Bài tập về phản ứng thủy phân xenlulozo
1. Lí thuyết và phương pháp giải
1.1 Phản ứng thủy phân xenlulozo
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 (glucozơ)
1.2 Kiến thức mở rộng về xenlulozo
- Công thức phân tử (C6H10O5)n.
- Công thức cấu tạo: do các gốc β-glucozơ liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4-glicozit tạo thành mạch thẳng, mỗi gốc chỉ còn lại 3 nhóm OH tự do nên có thể viết công thức cấu tạo ở dạng [C6H7O2(OH)3]n.
- Tính chất vật lí và trang thái tự nhiên
+ Là chất rắn, hình sợi, màu trắng, không mùi, không vị.
+ Không tan trong nước ngay cả khi đun nóng, không tan trong các dung môi hữu cơ thông thường như ete, benzen...
- Tính chất hóa học
+ Phản ứng thủy phân:
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 (glucozơ)
+ Phản ứng este hóa với axit axetic và axit nitric:
[C6H7O2(OH)3] + 3nCH3COOH → [C6H7O2(OOCCH3)3]n + 3nH2O
[C6H7O2(OH)3] + 3nHNO3 → [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O
Từ xenlulozơ cho phản ứng với CS2 trong NaOH rồi phun qua dung dịch axit để sản xuất tơ visco.
1.3 Phương pháp giải
- Bước 1: Tính số mol các chất
- Bước 2: Viết phương trình phản ứng thủy phân
- Bước 3: Tính toán theo yêu cầu đề bài
2. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Trong một nhà máy sản xuất rượu, người ta dùng nguyên liệu là mùn cưa chứa 50% xenlulozo để sản xuất ancol etylic, biết hiệu suất toàn bộ quá trình là 70%. Để sản xuất 1000 lít cồn 96o thì khối lượng mùn cưa cần dùng là bao nhiều? Biết khối lượng riêng của ancol etylic là 0,8 gam/cm3.
A. 3,864 tấn
B. 4,328 tấn
C. 2,642 tấn
D. 5,118 tấn
Đáp án: A. 3,864 tấn
Phương trình hóa học xảy ra
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 (1) (xúc tác, H+)
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2(enzim)
Vancol etylic = 960 lít ⇒ mancoletylic = 768 kg thì cần 768/92.162 kg xenlulozo tinh khiết.
Vậy khối lượng mùn cưa cần dùng là
768/92.162.100%/70%.100%/50% = 3864 kg hay 3,864 tấn mùn cưa.
Ví dụ 2: Thủy phân hoàn toàn a gam tinh bột thành glucozơ, sau đó lên men glucozơ tạo ancol etylic với hiệu suất 80%, hấp thụ toàn bộ khí CO2 sinh ra vào dung dịch chứa 8,55 gam Ba(OH)2, thu được kết tủa và dung dịch X. Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch X, đến khi kết tủa lớn nhất thì cần ít nhất 10 ml dung dịch NaOH 1M. Giá trị của a là
A. 5,525
B. 6,075
C. 6,525
D. 7,075
Đáp án: B. 6,075
Phương trình phản ứng
(C6H10O5)n + nH2O → 2nC2H5OH + 2nCO2
Vì NaOH tối thiểu cho vào Ba(HCO3)2 để thu được kết tủa cực đại nên phản ứng xảy ra theo tỉ lệ 1:1
NaOH + Ba(HCO3)2 → BaCO3↓ + NaHCO3 + H2O
0,01 → 0,01
Bảo toàn nguyên tố Ba: => nBaCO3(1) = nBa(OH)2 - nBa(HCO3)2 = 0,05 – 0,01 = 0,04 (mol)
Bảo toàn nguyên tố C: nCO2 = nBaCO3 (1) + 2nBa(HCO3)2= 0,04 + 2.0,01 = 0,06 (mol)
ntinh bột = 1/2.nCO2= 0,03 (mol)
mtinh bột cần lấy= mtinhbột thực tế/H%= 0,03.162/0,8 = 6,075 (gam)
3. Bài tập vận dụng
Bài 1: Chọn những câu đúng trong các câu sau:
(1) Xenlulozơ không phản ứng với Cu(OH)2 nhưng tan được trong dung dịch [Cu(NH3)4](OH)2.
(2) Glucozơ trong dung dịch tồn tại chủ yếu ở dạng mạch thẳng
(3) Dẫn khí H2 vào dung dịch glucozơ, đun nóng, xúc tác Ni thu được poliancol.
(4) Glucozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ xúc tác HCl hoặc enzim.
(5) Dung dịch saccarozơ không có phản ứng tráng Ag, không bị oxi hóa bởi nước brom, chứng tỏ phân tử saccarozơ không có nhóm –CHO.
(6) Loại thực phẩm chứa nhiều glucozơ là quả nho.
(7) Tinh bột là hỗn hợp của 2 polisaccarit là amilozơ và amilopectin.
Số nội dung đúng là:
A. 5
B. 3
C. 6
D. 4
Đáp án: A. 5
Bài 2: Khẳng định nào sau đây đúng?
A. Glucozơ và fructozơ đều là hợp chất đa chức
B. Glucozơ và fructozơ là đồng phân của nhau
C. Tinh bột và xenlulozơ là đồng phân của nhau vì đều có thành phần phân tử là (C6H10O5)n
D. Tinh bột và xenlulozơ đều là polisaccarit, dễ kéo thành tơ
Đáp án: B. Glucozơ và fructozơ là đồng phân của nhau
A. Sai vì glucozơ và fructozơ là hợp chất tạp chức.
B. Đúng. Glucozơ và fructozơ có cùng công thức phân tử (C6H12O6) khác nhau công thức cấu tạo nên là đồng phân của nhau.
C. Sai. Tinh bột và xenlulozơ đều có công thức chung là (C6H10O5)n nhưng hệ số n khác nhau nên không là đồng phân của nhau.
D. Sai vì tinh bột không kéo thành tơ được.
Bài 3: Cho các nhận định sau:
(1) Xenlulozơ không phản úng với Cu(OH )2 nhưng tan được trong dung dịch [Cu(NH3)4](OH) 2.
(2) Glucozơ được gọi là đường mía.
(3) Dần khí H2 vào dung dịch glucozơ, đun nóng, xúc tác Ni thu được poliancol.
(4) Glucozơ được điều chế bằng cách thủy phân tình bột nhờ xúc tác HCl hoặc enzim.
(5) Dung dịch saccarozơ không có phản ứng tráng Ag, không bị oxi hóa bởi nước brom, chứng tỏ phân tử saccarozơ không có nhóm -CHO.
(6) Saccarozo thuộc loại đisaccarit có tính oxi hóa và tính khử.
(7) Tinh bột là hỗn hợp của 2 polisaccarit là amilozo và amilopectin.
Số nhận định đúng là:
A. 4
B. 3
C. 6
D. 5
Đáp án: D. 5
Bài 4: Cho 32,4 gam xenlulozơ đem thủy phân trong môi trường axit thu được 27 gam glucozơ. Hiệu suất của quá trình thủy phân là
A. 83,33%
B. 84,33%
C. 83,31%
D. 80,33%
Đáp án: A. 83,33%
Theo đề bài, khối lượng xenlulozơ ban đầu là 32,4 gam và khối lượng glucozơ thu được là 27 gam.
Hiệu suất của quá trình thủy phân được tính bằng tỉ lệ giữa khối lượng glucozơ thu được và khối lượng xenlulozơ ban đầu, nhân 100% để đưa ra kết quả dưới dạng phần trăm:
Hiệu suất = (khối lượng glucozơ thu được / khối lượng xenlulozơ ban đầu) x 100%
Hiệu suất = (27 gam / 32,4 gam) x 100%
Hiệu suất = 83,33%
Bài 5: Sản phẩm thu được cuối cùng khi thủy phân xenlulozo là?
A. Sobitol
B. Glucozơ
C. Fructozơ
D. Saccarozơ
Đáp án: B. Glucozơ
Khi thủy phân hoàn toàn xenlulozơ trong môi trường axit đun nóng ta thu được glucozo.
Bài 6: Khi thuỷ phân hoàn toàn tinh bột và xenlulozơ ta thu được sản phẩm chung giống nhau là
A. Sobitol
B. Glucozơ
C. Fructozơ
D. Saccarozơ
Đáp án: B. Glucozơ
Khi thuỷ phân hoàn toàn tinh bột hoặc xenlulozơ ta thu được sản phẩm là glucozơ.
Tinh bột và xenlulozơ đều được tạo thành từ các gốc glucozơ.
(Tinh bột từ α-glucozơ, xenlulozơ từ β-glucozơ).
⇒ thủy phân hoàn toàn tinh bột hoặc xenlulozơ thu được glucozơ.
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
Xem thêm các dạng bài tập Hóa học hay khác:
20 Bài tập về phản ứng thủy phân tinh bột (2024) có đáp án
30 Bài tập về thủy phân Saccarozo (2024) có đáp án
30 Bài tập về tính oxi hóa của Cacbon (2024) có đáp án
30 Bài tập tính theo phương trình hóa học (2024) có đáp án
30 Bài tập tính thành phần phần trăm (2024) có đáp án
