Phản ứng thủy phân tinh bột hoặc Cellulose
Phản ứng thủy phân tinh bột hoặc cellulose là quá trình phân giải các polysaccharide này thành những đơn vị đường đơn giản hơn dưới tác dụng của acid, enzyme hoặc nhiệt độ. Nội dung bao gồm kiến thức lý thuyết, phương trình hóa học, cơ chế phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng, giúp học sinh hiểu rõ bản chất quá trình. Tài liệu còn kèm bài tập từ cơ bản đến nâng cao với đáp án chi tiết, hỗ trợ ôn tập và luyện thi hiệu quả cho môn Hóa học THPT.
Bài tập phản ứng thủy phân tinh bột và cellulose
I. LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
1. Phương trình phản ứng
(1) (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
(2) C6H12O6
\(\overset{t^{o} }{\rightarrow}\) 2C2H5OH + 2CO2
2. Bài tập về hiệu suất
(1) A
\(\overset{H}{\rightarrow}\) B (H là hiệu suất phản ứng)
\(m_A\;=\;m_B.\frac{100}H;\;m_B\;=\;m_A.\frac H{100}\)
(2) A
\(\overset{H1}{\rightarrow}\) B
\(\overset{H2}{\rightarrow}\) C (H1, H2 là hiệu suất phản ứng)
\(m_A\;=\;m_C.\frac{100}{H_1}.\frac{100}{H_2}\)
\(m_C\;=\;m_A.\frac{H_1}{100}.\frac{H_2}{100}\)
II. BÀI TẬP VÍ DỤ
Bài 1: Khi thuỷ phân 1 kg bột gạo có 80% tinh bột, thì khối lượng glucose thu được là bao nhiêu? Giả thiết rằng phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Hướng dẫn giải bài tập
Khối lượng tinh bột có trong 1 kg gạo là:
m = 180/100 = 0,8 kg
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
162n 180n gam
0,8 z kg
\(x=\frac{0,8.180n}{162n}=0,89\text{ }kg\)
Bài 2: Đi từ 150 gam tinh bột sẽ điều chế được bao nhiêu ml ethyl alcohol 46º bằng phương pháp lên men alcohol? Cho biết hiệu suất phản ứng đạt 81% và d = 0,8 g/ml.
Hướng dẫn giải bài tập
m(C6H10O5)n = 150.81% = 121,5 g
(1) (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
(2) C6H12O6
\(\overset{t^{o} , men }{\rightarrow}\) 2C2H5OH + 2CO2
\(\Rightarrow {{n}_{{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH}}=2.{{n}_{{{C}_{6}}{{H}_{12}}{{O}_{6}}}}=\text{ }2.{{n}_{\left( {{C}_{6}}{{H}_{10}}{{O}_{5}} \right)n}}=\text{ }2n.\frac{121,5}{162n}\text{ }=\text{ }1,5\text{ }mol\)
\({{V}_{{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH}}=\frac{m}{D}=\text{ }\frac{1,5.46}{0,8}\text{ }=\text{ }86,25\text{ }ml\)
\({{V}_{dd}}=\text{ }\frac{86,25.46\text{ }}{100}=\text{ }187,5\text{ }ml\)
Bài 3. Cho m gam tinh bột lên men thành C2H5OH với hiệu suất 81%, hấp thụ hết lượng CO2 sinh ra vào dung dịch Ca(OH)2 được 55 gam kết tủa và dung dịch X. Đun nóng dung dịch X lại có 10 gam kết tủa nữa. Tính giá trị của m
Hướng dẫn giải bài tập
Theo giả thiết ta thấy khi CO2 phản ứng với dung dịch Ca(OH)2 thì tạo ra cả 2 muối là CaCO3 và Ca(HCO3)2
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (1)
0,55 ← 0,55 mol
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O (2)
0,1 ← 0,1 mol
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (3)
0,2 ← 0,1 mol
Tổng số mol CO2 = nCO2 (1) + nCO2 (3) = 0,55+ 0,2 = 0,75
C6H12O6
\(\overset{len men}{\rightarrow}\) 2C2H5OH + 2CO2 (4)
0,375 ← 0,75 mol
(-C6H10O5-)n + nH2O → nC6H12O6 (5)
0,375/n ← 0,375mol
\(n(-C_6H_{10}O_5-)n=\frac1n.nC_6H_{12}O_6=\frac12.\frac1n.n_{CO2}=\frac1{2n}.0,75=\frac{0,375}nmol\)
\((-C_6H_{10}O_5-)n=\frac{0,375}n.162.n.81\%=75gam\)
Bài 4: Khối lượng của tinh bột cần dùng trong quá trình lên men để tạo thành 5 lít rượu ethyl alcohol 46º là (biết hiệu suất của cả quá trình là 72% và khối lượng riêng của ethyl alcohol nguyên chất là 0,8 g/ml).
Hướng dẫn giải bài tập
(-C6H10O5-)n + nH2O
\(\overset{men}{\rightarrow}\) nC6H12O6 (1)
C6H12O6
\(\overset{men}{\rightarrow}\) 2C2H5OH + 2CO2 (2)
VC2H5OH nguyên chất = 5.1000.0,46 = 2300 ml
=> mC2H5OH nguyên chất = 0,8.2300 = 1840 g
nC2H5OH = 1840/46 = 40 mol
\(n{{(-C_6H_{10}O_5-)n}=\frac1{2n}.C_2H_5OH=\frac1{2n}.40=\frac{20}nmol}\)
\(m{(-C_6H_{10}O_5-)n}=\frac{20}n.162n=3240\;gam\)
H = 72% ⇒ m(-C6H10O5-)n = 3240.100/72 = 4500g = 4,5kg
Bài 5. Thủy phân hỗn hợp gồm 0,2 mol saccharose và 0,1 mol maltose một thời gian thu được dung dịch X (hiệu suất phản ứng thủy phân mỗi chất đều là 75%). Khi cho toàn bộ X tác dụng với một lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thì lượng Ag thu được là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải bài tập
Vì hiệu suất phản ứng thủy phân là 75% nên tổng số mol maltose và saccharose tham gia phản ứng thủy phân là (0,2 + 0,1).75% = 0,225 mol.
Số mol của maltose dư sau phản ứng thủy phân là 0,1.25% = 0,025 mol.
Sơ đồ phản ứng :
C12H22O11 (gồm maltose và saccharose phản ứng) → 2C6H12O6 → 4Ag (1)
C12H22O11 (maltose dư) → 2Ag (2)
Saccharose dư không tham gia phản ứng tráng gương.
Theo sơ đồ (1) và (2) suy ra tổng số mol Ag tạo ra là 0,95 mol.
III. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Kiểm tra kiến thức về cellulose:
Bài trắc nghiệm được biên soạn bởi KhoaHoc.vn - Chuyên trang học online!
Bài 1. Thuỷ phân 1 kg khoai có chứa 20% tinh bột trong môi trường acid. Nếu hiệu suất của quá trình là 75% thì khối lượng glucozơ thu được là nhiêu?
A.166,67g.
B. 200g,
C. 150g.
D. 1000g.
Bài tập hiệu suất : Với chất sản phẩm : mthực tế = mlý thuyết.H%
mtinh bột = 1000.20% = 200g
Phương trình phản ứng:
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
162n 180n gam
200 → 222,2 gam
Vì hiệu suất phản ứng là 75% ⇒ mglucose thực tế = 222,2.75% = 166,6g
Bài 2. Thuỷ phân hòan toàn 1 kg tinh bột thu được
A. 1 kg glucose.
B. 1,11 kg glucose.
C. 1,18 kg glucose.
D. 1kg glucose và 1kg fructose.
ntinh bot = nglucose = 1/162 kmol
⇒ mglucose = 1/162.180 = 1,11 kg
Bài 3. Thuỷ phân 324 gam tinh bột với hiệu suất phản ứng là 75%, khối lượng glucose thu được là:
A. 360 gam
B. 480 gam
C. 270 gam
D. 300 gam
Ta có
nC6H10O5 = 324/162 = 2 (mol)
Phương trình phản ứng hóa học xảy ra
C6H10O5 + H2O
\(\overset{t^{o} }{\rightarrow}\)C6H12O6
Theo phương trình hóa học
nC6H12O6 = nC6H10O5 =2 (mol)
Theo lý thuyết: mC6H12O6 =2.180 = 360(g)
Do hiệu suất đạt 75% nên lượng thực tế: mC6H12O6 =360.75/100 = 270(g)
Bài 4. Nếu dùng 1 tấn khoai chứa 20% tinh bột thì thu được bao nhiêu kg glucose? Biết hiệu suất pứ là 70%.
A. 160,55 kg
B. 150,64 kg
C. 155,56 kg
C. 165,65 kg
Khoai chứa 20% tinh bột
⇒ntinh bột = 1.20%/162n = 1/810n mol
(C6H10O5)n → nC6H12O6
nC6H12O6 = n.n(C6H10O5)n= 1/810 mol
=> mglu = nglu . Mglu . H% = 1/810. 180 . 70% = 0,15556 tấn = 155,56 kg
Bài 5. Khi lên men 1 tấn ngô chứa 65% tinh bột thì khối lượng ethyl alcohol thu được là bao nhiêu? Biết hiệu suất phản ứng lên men đạt 80%.
A. 290 kg
B. 295,3 kg
C. 300 kg
D. 350 kg
Phương trình phản ứng hóa học xảy ra
(C6H10O5)n → nC6H12O6 → 2nC2H5OH
Ta có: mtinh bột = 1000. 65% = 650 (kg)
methyl alcohol = (650.2n.46)/162n = 369,14 (kg)
Do hiệu suất quá trình là 80% nên khối lượng alcohol thực tế thu được là:
mthực tế = malcohol (PT).80% = 295,3 (kg)
IV. CÂU HỎI TỰ LUYỆN
Câu 1. Thủy phân 68,4 gam saccharose với hiệu suất 75%, thu được m gam glucose. Giá trị của m là
A. 54.
B. 27.
C. 72.
D. 36.
Câu 2: Thủy phân hoàn toàn 3,42 gam saccharose trong môi trường acid, thu được dung dịch X. Cho toàn bộ dung dịch X phản ứng hết với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, đun nóng, thu được m gam Ag. Giá trị của m là
A. 4,32 gam.
B. 21,60 gam.
C. 43,20 gam.
D. 2,16 gam.
Câu 3: Hỗn hợp X gồm glucose và saccharose. Thủy phân hoàn toàn 7,02 gam X trong môi trường acid, thu được dung dịch Y. Trung hòa acid trong dung dịch Y, sau đó cho thêm lượng dư AgNO3 trong dung dịch NH3, đun nóng, thu được 8,64 gam Ag. Thành phần phần trăm theo khối lượng của glucose trong X là
A. 48,70%.
B. 18,81%.
C. 81,19%.
D. 51,28%
Câu 4: Từ 1 tấn tinh bột chứa 20% tạp chất trơ có thể sản xuất được bao nhiêu kg glucose, nếu hiệu suất của quá trình sản xuất là 75%?
A. 1333,33 kg.
B. 666,67 kg.
C. 833,33 kg.
D. 1185,19 kg.
Câu 5: Thuỷ phân hoàn toàn 62,5 gam dung dịch saccharose 17,1% trong môi trường acid (vừa đủ) được dung dịch X. Cho dung dịch AgNO3/NH3 dư vào X và đun nhẹ được m gam Ag. Giá trị của m là
A. 10,8.
B. 6,75.
C. 7,5.
D. 13,5.
Câu 6: Thủy phân hoàn toàn m gam tinh bột thành glucose. Cho toàn bộ lượng glucose trên tham gia phản ứng trắng bạc (hiệu suất 100%), thu được 38,88 gam Ag. Giá trị của m là
A. 32,40.
B. 58,32.
C. 29,16.
D. 64,80.
Câu 7: Khối lượng glucose tạo thành khi thủy phân hoàn toàn 1kg mùn cưa có 40% cellulose, còn lại là tạp chất trơ là
A. 444,44 gam.
B. 400,00 gam.
C. 450,00 gam.
D. 420,44 gam
Câu 8: Thủy phân hoàn toàn 34,2 gam saccharose, thu lấy toàn bộ sản phẩm hữu cơ cho vào dung dịch AgNO3/NH3 dư, đun nóng, phản ứng xong thu được m gam Ag. Giá trị của m là
A. 43,2.
B. 24,52.
C. 34,56.
D. 54.
Câu 9: Thủy phân m gam tinh bột với hiệu suất của phản ứng 75%, thu được 270 gam glucose. Giá trị của m là
A. 243.
B. 162.
C. 324.
D. 182.
Câu 10: Thuỷ phân hoàn toàn 62,5 gam dung dịch saccharose 17,1% trong môi trường acid (vừa đủ) ta thu được dung dịch X. Cho AgNO3 trong dung dịch NH3 vào dung dịch X và đun nhẹ thì khối lượng bạc thu được là
A. 16,0 gam.
B. 7,65 gam.
C. 13,5 gam.
D. 6,75 gam.
---------------------------------------------
👉 Chi tiết bộ câu hỏi, đáp án hướng dẫn chi tiết trong FILE TẢI VỀ