Khi nghiên cứu về tính chất hóa học và ứng dụng của cellulose, nhóm học sinh dự đoán: “Cellulose có thể chuyển thành một hợp chất dễ cháy, không tạo khói bằng cách phản ứng với hỗn hợp acid HNO3 đặc và H2SO4 đặc”. Từ đó, học sinh tiến hành thí nghiệm:
• Bước 1: Cho khoảng 5 mL dung dịch HNO3 đặc vào cốc thuỷ tinh (loại 100 mL) ngậm trọng chậu nước đá. Thêm từ từ khoảng 10 mL dung dịch H2SO4 đặc vào cốc và khuấy đều. Sau đó, lấy cốc thuý tinh ra khỏi chậu nước đá, thêm tiếp một nhúm bông vào cốc và dùng đũa thuỷ tinh ấn bông ngập trong dung dịch.
• Bước 2: Ngâm cốc trong chậu nước nóng khoảng 10 phút. Để nguội, lấy sản phẩm thu được ra khỏi cốc, rửa nhiều lần với nước lạnh (đến khi nước rưa không làm đổi màu quỳ tím), sau đó rửa lại bằng dung dịch NaHCO3 loãng.
• Bước 3: Ép sản phẩm giữa hai miếng giấy lọc để hút nước và làm khô tự nhiên. Sau đó, để sản phẩm lên đĩa sứ rồi đốt cháy sản phẩm.
a) Rửa sản phẩm nhiều lần với nước lạnh và dung dịch NaHCO3 để loại bỏ hoàn toàn các tạp chất acid.
b) Việc nhỏ từ từ H2SO4 đặc vào HNO3 đặc trong chậu nước đá giúp kiểm soát tốt quá trình hình thành hỗn hợp nitrate hóa và tránh nguy cơ phân hủy hóa học.
c) Việc ngâm hỗn hợp phản ứng trong chậu nước nóng là đề tăng tốc độ phản ứng.
d) Nhóm học sinh quan sát thấy miếng bông trên đĩa sứ cháy nhanh, không xuất hiện khói, không để lại tàn vậy dự đoán của nhóm học sinh là đúng.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng, NaHCO3 loại bỏ acid trong hỗn hợp sau phản ứng:
HCO3- + H+ —> CO2 + H2O
(b) Đúng, H2SO4 đặc và HNO3 đặc có phản ứng tỏa nhiều nhiệt:
H2SO4 + HNO3 —> HSO4- + NO2+ + H2O
Nếu thêm nhanh hoặc đảo thứ tự (thêm HNO3 vào H2SO4), phản ứng có thể xảy ra quá nhanh, gây sôi, bắn, hoặc phân hủy hỗn hợp, thậm chí nguy cơ cháy nổ.
(c) Đúng, nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng sẽ tăng. Tuy nhiên, sản phẩm là một chất kém an toàn với nhiệt nên không đun trực tiếp mà chỉ ngâm trong chậu nước nóng.
(d) Đúng, phản ứng tạo thuốc súng không khói [C6H7O2(ONO2)3]n, như tên gọi, đây là một chất cháy nhanh, không xuất hiện khói, không để lại tàn.