 → 2C2H5OH
mCellulose = 1000.50% = 500 kg —> mC2H5OH = 500.64,8%.2.46/162 = 184 kg
—> V cồn 70° = 184/(0,8.70%) = 328,57 L
(d) Đúng:
Tỉ lệ chuyển đổi C6H7O2(OH)3 → C6H7O2(ONO2)3
mCellulose = 297.162/(297.90%) = 180 kg