Giải chi tiết Hóa học 12 CTST bài 3 Glucose và Fructose

MỞ ĐẦU

Cùng với chất béo và protein, carbohydrade là một trong ba nguồn cung cấp dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể.

Carbohydrade là gì? Chúng có cấu tạo, tính chất hóa học như thế nào và được ứng dụng ra sao trong đời sống?

Bài làm chi tiết:

- Carbohydrade là những hợp chất hữu cơ tạp chức, thường có công thức chung là C_n(H₂O)_m.

- Cấu tạo: trong phân tử có nhiều loại nhóm chức phức tạp và tồn tại ở dạng mạch vòng và mạch hở.

- Tính chất hóa học:

+ Tính chất của polyalcohol.

+ Tính chất của aldehyde.

+ Tính chất riêng của nhóm hemiacetal.

+ Tính chất của disaccharide, polysaccharide.

- Ứng dụng:

+ Glucose được dùng để tráng gương, tráng ruột phích; nguyên liệu sản xuất ethanol; thực phẩm và đồ uống; dung dịch truyền tĩnh mạch glucose 5%.

+ Saccharose được dùng như một chất làm ngọt phổ biến trong sản xuất thực phẩm như bánh, kẹo, nước giải khát và đồ uống có gas,...

+ Maltose được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất bia và chất ngọt cho một số loại bánh kẹo.

+ Tinh bột là nguồn nguyên liệu chính của con người và một số động vật đồng thời được dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm. Ngoài  ra tinh bột cũng được sử dụng làm chất kết dính trong công nghiệp giấy và công nghiệp dệt may.

+ Cellulose được sử dụng để làm vật liệu xây dựng, sản xuất giấy, sợi tự nhiên  và sợi nhân tạo. Cellulose cũng được sử dụng làm nguyên liệu để điều chế ethanol và cellulose trinitrate.

1. KHÁI NIỆM, CÁCH PHÂN LOẠI CARBOHYDRATE

Thảo luận 1: Dựa vào đặc điểm nào để phân loại carbohydrade?

Bài làm chi tiết:

Việc phân loại một carbohydrate có thể dựa vào khả năng thủy phân của các hydrocarbon và số phân tử thu được sau phản ứng thủy phân một phân tử carbohydrate đó.

2. GLUCOSE VÀ FRUCTOSE

Luyện tập: Tại sao mật ong ngọt hơn nhiều các loại trái cây chín?

Bài làm chi tiết:

Mật ong chứa trung bình 40% fructose và 30% glucose theo khối lượng, cao hơn nhiều so với các loại trái cây chín. Ngoài ra, fructose ngọt hơn so với glucose nên mật ong ngọt hơn nhiều các loại trái cây chín.

Thảo luận 2: So sánh đặc điểm cấu tạo của phân tử glucose và fructose ở dạng mạch hở.

Bài làm chi tiết:

Thảo luận 3: Tiến hành Thí nghiệm 1, quan sát hiện tượng xảy ra. Nhận xét và rút ra kết luận.

Bài làm chi tiết:

- Khi cho dung dịch NaOH vào dung dịch CuSO₄ thì thấy xuất hiện kết tủa xanh.

PTHH: NaOH + CuSO₄  Na₂SO₄ + Cu(OH)₂

Kết tủa màu xanh chính là Cu(OH)₂.

- Khi cho glucose vào ống nghiệm chứa kết tủa thì kết tủa sẽ bị hòa tan tạo thành dung dịch có màu xanh lam vì glucose tan trong dung dịch Cu(OH)₂.

PTHH: 2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂  (C₆H₁₂O₆)₂Cu + 2H₂O 

Kết luận: Do glucose và fructose đều là các polyalcohol có các nhóm -OH liền kề nên chúng có khả năng hòa tan dung dich Cu(OH)₂ tạo ra dung dịch màu xanh lam.

Thảo luận 4: Tiến hành Thí nghiệm 2 theo hướng dẫn. Nhận xét và giải thích hiện tượng quan sát được sau thí nghiệm.

Bài làm chi tiết:

- Khi cho dung dịch AgNO₃ vào dung dịch NH₃ thì thấy xuất hiện kết tủa trắng.

PTHH: 2AgNO₃ + 2NH₃ + H₂O  Ag₂O + 2NH₄NO₃

Cho đến dư dung dịch NH₃ thì kết tủa tan thu được dung dịch là thuốc thử Tollens.

PTHH: Ag₂O + H₂O + 2NH₄NO₃  2[Ag(NH₃)₂]OH

- Khi cho glucose vào thuốc thử Tollens thì sau phản ứng thấy xuất hiện kết tủa trắng.

PTHH: 

CH₂OH[CHOH]₄CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH  to→  CH₂OH[CHOH]₄COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O.

- Tuy không có nhóm -CHO trong phân tử, nhưng trong môi trường kiềm của thuốc thử Tollens, fructose chuyển hóa thành glucose, do đó fructose cũng tham gia phản ứng tương tự glucose.

Thảo luận 5: Tiến hành Thí nghiệm 3 theo hướng dẫn. Nhận xét hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm. Vì sao fructose cũng tham gia vào phản ứng này?

Bài làm chi tiết:

- Khi cho dung dịch NaOH vào dung dịch CuSO₄ thì thấy xuất hiện kết tủa xanh.

PTHH: NaOH + CuSO₄  Na₂SO₄ + Cu(OH)₂

Kết tủa màu xanh chính là Cu(OH)₂.

- Kho cho glucose vào ống nghiệm chứa kết tủa thì kết tủa sẽ bị hòa tan tạo thành dung dịch có màu xanh lam vì glucose tan trong dung dịch Cu(OH)₂.

PTHH: 2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂  (C₆H₁₂O₆)₂Cu + 2H₂O 

- Khi đun nóng ống nghiệm thì sau phản ứng thấy xuất hiện kết tủa màu đỏ gạch.

PTHH: 

CH₂OH[CHOH]₄CH=O + NaOH + 2Cu(OH)₂ to CH₂OH[CHOH]4COONa + 3H₂O + Cu₂O.

- Do phản ứng xảy ra trong môi trường kiềm nên fructose chuyển hóa thành glusose và do đó fructose cũng tham gia phản ứng này.

Thảo luận 6: Tiến hành Thí nghiệm 4 theo hướng dẫn. Nêu hiện tượng xảy ra. Giải thích.

Bài làm chi tiết:

Khi cho dung dịch glucose vào nước bromie thì nước bromine bị mất màu.

PTHH: 

CH₂OH[CHOH]₄CH=O + Br₂ + H₂O  CH₂OH[CHOH]₄COOH + 2HBr.

Thảo luận 7: Tại sao các phản ứng lên men lại cần nhiệt độ không quá cao?

Bài làm chi tiết:

Mỗi enzyme có một nhiệt độ tối ưu. Tại nhiệt độ tối ưu này, enzyme có hoạt tính tối đa làm tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất. Tuy nhiên nếu vượt quá nhiệt độ tối ưu, do có bản chất là protein nên enzyme bị biến tính, làm tốc độ phản ứng giảm. Vì thế các phản ứng lên men lại cần nhiệt độ không quá cao.

Vận dụng: Vì sao trong y học, người ta thường dùng glucose để trị chứng hạ đường huyết?

Bài làm chi tiết:

Bệnh nhân hạ đường huyết có nồng độ glucose trong máu giảm (dưới 70 mg/dL hay 3,9 mmol/L), thường gặp ở những người mắc bệnh đái tháo đường. Do đặc điểm của glucose là có thể hấp thụ trực tiếp qua màng ruột non vào máu, giúp tăng lượng glucose trong máu nhanh hơn các loại carbohydrade khác nên trong y học, người ta thường dùng glucose để trị chứng hạ đường huyết.

BÀI TẬP

Bài 1: Có các phát biểu sau:

1) Glucose và fructose không tham gia phản ứng thủy phân.

2) Có thể phân biệt glucose và fructose bằng nước bromine.

3) Carbohydrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức, thường có công thức chung là C_n(H₂O)_m.

4) Chất béo không phải là carbohydrate.

Số phát biểu đúng là

Bài làm chi tiết:

1) Glucose và fructose đều không tham gia phản ứng thủy phân vì cả hai loại đều thuộc monosaccharide.  Đúng.

2) Glucose làm mất màu nước bromine. Trong môi trường acid fructose không chuyển hóa thành glucose nên không làm mất màu nước bromime. Nên có thể phân biệt glucose và fructose bằng nước bromine.

PTHH: CH₂OH(CHOH)₄CHO + Br₂ + H₂O  CH₂OH(CHOH)₄COOH + 2HBr.

3) Đúng.

4) Đúng.

Ta thấy có 4 phát biểu đúng  Đáp án D.

Bài 2: Cho biết mỗi nhận xét dưới đây là đúng hay sai?

a) Glucose và fructose là đồng phân cấu tạo của nhau.

b) Glucose và fructose là carbohydrate thuộc nhóm monosaccharide.

c) Có thể phân biệt glucose và fructose bằng thuốc thử Tollens.

Bài làm chi tiết:

a) Đúng.

b) Đúng.

c) Sai. Vì trong môi trong môi trường kiềm của thuốc thử Tollens, fructose chuyển hóa thành glucose, do đó fructose cũng tham gia phản ứng tương tự glucose. Nên không thể phân biệt glucose và fructose bằng thuốc thử Tollens.

Bài 3: Đun nóng dung dịch chứa 10 gam glucose với dung dịch AgNO₃ (dư) trong ammonia thấy có kim loại bạc tách ra. Tính khối lượng kim loại bạc tối đa thu được trong thí nghiệm.

Bài làm chi tiết:

nglucose=mglucoseMglucose=10180=118 (mol).

PTHH: 

CH₂OH[CHOH]₄CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH  to→  CH₂OH[CHOH]₄COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O (1).

Theo phương trình (1) ta có nAg=2.nglucose=19 (mol).

Khối lượng kim loại bạc tối đa thu được trong thí nghiệm là:

mAg=nAg.MAg=19.108=12 (g).