Xin chào các em học sinh lớp 12!
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập rất hay liên quan đến phản ứng của xenlulozo với axit nitric, một ứng dụng quan trọng trong công nghiệp. Bài tập này nằm trong chương trình Hóa học 12, bộ sách mới.

Chúng ta cùng phân tích đề bài và đi từng bước giải chi tiết nhé:

Bước 1: Tính khối lượng dung dịch HNO3 đã cho.
Đề bài cho thể tích dung dịch HNO3 là 5 lít và khối lượng riêng là 1,4 g/ml. Trước hết, chúng ta cần đổi thể tích từ lít sang mililit để đồng nhất đơn vị với khối lượng riêng.
5 lít = 5 * 1000 ml = 5000 ml.
Khối lượng dung dịch HNO3 được tính theo công thức: Khối lượng = Thể tích * Khối lượng riêng.
Vậy, khối lượng dung dịch HNO3 là:

Bước 2: Tính khối lượng HNO3 nguyên chất có trong dung dịch.
Dung dịch HNO3 có nồng độ 68%, nghĩa là trong 100 g dung dịch có 68 g HNO3 nguyên chất.
Khối lượng HNO3 nguyên chất được tính bằng công thức: Khối lượng HNO3 nguyên chất = Khối lượng dung dịch * Nồng độ phần trăm.
Vậy, khối lượng HNO3 nguyên chất là:

Bước 3: Tính số mol HNO3 đã phản ứng.
Để tính số mol, chúng ta cần khối lượng mol của HNO3. Khối lượng mol của H là 1, N là 14, O là 16. Vậy, khối lượng mol của HNO3 là 1 + 14 + (16 * 3) = 63 g/mol.
Số mol HNO3 được tính theo công thức: Số mol = Khối lượng / Khối lượng mol.
Vậy, số mol HNO3 là:

Bước 4: Viết phương trình phản ứng và xác định tỉ lệ mol.
Phản ứng giữa xenlulozo và axit nitric tạo ra xenlulozo trinitrat là một phản ứng thế nhóm -OH của xenlulozo bằng nhóm -ONO2.
Phương trình phản ứng của xenlulozo với axit nitric là:

Từ phương trình hóa học, ta thấy tỉ lệ mol giữa HNO3 và xenlulozo trinitrat là 3 : 1 (xét trên cùng một mắt xích n).
Vì xenlulozo dư, nên HNO3 sẽ là chất hết. Do đó, số mol xenlulozo trinitrat thu được sẽ dựa vào số mol HNO3 đã phản ứng. Tuy nhiên, hiệu suất phản ứng cần được tính đến.

Bước 5: Tính số mol xenlulozo trinitrat thu được theo lí thuyết.
Dựa vào tỉ lệ mol trong phương trình, nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn (hiệu suất 100%), thì số mol xenlulozo trinitrat thu được sẽ bằng 1/3 số mol HNO3 đã phản ứng.
Số mol xenlulozo trinitrat (lý thuyết) = (1/3) * Số mol HNO3 phản ứng.
Vậy, số mol xenlulozo trinitrat (lý thuyết) là:

Bước 6: Tính số mol xenlulozo trinitrat thu được theo thực tế.
Đề bài cho biết hiệu suất phản ứng là 90%. Điều này có nghĩa là chỉ có 90% lượng sản phẩm theo lí thuyết được tạo ra.
Số mol xenlulozo trinitrat (thực tế) = Số mol xenlulozo trinitrat (lý thuyết) * Hiệu suất.
Vậy, số mol xenlulozo trinitrat (thực tế) là:

Bước 7: Tính khối lượng xenlulozo trinitrat thu được.
Chúng ta cần tính khối lượng mol của xenlulozo trinitrat ([C6H7O2(ONO2)3]n).
Trong một mắt xích n, ta có công thức là C6H7O2(ONO2)3.
Khối lượng mol của C6H7O2(ONO2)3 = (6 12) + 7 1 + (2 16) + 3 (14 + 16 2) = 72 + 7 + 32 + 3 (14 + 32) = 111 + 3 * 46 = 111 + 138 = 249 g/mol.
Vì công thức là [C6H7O2(ONO2)3]n, nhưng khi tính số mol, chúng ta đã xét trên đơn vị mắt xích n, nên khối lượng mol sẽ là 249 g/mol cho mỗi mắt xích.
Khối lượng xenlulozo trinitrat thu được (thực tế) = Số mol xenlulozo trinitrat (thực tế) * Khối lượng mol của xenlulozo trinitrat.
Vậy, khối lượng xenlulozo trinitrat thu được là:

Bước 8: Đổi khối lượng sang đơn vị kg và làm tròn kết quả.
Đề bài yêu cầu tính giá trị m theo đơn vị kg.
1 kg = 1000 g.
Khối lượng m (kg) = Khối lượng (g) / 1000.
Vậy, giá trị m là:

Giá trị m là 5,64 kg.

Chúc các em học tốt!