Giải chi tiết Hóa học 12 KNTT bài 6 Tinh bột và cellulose

Hướng dẫn giải chi tiết bài 6 Tinh bột và cellulose bộ sách mới Hóa học 12 kết nối tri thức. Lời giải chi tiết, chuẩn xác, dễ hiểu sẽ giúp các em hoàn thành tốt các bài tập trong chương trình học. Baivan.net giải chi tiết tất cả các bài tập trong sgk. Hi vọng sẽ trở thành người bạn đồng hành cùng các em trong suốt quá trình học tập.

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Tinh bột và cellulose đều là polysaccharide, nhưng chúng đóng vai trò quan trọng khác nhau trong thực vật và có một số ứng dụng khác nhau trong cuộc sống. Vậy, về cấu tạo và tính chất của tinh bột và cellulose khác nhau như thế nào?

Bài làm chi tiết:

* Về cấu tạo:

- Tinh bột: gồm amylose và amylopectin.

+ Phân tử amylose cấu tạo từ nhiều đơn vị -glucose liên kết với nhau qua các liên kết -1,4-glycoside và hình thành chuỗi xoắn.

+ Phân tử amylopectin có cấu tạo phân nhánh, gồm các chuỗi chứa nhiều đơn vị -glucose liên kết với nhau qua các liên kết -1,4-glycoside. Các chuỗi này liên kết với nhau tạo cấu tạo mạch nhánh qua liên kết -1,6-glycoside.

- Cellulose: cấu tạo từ nhiều đơn vị -glucose qua liên kết -1,4-glycoside và hình thành chuỗi không nhánh.

* Về tính chất:

- Giống nhau: cả tinh bột và cellulose đều thủy phân bởi enzyme hoặc acid.

- Khác nhau:

+ Tinh bột: phản ứng màu với dung dịch iodine.

+ Cellulose: phản ứng với HNO₃, tan trong nước Schweizer.

I. CẤU TẠO PHÂN TỬ

Câu hỏi 1: Cấu tạo của tinh bột và cellulose có những đặc điểm nào khác nhau?

Bài làm chi tiết:

- Cấu tạo của tinh bột: gồm amylose và amylopectin.

+ Phân tử amylose cấu tạo từ nhiều đơn vị -glucose liên kết với nhau qua các liên kết -1,4-glycoside và hình thành chuỗi xoắn.

- Cấu tạo của cellulose: cấu tạo từ nhiều đơn vị -glucose qua liên kết -1,4-glycoside và hình thành chuỗi không nhánh.

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Thí nghiệm: Phản ứng thủy phân tinh bột

Chuẩn bị:

Hóa chất: dung dịch hồ tinh bột 1%, dung dịch CuSO₄ 5%, dung dịch NaOH 10%, dung dịch HCl 1 M, NaHCO₃ rắn, nước nóng.

Dụng cụ: ống nghiệm, cốc thủy tinh, bếp điện.

Tiến hành:

- Cho khoảng 5 mL dung dịch hồ tinh bột 1% vào ống nghiệm. Sau đó thêm khoảng 1 mL dung dịch HCl 1 M vào, lắc đều.

- Đặt ống nghiệm trong một cốc thủy tinh chứa nước nóng, đun cách thủy trong 10 phút. Sau đó để nguội.

- Thêm từ từ NaHCO₃ vào đến khí ngừng sủi bọt khí.

- Cho khoảng 2 mL dung dịch thu được vào ống nghiệm chứa Cu(OH)2 (được điều chế bằng cách cho 0,5 mL dung dịch CuSO4 5% vào 2 mL dung dịch NaOH 10%, lắc nhẹ). Sau đó đặt ống nghiệm trong cốc thủy tinh chứa nước nóng khoảng 5 phút.

Quan sát hiện tượng xảy ra và rút ra nhận xét.

Bài làm chi tiết:

- Khi cho hồ tinh bột vào dung dịch HCl đun nóng thì xảy phản ứng thủy phân tinh bột tạo thành glucose.

PTHH: (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O enzyme hoặc H+→ nC₆H₁₂O₆ (glucose).

- Cho NaHCO₃ vào ống nghiệm để NaHCO₃tác dụng với dung dịch HCl còn lại trong ống nghiệm sinh ra khí CO₂. Khí ngừng sủi bọt khí chứng tỏ HCl đã phản ứng hết với NaHCO₃.

PTHH: NaHCO₃ + HCl NaCl + CO₂ + H₂O

- Khi cho dung dịch Cu(OH)₂ vào ống nghiệm thì glucose sinh ra sau phản ứng thủy phân sẽ hòa tan Cu(OH)₂ tạo dung dịch màu xanh lam.

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

- Nhận xét: Thủy phân hoàn toàn tinh bột dưới tác dụng của enzyme hoặc acid thì thu được glucose.

Thí nghiệm: Phản ứng màu của hồ tinh bột với iodine

Chuẩn bị:

Hóa chất: dung dịch iodine trong KI, dung dịch hồ tinh bột 1%.

Dụng cụ: ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt.

Tiến hành: Lấy 2 mL dung dịch hồ tinh bột 1% vào ống nghiệm. Nhỏ tiếp vài giọt dung dịch iodine vào ống nghiệm, lắc đều.

Quan sát hiện tượng xảy ra và rút ra nhận xét.

Bài làm chi tiết:

- Hiện tượng: khi cho dung dịch iodine vào hồ tinh bột thì dung dịch chuyển từ màu trắng đục sang màu xanh tím.

- Nhận xét: Tinh bột tác dụng với iodine tạo ra dung dịch có màu xanh tím đặc trưng.

Thí nghiệm: Phản ứng thủy phân cellulose trong môi trường acid

Chuẩn bị:

Hóa chất: cellulose (bông), dung dịch H₂SO₄ 70%, dung dịch NaOH 10%, dung dịch CuSO₄ 5%, NaHCO₃ rắn, nước nóng.

Dụng cụ: ống nghiệm, cốc thủy tinh 250 mL, đũa thủy tinh, đèn cồn, giá đựng ống nghiệm.

Tiến hành:

- Cho 10 mL dung dịch H₂SO₄ 70% vào cốc thủy tinh, thêm một lượng nhỏ cellulose (bông) vào cốc và dùng đũa thủy tinh khuấy đều. Sau đó, đặt cốc thủy tinh vào cốc nước nóng và khuấy trong khoảng 3 phút để cellulose tan hết tạo dung dịch đồng nhất.

- Trung hòa dung dịch bằng cách thêm từ từ NaHCO₃ đến khi ngừng sủi bọt khí, sau đó thêm tiếp 5 mL dung dịch NaOH 10%.

- Cho 5 mL dung dịch thu được ở trên vào ống nghiệm chứa Cu(OH)2 (được điều chế bằng cách cho 0,5 mL dung dịch CuSO4 5% vào 2 mL dung dịch NaOH 10%, lắc nhẹ). Đun nóng đều ống nghiệm khoảng 2 phút, sau đó để ống nghiệm trên giá khoảng 3 phút.

Chú ý: Cần thận trọng khi làm việc với dung dịch H₂SO₄ đặc.

Quan sát hiện tượng xảy ra, giải thích và viết phương trình hóa học.

Bài làm chi tiết:

- Khi cho bông (cellulose) vào dung dịch H₂SO₄ đun nóng thì xảy phản ứng thủy phân cellulose tạo thành glucose.

PTHH: (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O enzyme hoặc H+→ nC₆H₁₂O₆ (glucose).

- Cho NaHCO₃ vào ống nghiệm để NaHCO₃tác dụng với dung dịch H₂SO₄ còn lại trong ống nghiệm sinh ra khí CO₂. Khí ngừng sủi bọt khí chứng tỏ H₂SO₄ đã phản ứng hết với NaHCO₃.

PTHH: 2NaHCO₃ + H₂SO₄ Na₂SO₄ + 2CO₂ + 2H₂O

- Khi cho dung dịch Cu(OH)₂ vào ống nghiệm thì glucose sinh ra sau phản ứng thủy phân sẽ hòa tan Cu(OH)₂ tạo dung dịch màu xanh lam.

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.

Câu hỏi 2: Tại sao tinh bột và cellulose đều có thể dùng để sản xuất ethanol?

Bài làm chi tiết:

Tinh bột và cellulose đều có thể dùng để sản xuất ethanol vì cả tinh bột và cellulose đều bị thủy phân hoàn toàn tạo thành glucose dưới tác dụng của enzyme hoặc acid. Mà glucose dùng để sản xuất ethanol nên tinh bột và cellulose đều có thể dùng để sản xuất ethanol.

- Phản ứng thủy phân: (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O enzyme hoặc H+→ nC₆H₁₂O₆ (glucose).

- Phản ứng lên men glucose: C₆H₁₂O₆ enzyme→ 2C₂H₅OH + 2CO₂.

Thí nghiệm: Phản ứng của cellulose với nitric acid

Chuẩn bị:

Hóa chất: cellulose (bông), dung dịch HNO₃ đặc, dung dịch H₂SO₄ đặc, dung dịch NaHCO₃ loãng, quỳ tím.

Dụng cụ: cốc thủy tinh 100 mL, chậu nước nóng, chậu nước đá, đũa thủy tinh, giấy lọc, đĩa sứ, đèn cồn.

Tiến hành:

- Cho 5 mL dung dịch HNO₃ vào cốc thủy tinh (loại 100 mL) ngâm trong chậu nước đá. Thêm từ từ khoảng 10 mL dung dịch H₂SO₄ đặc vào cốc và khuấy đều. Sau đó, lấy cốc thủy tinh ra khỏi chậu nước đá, thêm tiếp một nhúm bông vào cốc và dùng đũa thủy tinh ấn bông ngập trong dung dịch.

- Ngâm cốc trong chậu nóng khoảng 10 phút. Để nguội, lấy sản phẩm thu được ra khỏi cốc, rửa nhiều lần với nước lạnh (đến khi nước rửa không làm đổi màu quỳ tím), sau đó rửa lại nhiều lần bằng dung dịch NaHCO₃ loãng.

- Ép sản phẩm giữa hai miếng giấy lọc để hút nước và làm khô tự nhiên. Sau đó, để sản phẩm trên đĩa sứ rồi đốt cháy sản phẩm.

Chú ý: Cần thận trọng khi làm việc với dung dịch HNO₃ đặc và dung dịch H₂SO₄ đặc.

Quan sát hiện tượng xảy ra, giải thích và viết phương trình hóa học.

Bài làm chi tiết:

- Khi đun nóng cellulose trong dung dich HNO₃và dung dịch H₂SO₄ đặc thì thu được cellulose nitrate có màu vàng

PTHH: [(C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3nHONO₂ H2SO4đặc, to→ [(C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n + 3nH₂O