HÓA HỌC 12 · CHƯƠNG 2

Bài 7: Ôn tập Chương 2

Tổng hợp toàn bộ carbohydrate của Chương 2, phân biệt đường khử, viết thủy phân, phản ứng nhận biết, tính Ag và hiệu suất theo sơ đồ phản ứng.

31 câu tự luyện · Ví dụ có gợi ý · Biên soạn: Gia Sư SV

1. Hệ thống carbohydrate Chương 2

Monosaccharide: glucose và fructose (C₆H₁₂O₆). Disaccharide: saccharose và maltose (C₁₂H₂₂O₁₁). Polysaccharide: tinh bột và cellulose ((C₆H₁₀O₅)ₙ). Độ ngọt không quyết định tính khử; khả năng cho phản ứng Tollens phụ thuộc dạng carbonyl có thể hình thành trong điều kiện thử.

2. Ba phép thử và các bẫy nhận biết

Cu(OH)₂ lạnh

Monosaccharide và disaccharide có nhiều –OH kề nhau như glucose, fructose, saccharose, maltose có thể hòa tan Cu(OH)₂ mới tạo thành phức xanh lam. Không dùng màu xanh phức lạnh để khẳng định chắc chất có tính khử.

Tráng bạc (Tollens)

Glucose, fructose (do đồng phân hóa trong kiềm), maltose có thể tráng bạc. Saccharose trước thủy phân không. Sau thủy phân hoàn toàn, sản phẩm từ saccharose và maltose có thể cho phản ứng tráng bạc. Với giả thiết phản ứng lí tưởng hoàn toàn: một mol glucose hoặc fructose phản ứng tương ứng 2 mol Ag; một mol maltose có một đầu khử cho 2 mol Ag trước thủy phân.

Dung dịch iodine

Hồ tinh bột cho màu xanh tím điển hình, giúp phân biệt với cellulose và phần lớn đường đơn/đôi trong điều kiện thường. Khi đun nóng phức màu thường mất và phục hồi khi nguội. Kết hợp tính tan, màu thử và điều kiện thí nghiệm để nhận biết, không kết luận dựa trên một dấu hiệu nhiễu.

3. Phương pháp giải nhanh các bài tích hợp

Quy tắc 1: Tỉ lệ thủy phân

Saccharose + H₂O → glucose + fructose (1:1:1). Maltose + H₂O → 2 glucose. Mỗi mắt xích tinh bột/cellulose (162) + H₂O(18) → glucose(180). Đây là quy tắc theo đơn vị/nhóm phản ứng, không nhầm khối lượng cơ chất với khối lượng sản phẩm.

Quy tắc 2: Đường khử và khối lượng bạc

Với 0,10 mol glucose phản ứng Tollens hoàn toàn, n(Ag)=0,20 mol ⇒ m=21,6g. Với 0,10 mol saccharose chưa thủy phân, không áp dụng tỉ lệ tráng bạc. Nếu đã thủy phân hoàn toàn, tạo 0,10 mol glucose + 0,10 mol fructose; trong điều kiện Tollens hoàn toàn về lí thuyết có thể tạo tổng 0,40 mol Ag, m=43,2g.

Quy tắc 3: Chuỗi polymer → glucose → ethanol

Mỗi 162g mắt xích polysaccharide tạo lí thuyết 180g glucose, sau lên men có thể tạo tối đa 92g ethanol. Nếu hiệu suất thủy phân 80% và hiệu suất lên men 75% thì áp dụng m(ethanol)=m(mắt xích)×92/162×0,80×0,75.

Quy tắc 4: Tìm đường bằng thí nghiệm

Đầu tiên dùng iodine tìm tinh bột; xét độ tan và dạng mẫu với cellulose; với dung dịch đường, Cu(OH)₂ lạnh cho biết nhiều –OH, Tollens tách saccharose chưa thủy phân khỏi glucose, fructose, maltose, sau đó kết hợp thủy phân và phép thử chọn lọc thích hợp. Tollens không tự phân biệt được glucose và fructose.

Ví dụ 1 – 68,4g saccharose

n=0,20 mol; thủy phân hoàn toàn → 0,20 mol glucose và 0,20 mol fructose. m mỗi monosaccharide=36,0g, tổng 72,0g. Phần nước phản ứng 3,6g.

Ví dụ 2 – 81g tinh bột sang ethanol

n mắt xích=81/162=0,50 mol → 0,50 mol glucose → 1,00 mol ethanol lí thuyết ⇒ 46g ethanol ở hiệu suất toàn bộ 100%.

Ví dụ 3 – Hiệu suất hỗn hợp

162g mắt xích cellulose thủy phân đạt 80%, rồi lên men lượng glucose tạo ra đạt 75%. m(ethanol)=92×0,80×0,75 = 55,2g.

Ví dụ 4 – Maltose và Tollens

0,05mol maltose trước thủy phân có một đầu khử, tạo tối đa 0,10mol Ag =10,8g trong phép Tollens lí tưởng. Sau thủy phân hoàn toàn thành 0,10mol glucose, có thể tạo 0,20mol Ag=21,6g nếu tráng bạc hoàn toàn.

Ví dụ 5 – Năng lượng hóa học từ quá trình oxi hóa glucose

Để đánh giá giới hạn năng lượng hóa học theo enthalpy đốt cháy, dùng phản ứng C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O, với Δ_rH° xấp xỉ −2802,5 kJ/mol theo dữ kiện giả định của bài. Một dung dịch 5 g glucose/100 mL, chai 500 mL chứa 25 g glucose, tương ứng 25/180 mol. Năng lượng tỏa ra theo mô hình đốt cháy hoàn toàn là |Q| = (25/180) × 2802,5 ≈ 389,2 kJ. Đây là độ lớn enthalpy lí thuyết, không khẳng định cơ thể chuyển toàn bộ thành năng lượng hữu ích.

4. Lỗi thường gây mất điểm

• Ghi fructose không tráng bạc vì là ketose mà quên môi trường kiềm.
• Ghi saccharose có tráng bạc trước thủy phân.
• Nhầm maltose tạo fructose khi thủy phân.
• Dùng n(glucose)=n(maltose) thay vì 2n(maltose).
• Thủy phân polysaccharide mà không tính phần nước thêm, hoặc nhân hiệu suất sai thứ tự.
• Đánh đồng kết quả màu xanh Cu(OH)₂ lạnh với Cu₂O đỏ gạch khi đun nóng trong kiềm.

5. Bài tập tổng hợp Chương 2 – có phân tích đáp án

Trắc nghiệm

1. Glucose thuộc nhóm: A. Disaccharide; B. Monosaccharide; C. Polysaccharide; D. Lipid.
   Xem lời giải và đáp án

   B. Một đơn vị monosaccharide.

2. Saccharose thủy phân tạo: A. 2 glucose; B. Glucose + fructose; C. 2 fructose; D. Glycerol.
   Xem lời giải và đáp án

   B. 1:1.

3. Maltose thủy phân tạo: A. 2 glucose; B. 2 fructose; C. Ethanol; D. 2 galactose.
   Xem lời giải và đáp án

   A. Hai glucose.

4. Trước thủy phân, chất không có tính khử điển hình trong nhóm glucose, fructose, saccharose, maltose là: A. Glucose; B. Fructose; C. Saccharose; D. Maltose.
   Xem lời giải và đáp án

   C. Saccharose không còn đầu anomer tự do.

5. Fructose tráng bạc được do: A. Có sẵn aldehyde ở mạch hở; B. Đồng phân hóa trong kiềm; C. Là acid; D. Là polymer.
   Xem lời giải và đáp án

   B. Chuyển qua enediol.

6. Phép thử iodine màu xanh tím chỉ ra: A. Tinh bột; B. Ethanol; C. NaCl; D. Glycerol.
   Xem lời giải và đáp án

   A. Phức với amylose.

7. Tinh bột và cellulose khác nhau chủ yếu ở: A. Có hoặc không có carbon; B. Kiểu liên kết glycoside; C. Công thức mắt xích; D. Đều là aldehyde tự do.
   Xem lời giải và đáp án

   B. α và β.

8. CTPT maltose là: A. C₆H₁₂O₆; B. C₁₂H₂₂O₁₁; C. C₆H₁₀O₅; D. C₂H₆O₂.
   Xem lời giải và đáp án

   B. Disaccharide.

9. Tráng bạc hoàn toàn 0,2mol glucose cho bao nhiêu mol Ag? A. 0,1; B. 0,2; C. 0,4; D. 0,8.
   Xem lời giải và đáp án

   C. 2Ag/mol glucose.

10. Tráng bạc hoàn toàn 0,10 mol fructose trong Tollens cho tỉ lượng Ag nào theo mô hình lý thuyết? A. 0; B. 0,10; C. 0,20; D. 0,40 mol.
    Xem lời giải và đáp án

    C. Đồng phân hóa; 2Ag/mol đường phản ứng.

11. 342g saccharose thủy phân hoàn toàn thu tổng bao nhiêu g monosaccharide? A. 180; B. 342; C. 360; D. 684.
    Xem lời giải và đáp án

    C. Có 18g nước tham gia.

12. 162g tinh bột thủy phân hoàn toàn có thể thu bao nhiêu g glucose? A. 90; B. 162; C. 180; D. 342.
    Xem lời giải và đáp án

    C. 162+18=180g.

13. 1 mol glucose lên men tối đa tạo: A. 1mol ethanol; B. 2mol ethanol; C. 3mol ethanol; D. 6mol ethanol.
    Xem lời giải và đáp án

    B. Theo PTHH.

14. Amylopectin có liên kết ở nhánh: A. α(1→6); B. β(1→4); C. Glycoside 1↔2; D. Ester.
    Xem lời giải và đáp án

    A. Phân nhánh của tinh bột.

15. Cellulose sử dụng nhiều trong: A. Giấy và sợi bông; B. Xà phòng sodium stearate; C. Xăng; D. Muối ăn.
    Xem lời giải và đáp án

    A. Sợi thực vật có nhiều cellulose.

16. Đường nào có tính khử nhờ còn đầu anomer tự do? A. Saccharose; B. Maltose; C. Tinh bột đồng nhất; D. Cellulose đồng nhất.
    Xem lời giải và đáp án

    B. Maltose có đầu khử.

Đúng/Sai, tính toán và tự luận

1. Đ/S: Glucose và fructose cùng công thức C₆H₁₂O₆.
   Xem lời giải và đáp án

   Đúng. Đồng phân.

2. Đ/S: Cu(OH)₂ ở nhiệt độ thường màu xanh chỉ ra chắc chắn nhóm aldehyde.
   Xem lời giải và đáp án

   Sai. Phức xanh do nhiều hydroxyl kề nhau.

3. Đ/S: Maltose và saccharose thủy phân cho cùng một loại monosaccharide.
   Xem lời giải và đáp án

   Sai. Maltose→2glucose, saccharose→glucose+fructose.

4. Đ/S: Cả starch và cellulose cho màu xanh tím với iodine.
   Xem lời giải và đáp án

   Sai. Starch/amylose có màu đặc trưng; cellulose không.

5. Đ/S: Sau thủy phân hoàn toàn, saccharose có thể cho phản ứng tráng bạc.
   Xem lời giải và đáp án

   Đúng. Do glucose và fructose sinh ra.

6. Tính m(glucose) từ 68,4g maltose thủy phân hoàn toàn.
   Xem lời giải và đáp án

   n maltose=0,2mol ⇒ n(glucose)=0,4mol ⇒ m=72g.

7. Tính m(Ag) từ 18g glucose tráng bạc hoàn toàn.
   Xem lời giải và đáp án

   n glucose=0,1 ⇒ n Ag=0,2 ⇒ 21,6g.

8. Tính tổng khối lượng monosaccharide từ 51,3g saccharose thủy phân hoàn toàn.
   Xem lời giải và đáp án

   n saccharose=0,15mol ⇒ tổng 0,30mol monosaccharide ⇒ m=54,0g.

9. Từ 48,6g tinh bột thủy phân hoàn toàn thu tối đa bao nhiêu g glucose?
   Xem lời giải và đáp án

   48,6/162×180 = 54,0g.

10. Từ 32,4g cellulose thủy phân 80%, thu bao nhiêu g glucose?
    Xem lời giải và đáp án

    32,4/162×180×0,8 = 28,8g.

11. Từ 81g tinh bột thủy phân 90% rồi lên men 80%, thu bao nhiêu g ethanol?
    Xem lời giải và đáp án

    m ethanol lý thuyết=81/162×92=46g; ×0,9×0,8=33,12g.

12. 0,05mol maltose tráng bạc hoàn toàn trước thủy phân thu bao nhiêu g bạc?
    Xem lời giải và đáp án

    Maltose có một đầu khử, nAg=0,10mol ⇒ 10,8g.

13. Tự luận: nêu phương pháp phân biệt saccharose và maltose.
    Xem lời giải và đáp án

    Dùng phép tráng bạc trong điều kiện phù hợp: maltose khử Ag⁺ tạo Ag, saccharose không khi chưa thủy phân. Cả hai hòa tan Cu(OH)₂ lạnh nên không dùng màu phức xanh để phân biệt.

14. Tự luận: vì sao không thể dùng Tollens để phân biệt chắc glucose và fructose?
    Xem lời giải và đáp án

    Trong môi trường kiềm Tollens, fructose đồng phân hóa qua enediol thành aldose cũng cho phản ứng tạo bạc.

15. Tự luận: tổng kết liên kết glycoside α(1→4), α(1→6) và β(1→4).
    Xem lời giải và đáp án

    α(1→4): amylose, mạch chính amylopectin và maltose; α(1→6): vị trí phân nhánh amylopectin; β(1→4): cellulose.