Giải Hóa học 12 trang 31
Lời giải chi tiết SGK Lớp 12 · Môn HĂ³a Há»c · Trang 31–32
Nội dung thuộc Bài 6 – Tinh bột và Cellulose (sách Hóa học 12, bộ Kết nối tri thức). Hai trang này gồm phần cấu tạo cellulose và tính chất hóa học của tinh bột, cellulose.
Tóm tắt lý thuyết
Cấu tạo cellulose
- Là polymer thiên nhiên, công thức phân tử $(C_6H_{10}O_5)_n$.
- Cấu tạo từ nhiều đơn vị β-glucose nối với nhau qua liên kết β-1,4-glycoside.
- Mạch không phân nhánh (chuỗi thẳng).
Tính chất hóa học của tinh bột
- Phản ứng thủy phân (xúc tác enzyme hoặc acid):
- Thủy phân không hoàn toàn → dextrin → maltose → glucose.
- Thủy phân hoàn toàn → glucose.
$$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \xrightarrow{\text{enzyme hoặc } H^+} nC_6H_{12}O_6 \,(glucose)$$
- Phản ứng màu với iodine: amylose dạng xoắn hấp phụ iodine tạo màu xanh tím → dùng để nhận biết tinh bột.
Tính chất hóa học của cellulose
- Phản ứng thủy phân (enzyme hoặc acid HCl, $H_2SO_4$) → thủy phân hoàn toàn cho glucose, phương trình giống tinh bột.
- Phản ứng với nitric acid (đang giới thiệu thí nghiệm, tạo cellulose trinitrate).
Trả lời câu hỏi trong bài
Câu hỏi 1 (trang 29): Cấu tạo của tinh bột và cellulose có những đặc điểm nào khác nhau?
Cả hai đều có công thức chung $(C_6H_{10}O_5)_n$ nhưng khác nhau ở mắt xích và kiểu liên kết:
| Đặc điểm | Tinh bột | Cellulose |
|---|---|---|
| Đơn vị cấu tạo | α-glucose | β-glucose |
| Loại liên kết glycoside | α-1,4 (và α-1,6 ở chỗ phân nhánh) | β-1,4 |
| Hình dạng mạch | Gồm amylose (mạch không nhánh, xoắn) và amylopectin (mạch phân nhánh) | Mạch thẳng, không phân nhánh |
| Hệ số n (độ trùng hợp) | Nhỏ hơn | Lớn hơn nhiều |
Điểm mấu chốt: tinh bột tạo từ α-glucose với liên kết α-1,4-glycoside (có nhánh), còn cellulose tạo từ β-glucose với liên kết β-1,4-glycoside (mạch thẳng, dài).
Câu hỏi 2 (trang 30): Tại sao tinh bột và cellulose đều có thể dùng để sản xuất ethanol?
Vì cả hai khi thủy phân hoàn toàn (nhờ enzyme hoặc acid) đều cho cùng một sản phẩm là glucose:
$$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \xrightarrow{\text{enzyme hoặc } H^+} nC_6H_{12}O_6$$
Glucose sau đó lên men nhờ enzyme (trong men rượu) tạo thành ethanol:
$$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{\text{enzyme}} 2C_2H_5OH + 2CO_2$$
Do cùng cho glucose, nên cả tinh bột (từ ngô, sắn, gạo) và cellulose (từ rơm rạ, mùn cưa, gỗ) đều là nguyên liệu sản xuất ethanol.
Giải thích hiện tượng các thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Thủy phân tinh bột (trang 29)
- Sau khi đun với HCl, tinh bột bị thủy phân tạo glucose. Trung hòa acid dư bằng $NaHCO_3$ (sủi bọt $CO_2$).
- Cho dung dịch vào $Cu(OH)_2$, đun nóng: xuất hiện kết tủa đỏ gạch $Cu_2O$.
- Nhận xét: tinh bột đã bị thủy phân thành glucose, glucose có nhóm –CHO khử $Cu(OH)_2$:
$$CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2Cu(OH)_2 + NaOH \xrightarrow{t^\circ} CH_2OH(CHOH)_4COONa + Cu_2O\downarrow + 3H_2O$$
Thí nghiệm 2: Phản ứng màu của hồ tinh bột với iodine (trang 29)
- Hiện tượng: dung dịch hồ tinh bột chuyển sang màu xanh tím khi nhỏ iodine.
- Giải thích: phân tử amylose dạng xoắn hấp phụ iodine tạo hợp chất màu xanh tím. Khi đun nóng màu mất, để nguội màu xuất hiện lại.
- Ứng dụng: dùng iodine để nhận biết tinh bột (và ngược lại).
Thí nghiệm 3: Thủy phân cellulose trong môi trường acid (trang 30)
- Cellulose (bông) tan trong $H_2SO_4$ 70% và bị thủy phân tạo glucose. Trung hòa acid bằng $NaHCO_3$, thêm $NaOH$.
- Cho vào $Cu(OH)_2$, đun nóng: xuất hiện kết tủa đỏ gạch $Cu_2O$ → chứng tỏ tạo glucose.
$$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \xrightarrow{H_2SO_4,\, t^\circ} nC_6H_{12}O_6$$
Lưu ý an toàn: $H_2SO_4$ đặc gây bỏng nặng, cần thao tác cẩn thận.
Thí nghiệm 4: Cellulose tác dụng với nitric acid (trang 30)
- Thí nghiệm này trang 30 mới giới thiệu phần chuẩn bị và bắt đầu tiến hành (ngâm bông trong hỗn hợp $HNO_3$ đặc + $H_2SO_4$ đặc, làm lạnh).
- Sản phẩm dự kiến là cellulose trinitrate (dùng làm thuốc súng không khói):
$$[C_6H_7O_2(OH)_3]_n + 3nHNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4 \text{ đặc}} [C_6H_7O_2(ONO_2)_3]_n + 3nH_2O$$
Phần tiếp theo của thí nghiệm này nằm ở trang 31 nhé. Nếu bạn gửi tiếp trang 31–32 (đúng số trang), mình sẽ giải trọn vẹn phần còn lại.