PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

I. Khái niệm carbohydrate

Carbohydrate là loại hợp chất hữu cơ chứa các nguyên tố carbon, hydrogen, oxygen, thường có công thức chung $C_n(H_2O)_m$.

Các carbohydrate phổ biến:

II. Glucose và saccharose

1. Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lý

Glucose còn gọi là đường nho. Glucose có trong máu, đóng vai trò nguồn năng lượng chính cho các hoạt động ở tế bào. Người khoẻ mạnh lúc đói có lượng glucose trong máu khoảng 70–100 mg/dL.

Giống nhau: Cả hai đều là chất rắn tinh thể, không màu, không mùi, vị ngọt, tan tốt trong nước, cùng thành phần nguyên tố (C, H, O).

Khác nhau: Khác CTPT, khối lượng mol, nguồn gốc tự nhiên và tính chất hoá học.

2. Tính chất hoá học

a) Phản ứng tráng bạc của glucose

Glucose phản ứng với $AgNO_3$ trong dung dịch $NH_3$ (dung dịch ammonia), tạo ra bạc kim loại bám lên thành ống nghiệm:

$$C_6H_{12}O_6 + Ag_2O \xrightarrow{\text{dd }NH_3, t^o} C_6H_{12}O_7 + 2Ag \downarrow$$

Hiện tượng: Thành ống nghiệm sáng bóng như gương (lớp bạc bám vào).

Ứng dụng: Tráng bạc lên kính để sản xuất gương soi → gọi là phản ứng tráng bạc.

Lưu ý: Saccharose không có phản ứng tráng bạc. Đây là cách phân biệt glucose và saccharose.

b) Phản ứng lên men rượu của glucose

Dưới tác dụng của enzyme, glucose bị lên men tạo ethylic alcohol và $CO_2$:

$$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{\text{enzyme}} 2C_2H_5OH + 2CO_2 \uparrow$$

Ứng dụng: Sản xuất bia, rượu, đồ uống có cồn.

c) Phản ứng thuỷ phân của saccharose

Saccharose bị thuỷ phân trong môi trường acid hoặc enzyme, tạo ra glucose và fructose:

$$C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \xrightarrow{\text{enzyme hoặc acid}, t^o} C_6H_{12}O_6 \text{ (glucose)} + C_6H_{12}O_6 \text{ (fructose)}$$

Lưu ý: Glucose và fructose có cùng CTPT ($C_6H_{12}O_6$) nhưng khác CTCT → tính chất khác nhau. Cả glucose và fructose đều có phản ứng tráng bạc.

3. Vai trò và ứng dụng

Glucose:

• Nguồn năng lượng chính cho tế bào (thực vật và động vật)
• Nguyên liệu trong công nghiệp dược phẩm (dịch truyền glucose)
• Sản xuất đồ uống có cồn (lên men rượu)
• Tráng gương, tráng ruột phích

Saccharose:

• Cung cấp năng lượng cho cơ thể
• Nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp thực phẩm (bánh kẹo, nước giải khát)

Cảnh báo: Tiêu thụ quá nhiều glucose, saccharose trong thời gian dài → nguy cơ béo phì, tiểu đường, tim mạch… Cần sử dụng hợp lý.

Câu hỏi đúng/sai – Củng cố lý thuyết

Câu 1. Xét các phát biểu:

(1) “Glucose và fructose có cùng CTCT.” → SAI. Cùng CTPT ($C_6H_{12}O_6$) nhưng khác CTCT.

(2) “Glucose và fructose có cùng CTPT.” → ĐÚNG. Đều là $C_6H_{12}O_6$.

(3) “Glucose và fructose là sản phẩm thuỷ phân saccharose.” → ĐÚNG.

(4) “Glucose và fructose có cùng thành phần nguyên tố.” → ĐÚNG. Đều chứa C, H, O.

→ Có 3 phát biểu đúng: (2), (3), (4).

Câu 2. Xét các phát biểu:

(1) “Glucose, ethylic alcohol và acetic acid đều cùng thành phần nguyên tố.” → ĐÚNG. Cả 3 đều chứa C, H, O.

(2) “Sản phẩm lên men rượu glucose đều là hợp chất hữu cơ.” → SAI. Sản phẩm gồm $C_2H_5OH$ (hữu cơ) và $CO_2$ (vô cơ).

(3) “Thuỷ phân hoàn toàn saccharose thu được một sản phẩm duy nhất.” → SAI. Thu được hai sản phẩm: glucose và fructose.

(4) “Công thức chung carbohydrate có dạng $C_n(H_2O)_m$.” → ĐÚNG.

(5) “Glucose và saccharose đều dễ tan, có vị ngọt.” → ĐÚNG.

→ Có 2 phát biểu sai: (2) và (3).

Câu 3. Phát biểu nào sai?

A. “Glucose và saccharose cùng thành phần nguyên tố.” → ĐÚNG (đều có C, H, O).

B. “Glucose và saccharose tốt cho sức khoẻ nên có thể sử dụng nhiều.” → SAI. Dùng quá nhiều gây béo phì, tiểu đường.

C. “Lên men glucose để sản xuất đồ uống có cồn.” → ĐÚNG.

D. “Saccharose sản xuất từ cây mía, thốt nốt, củ cải.” → ĐÚNG.

→ Đáp án: B.

Câu 4. Phát biểu nào đúng?

A. “Thuỷ phân saccharose chỉ thu được 1 sản phẩm.” → SAI (glucose + fructose).

B. “Thuỷ phân saccharose trong môi trường base.” → SAI (trong acid hoặc enzyme).

C. “Glucose có phản ứng thuỷ phân như saccharose.” → SAI. Glucose không có phản ứng thuỷ phân.

D. “Sản phẩm thuỷ phân saccharose có thể tham gia phản ứng tráng bạc.” → ĐÚNG (glucose và fructose đều tráng bạc).

→ Đáp án: D.

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Phản ứng tráng bạc của glucose – Tính khối lượng Ag

Phương pháp:

$$C_6H_{12}O_6 + Ag_2O \xrightarrow{\text{dd }NH_3, t^o} C_6H_{12}O_7 + 2Ag$$

Tỉ lệ mol: 1 mol glucose → 2 mol Ag

$n_{Ag} = 2 \times n_{\text{glucose}}$

Nếu có hiệu suất: $n_{Ag}^{TT} = n_{Ag}^{LT} \times H$

Ví dụ mẫu

Cho 14,4 gam glucose vào dung dịch $AgNO_3/NH_3$ dư. Tính khối lượng Ag thu được (hiệu suất 100%).

Giải:

$n_{\text{glucose}} = \dfrac{14{,}4}{180} = 0{,}08$ mol

$n_{Ag} = 2 \times 0{,}08 = 0{,}16$ mol

$m_{Ag} = 0{,}16 \times 108 = 17{,}28$ gam

Bài tập tương tự 1

Cho 9,0 gam glucose phản ứng tráng bạc (hiệu suất 80%). Tính $m_{Ag}$.

Giải:

$n_{\text{glucose}} = \dfrac{9}{180} = 0{,}05$ mol

$n_{Ag}^{LT} = 2 \times 0{,}05 = 0{,}1$ mol → $m^{LT} = 10{,}8$ gam

$m_{Ag}^{TT} = 10{,}8 \times 0{,}8 = 8{,}64$ gam

Bài tập tương tự 2

Cho 50 mL dung dịch glucose chưa rõ nồng độ tác dụng $AgNO_3/NH_3$ dư, thu 2,16 gam Ag. Tính nồng độ mol/L glucose.

Giải:

$n_{Ag} = \dfrac{2{,}16}{108} = 0{,}02$ mol → $n_{\text{glucose}} = \dfrac{0{,}02}{2} = 0{,}01$ mol

$C_M = \dfrac{0{,}01}{0{,}05} = 0{,}2$ M

Dạng 2: Lên men glucose – Tính khối lượng ethylic alcohol hoặc thể tích $CO_2$

Phương pháp:

$$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{\text{enzyme}} 2C_2H_5OH + 2CO_2$$

Tỉ lệ mol: $1 : 2 : 2$

Từ $n_{\text{glucose}}$ → $n_{C_2H_5OH} = 2n_{\text{glucose}}$; $n_{CO_2} = 2n_{\text{glucose}}$

Nếu có hiệu suất $H$: sản phẩm thực tế = sản phẩm lý thuyết × $H$.

Ví dụ mẫu

Lên men dung dịch chứa 300 gam glucose, thu được 92 gam ethylic alcohol. Tính hiệu suất.

Giải:

$n_{\text{glucose}} = \dfrac{300}{180} = \dfrac{5}{3}$ mol

$n_{C_2H_5OH}^{LT} = 2 \times \dfrac{5}{3} = \dfrac{10}{3}$ mol → $m^{LT} = \dfrac{10}{3} \times 46 \approx 153{,}3$ gam

$$H = \dfrac{92}{153{,}3} \times 100\% = 60\%$$

Bài tập tương tự

Lên men 45 gam dung dịch glucose 20%, hiệu suất 60%. Tính $V_{CO_2}$ (đkc).

Giải:

$m_{\text{glucose}} = 45 \times 0{,}2 = 9$ gam → $n = \dfrac{9}{180} = 0{,}05$ mol

$n_{CO_2}^{LT} = 2 \times 0{,}05 = 0{,}1$ mol → $n^{TT} = 0{,}1 \times 0{,}6 = 0{,}06$ mol

$V = 0{,}06 \times 24{,}79 = 1{,}4874$ lít

Dạng 3: Thuỷ phân saccharose – Tính khối lượng glucose/fructose hoặc tính hiệu suất

Phương pháp:

$$C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \xrightarrow{\text{acid}/t^o} C_6H_{12}O_6 \text{ (glucose)} + C_6H_{12}O_6 \text{ (fructose)}$$

Tỉ lệ mol: $1 : 1 : 1$

1 mol saccharose (342g) → 1 mol glucose (180g) + 1 mol fructose (180g)

Ví dụ mẫu

Thuỷ phân hoàn toàn 8,55 gam saccharose. Tính khối lượng glucose thu được.

Giải:

$n_{\text{saccharose}} = \dfrac{8{,}55}{342} = 0{,}025$ mol

$n_{\text{glucose}} = 0{,}025$ mol

$m_{\text{glucose}} = 0{,}025 \times 180 = 4{,}5$ gam

Bài tập tương tự

Thuỷ phân 3,42 gam saccharose hoàn toàn, lấy sản phẩm đem tráng bạc (cả glucose và fructose đều tráng bạc). Tính $m_{Ag}$.

Giải:

$n_{\text{saccharose}} = \dfrac{3{,}42}{342} = 0{,}01$ mol

→ $n_{\text{glucose}} = 0{,}01$ mol; $n_{\text{fructose}} = 0{,}01$ mol

Cả 2 đều tráng bạc (mỗi chất cho 2 mol Ag):

$n_{Ag} = 2 \times 0{,}01 + 2 \times 0{,}01 = 0{,}04$ mol

$m_{Ag} = 0{,}04 \times 108 = 4{,}32$ gam

Dạng 4: Lên men glucose – Dẫn $CO_2$ vào nước vôi trong

Phương pháp:

$C_6H_{12}O_6 \to 2C_2H_5OH + 2CO_2$

$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3 \downarrow + H_2O$ (nếu $Ca(OH)_2$ dư)

Nếu khối lượng dung dịch giảm: $m_{\text{giảm}} = m_{CaCO_3} – m_{CO_2}$

→ $m_{CO_2} = m_{CaCO_3} – m_{\text{giảm}}$

Ví dụ mẫu

Lên men $m$ gam glucose (hiệu suất 90%). $CO_2$ sinh ra hấp thụ vào nước vôi trong dư, thu 10 gam kết tủa, khối lượng dung dịch giảm 3,4 gam. Tính $m$.

Giải:

$m_{CO_2} = m_{CaCO_3} – m_{\text{giảm}} = 10 – 3{,}4 = 6{,}6$ gam

$n_{CO_2} = \dfrac{6{,}6}{44} = 0{,}15$ mol

Theo PTHH: $n_{\text{glucose}}^{TT} = \dfrac{0{,}15}{2} = 0{,}075$ mol

Hiệu suất 90%: $n_{\text{glucose}}^{\text{ban đầu}} = \dfrac{0{,}075}{0{,}9} = \dfrac{1}{12}$ mol

$m = \dfrac{1}{12} \times 180 = 15$ gam

Dạng 5: Bài toán tổng hợp – Chuỗi chuyển hoá Tinh bột → Glucose → Ethylic alcohol → Acetic acid → Ester

Phương pháp:

Viết chuỗi PTHH:

1. $(C_6H_{10}O_5)n + nH_2O \xrightarrow{\text{acid}} nC_6H{12}O_6$
2. $C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{\text{enzyme}} 2C_2H_5OH + 2CO_2$
3. $C_2H_5OH + O_2 \xrightarrow{\text{men giấm}} CH_3COOH + H_2O$
4. $CH_3COOH + C_2H_5OH \underset{}{\overset{H_2SO_4, t^o}{\rightleftharpoons}} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$

Tính lần lượt từ đầu chuỗi (hoặc từ cuối ngược lại), chú ý nhân/chia hiệu suất ở mỗi bước.

Ví dụ mẫu

Chuyển hoá 2 kg tinh bột (chứa 3% tạp chất) thành ethylic alcohol. Hiệu suất toàn bộ 75%. Tính thể tích cồn 95° thu được ($d = 0{,}8$ g/mL).

Giải:

$m_{\text{tinh bột nguyên chất}} = 2000 \times 0{,}97 = 1940$ gam

$(C_6H_{10}O_5)n \to nC_6H{12}O_6 \to 2nC_2H_5OH$

Tỉ lệ khối lượng: $162n$ g tinh bột → $2n \times 46 = 92n$ g ethylic alcohol

$m_{C_2H_5OH}^{LT} = \dfrac{1940 \times 92}{162} \approx 1101{,}7$ gam

$m^{TT} = 1101{,}7 \times 0{,}75 = 826{,}3$ gam

$V_{\text{rượu nc}} = \dfrac{826{,}3}{0{,}8} = 1032{,}9$ mL

$V_{\text{cồn }95°} = \dfrac{1032{,}9}{0{,}95} \approx 1087$ mL $\approx 1{,}087$ lít

Dạng 6: Thuỷ phân saccharose rồi lên men hoặc tráng bạc – Bài toán kết hợp

Phương pháp:

Bước 1: Thuỷ phân saccharose → glucose + fructose

Bước 2: Lấy sản phẩm (glucose, fructose) cho phản ứng tiếp (tráng bạc hoặc lên men)

Chú ý: Nếu đề cho thuỷ phân rồi tráng bạc → cả glucose lẫn fructose đều tráng bạc → $n_{Ag} = 4 \times n_{\text{saccharose}}$ (mỗi chất cho 2Ag).

Ví dụ mẫu

Cho 300 mL dung dịch $X$ chứa glucose 0,1M và saccharose 0,1M. Thuỷ phân hoàn toàn $X$ trong acid. Tính nồng độ glucose trong dung dịch sau phản ứng (coi thể tích không đổi).

Giải:

$n_{\text{glucose ban đầu}} = 0{,}1 \times 0{,}3 = 0{,}03$ mol

$n_{\text{saccharose}} = 0{,}1 \times 0{,}3 = 0{,}03$ mol

Thuỷ phân: $n_{\text{glucose từ saccharose}} = 0{,}03$ mol

Tổng glucose sau phản ứng: $0{,}03 + 0{,}03 = 0{,}06$ mol

(Fructose cũng sinh ra 0,03 mol nhưng đề hỏi glucose)

$C_{M \text{ glucose}} = \dfrac{0{,}06}{0{,}3} = 0{,}2$ M

SƠ ĐỒ TƯ DUY

1. Carbohydrate

• 1.1. Hợp chất hữu cơ chứa C, H, O; công thức chung $C_n(H_2O)_m$
• 1.2. Phổ biến: glucose, saccharose, tinh bột, cellulose

2. Glucose ($C_6H_{12}O_6$)

• 2.1. Tinh thể, không màu, vị ngọt, tan tốt trong nước
• 2.2. Có trong quả nho, trái cây, máu
• 2.3. Phản ứng tráng bạc: + $Ag_2O$ → $2Ag$ (tráng gương)
• 2.4. Lên men rượu: → $2C_2H_5OH + 2CO_2$

3. Saccharose ($C_{12}H_{22}O_{11}$)

• 3.1. Tinh thể, không màu, vị ngọt, tan tốt trong nước
• 3.2. Có trong mía, củ cải đường, thốt nốt
• 3.3. Thuỷ phân: + $H_2O$ → glucose + fructose
• 3.4. Không có phản ứng tráng bạc

4. Vai trò và ứng dụng

• 4.1. Glucose: năng lượng tế bào, dịch truyền, lên men rượu, tráng gương
• 4.2. Saccharose: công nghiệp thực phẩm (bánh kẹo, nước giải khát)
• 4.3. Cảnh báo: dùng quá nhiều → béo phì, tiểu đường

SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu