Cách giải bài tập phản ứng thủy phân tinh bột hoặc xenlulozo

1. Phản ứng thủy phân tinh bột hoặc xenlulozo:

Phản ứng thủy phân tinh bột và xenlulozo là hai quá trình quan trọng trong lĩnh vực hóa học hữu cơ, mang lại kiến thức sâu sắc về cấu trúc và tính chất của các hợp chất hữu cơ quan trọng như tinh bột và xenlulozo. Điều này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ về cấu trúc phân tử của chúng mà còn mở ra nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp và đời sống hàng ngày.

– Thủy phân tinh bột:

Tinh bột, một dạng tổ chức của glucoside, là một polymer đường hóa học quan trọng trong thực vật. Phản ứng thủy phân tinh bột thường được tiến hành bằng enzym amylase, có thể xảy ra trong môi trường axit hoặc kiềm. Amylase chia tách liên kết glycoside giữa các đơn vị glucose, tạo ra các đường glucose dễ hấp thụ và sử dụng.

Phản ứng thủy phân tinh bột có ứng dụng quan trọng trong thực phẩm và công nghiệp. Chẳng hạn, trong sản xuất đường, tinh bột từ cây mía được thủy phân để tạo ra đường glucose, sau đó sẽ được chế biến thành đường tiêu thụ hàng ngày. Trong ngành thực phẩm, quá trình nấu chín tinh bột cũng là một ví dụ về phản ứng thủy phân, tạo ra chất nhờn và dẻo.

– Thủy phân Xenlulozo:

Xenlulozo, một loại polymer glucose khác, chủ yếu tìm thấy trong thành tế bào của cây cỏ và gỗ, cũng có thể trải qua phản ứng thủy phân. Phản ứng này thường được thực hiện bởi enzym cellulase, giúp phân hủy xenlulozo thành glucose. Điều này mang lại nguồn năng lượng cho việc sản xuất ethanol thông qua quá trình lên men.

Trong ngành công nghiệp, xenlulozo cũng được sử dụng rộng rãi để sản xuất giấy. Phản ứng thủy phân xenlulozo giúp tách bỏ các chất liên kết trong cấu trúc xenlulozo, làm mềm và tạo độ dẻo cho sợi xenlulozo, từ đó tạo thành giấy.

– Phương pháp và cơ chế:

Cả hai phản ứng đều thể hiện cơ chế giống nhau với sự tác động của enzym. Enzym này tác động lên các liên kết glycoside giữa các đơn vị glucose trong tinh bột hoặc xenlulozo, tạo ra các đơn vị glucose đơn lẻ. Cơ chế này thường xuyên xảy ra thông qua quá trình hydrolysis, trong đó một phân tử nước tham gia phản ứng và góp phần phân tách các đơn vị glucose.

– Ứng dụng và ý nghĩa:

Quá trình thủy phân tinh bột và xenlulozo không chỉ đơn thuần là những phản ứng hóa học, mà còn mang lại những ứng dụng rất lớn trong đời sống hàng ngày và công nghiệp. Từ ngành thực phẩm, năng lượng tái tạo đến sản xuất giấy, cả hai quá trình này đều chơi một vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn nguyên liệu và năng lượng.

Phản ứng thủy phân tinh bột và xenlulozo không chỉ là những quy trình hóa học đơn giản mà còn là những hiện thân của sự phức tạp trong cấu trúc và tính chất của các hợp chất hữu cơ tự nhiên. Hiểu rõ về chúng không chỉ giúp nâng cao kiến thức về hóa học mà còn mở ra những ứng dụng quan trọng và tiềm năng lớn trong nhiều lĩnh vực.

2. Cách giải bài tập phản ứng thủy phân tinh bột hoặc xenlulozo:

Bài 1: Thuỷ phân 1 kg khoai có chứa 20% tinh bột trong môi trường axit. 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 2: Thuỷ phân hòan toàn 1 kg tinh bột thu được:

A. 1 kg glucozơ.        B. 1,11 kg glucozơ.   

C. 1,18 kg glucozơ.        D. 1kg glucozơ và 1kg fructozơ.

Bài 3: Thuỷ phân 324 gam tinh bột với hiệu suất phản ứng là 75%, khối lượng glucozơ thu được là:

A.360 gam        B.480 gam        C. 270 gam        D.300 gam                      

Bài 4: Nếu dùng 1 tấn khoai chứa 20% tinh bột thì thu được bao nhiêu kg glucozơ? Biết hiệu suất pứ là 70%.

A. 160,55kg        B. 150,64kg        C.155,56kg        D.165,65kg

Bài 5: Khi lên men 1 tấn ngô chứa 65% tinh bột thì khối lượng ancol etylic 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

Bài 6: Cho m g tinh bột lên men để sản xuất ancol etylic. Toàn bộ CO₂ sinh ra cho vào dung dịch Ca(OH)₂ lấy dư được 750 gam kết tủa. Hiệu suất mỗi giai đoạn lên men là 80%. Giá trị của m là:

A.940 g        B. 949,2 g        C.950,5 g        D.1000 g

Bài 7: Lên men 1 tấn tinh bột chứa 5% tạp chất trơ thành ancol etylic với hiệu suất của từng giai đoạn là 85%. Khối lượng ancol thu được là:

A.398,8kg        B.390 kg        C.389,8kg        D. 400kg

Bài 8: Lượng glucozơ thu được khi thuỷ phân 1kg khoai chứa 20% tinh bột (hiệu suất đạt 81%) là:

A. 162g        B. 180g        C. 81g        D.90g

Bài 9: Từ 100 kg gạo chứa 81% tinh bột có thể điều chế được V lít ancol etylic 46º. Biết hiệu suất điều chế là 75% và ancol etylic nguyên chất có D = 0,8 g/ml. Giá trị của V là.

A. 43,125.        B. 50,12.        C. 93,75.        D. 100.

Bài 10: Cho m gam tinh bột lên men thành ancol etylic với hiệu suất 81%. Toàn bộ lượng CO₂ sinh ra được hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)₂, thu được 550 gam kết tủa và dung dịch X. Đun kỹ dung dịch X thu thêm được 100 gam kết tủa. Giá trị của m là

A. 550g.        B. 810g        C. 650g.        D. 750g.

Đáp án và hướng dẫn giải

Bài 1:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

m_{tinh bot} = 1/100.20 = 0,2 kg ⇒ n_{tinh bot} = 1/810 kmol

Vì hiệu suất bằng 75% nên:

⇒ Chọn A.

Bài 2:

n_{tinh bot} = n_glucozo = 1/162 kmol ⇒ m_glucozo = 1/162.180 = 1,11 kg

⇒ Chọn B.

Bài 3: Tương tự bài 1.

⇒ Chọn C.

Bài 4: Tương tự bài 1.

⇒ Chọn C.

Bài 5:

1 tấn = 1000 kg

(1) (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

(2) C₆H₁₂O₆ −^{to, men rượu}→ 2C₂H₅OH + 2CO₂

m tinh bot = 1000/100.65 = 650kg ⇒ ntinh bot = 325/81 kmol

Vì hiệu suất cả quá trình là 80% nên:

⇒ Chọn B.

Bài 6:  Tương tự bài 5.

Lưu ý: Bài này cho hiệu suất từng giai đoạn nên chúng ta cần tính theo từng giai đoạn, tính từ sản phẩm để tìm ra chất phản ứng.

⇒ Chọn B.

Bài 7: Tương tự bài 5, 6.

⇒ Chọn C.

Bài 8: Tương tự bài 2.

⇒ Chọn B.

Bài 9:

m_{tinh bot} = 100/100.81 = 81 kg

Vì H = 75% nên:

⇒ Chọn C.

Bài 10:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O        (1)

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂        (2)

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O        (3)

Theo bài ta có:

n↓(1) = n_CO2(1) = 550/100 = 5,5 mol

n↓(3) = n_Ca(HCO3)2 = 100/100 = 1 mol ⇒ n_CO2(2) = 2n_Ca(HCO3)2 = 2.1 = 2 mol

⇒ n_CO2 = 5,5 + 2= 7,5 mol

Vì hiệu suất phản ứng lên men là 81% nên:

⇒ Chọn D.