PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

I. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

Sự hình thành tinh bột và cellulose:

Cây xanh tổng hợp glucose qua phản ứng quang hợp, sau đó một phần glucose được chuyển hoá thành tinh bột và cellulose:

$$6nCO_2 + 5nH_2O \xrightarrow{\text{ánh sáng, diệp lục}} (C_6H_{10}O_5)_n + 6nO_2$$

Quá trình quang hợp góp phần cân bằng lượng $CO_2$ và $O_2$ trong khí quyển.

Điểm giống nhau: Cả hai đều là carbohydrate, chất rắn, màu trắng, không tan trong nước lạnh, CTPT dạng $(C_6H_{10}O_5)$, đều thuỷ phân tạo glucose, đều được tạo ra từ quang hợp.

Điểm khác nhau: Tinh bột dạng bột, tan một phần trong nước nóng, phản ứng với iodine tạo màu xanh tím. Cellulose dạng sợi, không tan cả trong nước nóng, không phản ứng với iodine.

II. Tính chất hoá học

1. Phản ứng thuỷ phân

Cả tinh bột và cellulose đều bị thuỷ phân tạo thành glucose trong môi trường acid hoặc enzyme:

$$(C_6H_{10}O_5)n + nH_2O \xrightarrow{\text{enzyme hoặc acid}, t^o} nC_6H{12}O_6 \text{ (glucose)}$$

Lưu ý quan trọng: Enzyme thuỷ phân tinh bột khác enzyme thuỷ phân cellulose. Cơ thể người chỉ có enzyme thuỷ phân tinh bột (ở tuyến nước bọt và ruột non) mà không có enzyme thuỷ phân cellulose. Vì vậy con người tiêu hoá được tinh bột nhưng không tiêu hoá được cellulose. Một số động vật như trâu, bò, dê… có enzyme thuỷ phân cellulose nên ăn được cỏ.

2. Phản ứng màu của hồ tinh bột với iodine

Hồ tinh bột phản ứng với dung dịch iodine tạo hợp chất có màu xanh tím đặc trưng.

→ Đây là phản ứng dùng để nhận biết tinh bột (hoặc dùng hồ tinh bột để nhận biết iodine).

Cellulose không có phản ứng này. Đây là cách phân biệt tinh bột và cellulose.

Ứng dụng thực tế: Nhỏ dung dịch iodine lên miếng chuối xanh → xuất hiện màu xanh tím → chuối xanh chứa nhiều tinh bột. Khi chuối chín, tinh bột chuyển thành đường nên không còn phản ứng với iodine.

III. Ứng dụng

Tinh bột:

• Nguồn dinh dưỡng chính (cơm, bún, mì, bánh mì…)
• Sản xuất hồ dán
• Nguyên liệu sản xuất ethylic alcohol và các hoá chất khác

Cellulose:

• Sản xuất giấy và tơ sợi (vải cotton, vải đay…)
• Vật liệu xây dựng (gỗ tự nhiên, gỗ công nghiệp)
• Nguyên liệu tổng hợp ethylic alcohol (cồn công nghiệp), thuốc súng không khói…

Câu hỏi đúng/sai – Củng cố lý thuyết

Câu 1. Phát biểu nào đúng?

A. “Tinh bột và cellulose đều tạo ra từ quang hợp.” → ĐÚNG.

B. “Tinh bột và cellulose có cùng số mắt xích.” → SAI. Số mắt xích ($n$ và $m$) khác nhau; cellulose thường có phân tử khối lớn hơn nhiều.

C. “Tinh bột và cellulose có phân tử khối bằng nhau.” → SAI.

D. “Tinh bột và cellulose đều dễ tan trong nước.” → SAI. Cả hai đều không tan trong nước lạnh.

→ Đáp án: A.

Câu 2. Nhận định nào đúng nhất?

A. “Tinh bột và cellulose dễ tan trong nước.” → SAI.

B. “Tinh bột dễ tan, cellulose không tan.” → SAI (tinh bột cũng không tan trong nước lạnh).

C. “Cả hai không tan trong nước lạnh nhưng tan trong nước nóng.” → SAI (cellulose không tan cả trong nước nóng).

D. “Tinh bột không tan nước lạnh nhưng tan được trong nước nóng. Cellulose không tan cả trong nước lạnh và nóng.” → ĐÚNG.

→ Đáp án: D.

Câu 3. Điểm giống nhau giữa tinh bột và cellulose:

A. “Đều là thành phần chính của gạo, ngô, khoai.” → SAI (chỉ tinh bột).

B. “Đều là polymer thiên nhiên.” → ĐÚNG.

C. “Đều cho thuỷ phân tạo glucose.” → ĐÚNG.

D. “Đều không tan trong nước lạnh.” → ĐÚNG.

→ Tất cả B, C, D đều đúng nhưng nếu chọn 1 đáp án đúng nhất thì tuỳ đề. Cả B, C, D đều là điểm giống nhau.

Câu 4. Chất nào không có khả năng thuỷ phân?

A. Tinh bột → có thuỷ phân. B. Cellulose → có thuỷ phân. C. Saccharose → có thuỷ phân.

D. Glucose → ĐÚNG. Glucose là đường đơn, không thuỷ phân được.

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Thuỷ phân tinh bột/cellulose – Tính khối lượng glucose

Phương pháp:

$$(C_6H_{10}O_5)n + nH_2O \xrightarrow{\text{acid}/t^o} nC_6H{12}O_6$$

Tỉ lệ khối lượng: $162n$ gam tinh bột → $180n$ gam glucose

$$m_{\text{glucose}} = \dfrac{m_{\text{tinh bột}} \times 180}{162} \times H$$

Với $H$ là hiệu suất (nếu có).

Ví dụ mẫu

Thuỷ phân 324 gam tinh bột, hiệu suất 75%. Tính khối lượng glucose thu được.

Giải:

$$m_{\text{glucose}}^{LT} = \dfrac{324 \times 180}{162} = 360 \text{ gam}$$

$$m_{\text{glucose}}^{TT} = 360 \times 0{,}75 = 270 \text{ gam}$$

Bài tập tương tự 1

Thuỷ phân 1 tấn tinh bột, hiệu suất 80%. Tính khối lượng glucose.

Giải:

$$m^{LT} = \dfrac{1 \times 180}{162} = 1{,}111 \text{ tấn}$$

$$m^{TT} = 1{,}111 \times 0{,}8 \approx 0{,}89 \text{ tấn}$$

Bài tập tương tự 2

Thuỷ phân $m$ gam tinh bột thu được đúng $m$ gam glucose. Tính hiệu suất.

Giải:

$$m_{\text{glucose}}^{LT} = \dfrac{m \times 180}{162} = \dfrac{10m}{9}$$

$$H = \dfrac{m}{\dfrac{10m}{9}} = \dfrac{9}{10} = 90\%$$

Dạng 2: Quang hợp – Tính lượng $CO_2$ hoặc $O_2$ mà cây xanh hấp thụ/giải phóng

Phương pháp:

$$6nCO_2 + 5nH_2O \xrightarrow{\text{quang hợp}} (C_6H_{10}O_5)_n + 6nO_2$$

Tỉ lệ khối lượng: $264n$ g $CO_2$ + $90n$ g $H_2O$ → $162n$ g tinh bột/cellulose + $192n$ g $O_2$

$$m_{CO_2} = \dfrac{m_{\text{tinh bột}} \times 264}{162} = \dfrac{44m}{27}$$

$$m_{O_2} = \dfrac{m_{\text{tinh bột}} \times 192}{162} = \dfrac{32m}{27}$$

Ví dụ mẫu

Để tạo 810 kg tinh bột, cây xanh hấp thụ bao nhiêu kg $CO_2$?

Giải:

$$m_{CO_2} = \dfrac{810 \times 264}{162} = \dfrac{810 \times 44}{27} = 30 \times 44 = 1320 \text{ kg}$$

Bài tập tương tự

Để tạo 4,05 kg tinh bột, cây xanh giải phóng bao nhiêu kg $O_2$?

Giải:

$$m_{O_2} = \dfrac{4{,}05 \times 192}{162} = \dfrac{4{,}05 \times 32}{27} = 0{,}15 \times 32 = 4{,}8 \text{ kg}$$

Dạng 3: Chuỗi chuyển hoá Tinh bột → Glucose → Ethylic alcohol – Tính khối lượng hoặc thể tích

Phương pháp:

Bước 1: Thuỷ phân tinh bột:

$(C_6H_{10}O_5)n + nH_2O \to nC_6H{12}O_6$

Bước 2: Lên men glucose:

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

Tổng hợp: $162n$ g tinh bột → $180n$ g glucose → $2n \times 46 = 92n$ g ethylic alcohol

$$m_{C_2H_5OH} = \dfrac{m_{\text{tinh bột}} \times 92}{162} \times H$$

Ví dụ mẫu

Tính lượng tinh bột cần dùng để lên men tạo 5 lít ethylic alcohol 46° (hiệu suất 72%, $d = 0{,}8$ g/mL).

Giải:

$V_{\text{rượu nc}} = 5000 \times 0{,}46 = 2300$ mL

$m_{C_2H_5OH} = 0{,}8 \times 2300 = 1840$ gam

$m_{\text{tinh bột}} = \dfrac{1840 \times 162}{92 \times 0{,}72} = \dfrac{1840 \times 162}{66{,}24} \approx 4500$ gam $= 4{,}5$ kg

Bài tập tương tự

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

Giải:

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

$m_{C_2H_5OH} = \dfrac{1940 \times 92}{162} \times 0{,}75 = \dfrac{1940 \times 92}{162} \times 0{,}75$

$= 1101{,}7 \times 0{,}75 = 826{,}3$ 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 4: Thuỷ phân tinh bột rồi kiểm tra bằng iodine hoặc tráng bạc

Phương pháp:

• Sau thuỷ phân hoàn toàn: toàn bộ tinh bột → glucose → nhỏ iodine không đổi màu (vì không còn tinh bột); cho tráng bạc → có Ag.
• Sau thuỷ phân chưa hoàn toàn: còn tinh bột dư → nhỏ iodine xuất hiện màu xanh tím.

Ví dụ mẫu

Cho 10 mL hồ tinh bột + 2 mL $H_2SO_4$ 20% → đun sôi 5 phút → để nguội → trung hoà bằng NaOH 10% đến khi quỳ không đổi màu. a) Viết PTHH. b) Mô tả hiện tượng khi cho dung dịch thu được tác dụng với iodine và với $AgNO_3/NH_3$.

Giải:

a) PTHH:

$(C_6H_{10}O_5)n + nH_2O \xrightarrow{H_2SO_4, t^o} nC_6H{12}O_6$

$H_2SO_4 + 2NaOH \to Na_2SO_4 + 2H_2O$

b) Sau thuỷ phân hoàn toàn, tinh bột đã chuyển hết thành glucose:

• Nhỏ iodine: không đổi màu (không còn tinh bột).
• Cho tráng bạc: xuất hiện lớp bạc sáng bóng trên thành ống nghiệm:

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

Dạng 5: Tính số mắt xích trong phân tử tinh bột/cellulose

Phương pháp:

Mỗi mắt xích $–C_6H_{10}O_5–$ có $M = 162$ g/mol.

$$n = \dfrac{M_{\text{phân tử}}}{162}$$

Ví dụ mẫu

Phân tử khối của tinh bột khoảng 299700 amu. Tính số mắt xích.

Giải:

$$n = \dfrac{299700}{162} = 1850$$

PHẦN 3: SƠ ĐỒ TƯ DUY

1. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

• 1.1. Tinh bột: rắn, bột, trắng, tan một phần nước nóng → hồ tinh bột
• 1.2. Cellulose: rắn, sợi, trắng, không tan trong nước và dung môi hữu cơ
• 1.3. Tinh bột: hạt, củ, quả | Cellulose: thân, vỏ cây
• 1.4. Hình thành qua quang hợp: $CO_2 + H_2O \to$ glucose → tinh bột/cellulose + $O_2$

2. Tính chất hoá học

• 2.1. Thuỷ phân (cả hai): $(C_6H_{10}O_5)n + nH_2O \to nC_6H{12}O_6$ (glucose)
• 2.2. Phản ứng màu iodine (chỉ tinh bột): tạo màu xanh tím
• 2.3. Cellulose không phản ứng với iodine

3. Ứng dụng

• 3.1. Tinh bột: dinh dưỡng (cơm, bún, mì…), hồ dán, sản xuất ethylic alcohol
• 3.2. Cellulose: giấy, tơ sợi, gỗ, cồn công nghiệp

4. Vai trò trong cây xanh

• 4.1. Tinh bột: dự trữ năng lượng
• 4.2. Cellulose: xây dựng bộ khung (thành tế bào)

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