Câu hỏi mở đầu trang 20

Đề bài: Carbohydrate gồm nhiều hợp chất thiên nhiên có vai trò quan trọng đối với sinh vật như: tinh bột và glucose là nguồn dự trữ và cung cấp năng lượng cho tế bào; cellulose xây dựng cấu trúc màng tế bào thực vật và thân cây. Vậy, carbohydrate là gì? Các carbohydrate đơn giản như glucose và fructose có tính chất hoá học cơ bản nào?

Lời giải:

• Carbohydrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức, thường có công thức chung là $\text{C}_n(\text{H}_2\text{O})_m$.
• Tính chất hoá học cơ bản của glucose và fructose:
  • Tính chất của polyalcohol (do có nhiều nhóm $-\text{OH}$ liền kề): phản ứng với $\text{Cu(OH)}_2$ tạo dung dịch xanh lam.
  • Tính chất của aldehyde (glucose có nhóm $-\text{CHO}$; fructose trong môi trường kiềm chuyển hoá thành glucose): phản ứng với thuốc thử Tollens (tráng bạc), $\text{Cu(OH)}_2$ trong môi trường kiềm khi đun nóng, nước bromine (riêng glucose).
  • Tính chất của nhóm $-\text{OH}$ hemiacetal (ở dạng mạch vòng): phản ứng với methanol tạo methyl glycoside.
  • Phản ứng lên men (của glucose): tạo ethanol hoặc lactic acid.

I. Khái niệm và phân loại carbohydrate

1. Khái niệm

Hoạt động trang 20

Đề bài:

1. Xét công thức cấu tạo mạch hở của hai carbohydrate sau:

$\text{CH}_2\text{OH}-\text{CHOH}-\text{CHOH}-\text{CHOH}-\text{CHOH}-\text{CH}=\text{O}$;

$\text{CH}_2\text{OH}-\text{CHOH}-\text{CHOH}-\text{CHOH}-\text{CO}-\text{CH}_2\text{OH}$.

Hai carbohydrate trên chứa những loại nhóm chức nào?

2. Công thức phân tử của một số carbohydrate là $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, $\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}$ và $(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n$. Viết lại các công thức này dưới dạng $\text{C}_n(\text{H}_2\text{O})_m$.

Lời giải:

1. Nhóm chức trong hai carbohydrate:

• Chất 1 ($\text{CH}_2\text{OH}-\text{CHOH}-\text{CHOH}-\text{CHOH}-\text{CHOH}-\text{CH}=\text{O}$): chứa 5 nhóm hydroxy ($-\text{OH}$) liền kề và 1 nhóm aldehyde ($-\text{CH}=\text{O}$).
• Chất 2 ($\text{CH}_2\text{OH}-\text{CHOH}-\text{CHOH}-\text{CHOH}-\text{CO}-\text{CH}_2\text{OH}$): chứa 5 nhóm hydroxy ($-\text{OH}$) liền kề và 1 nhóm ketone ($>!\text{C}=\text{O}$).

2. Viết dưới dạng $\text{C}_n(\text{H}_2\text{O})_m$:

• $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 = \text{C}_6(\text{H}_2\text{O})_6$
• $\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} = \text{C}_{12}(\text{H}_2\text{O})_{11}$
• $(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n = [\text{C}_6(\text{H}_2\text{O})_5]_n$

II. Glucose – Fructose

2. Tính chất hoá học

Hoạt động trang 22 – Xác định nhóm chức và phản ứng chứng minh

Đề bài: Từ cấu tạo phân tử của glucose và fructose (dạng mạch hở và mạch vòng), cho biết mỗi chất chứa các nhóm chức nào và đề xuất một số phản ứng chứng minh sự tồn tại của các nhóm chức đó.

Lời giải:

Bảng tóm tắt nhóm chức và phản ứng chứng minh:

Thí nghiệm trang 22 – Phản ứng của glucose với Cu(OH)₂

Đề bài: Cho 2 mL NaOH 10% + 0,5 mL $\text{CuSO}_4$ 5% + 3 mL glucose 2%, lắc đều. Quan sát hiện tượng, giải thích và viết phương trình hoá học.

Lời giải:

Hiện tượng: Ban đầu xuất hiện kết tủa màu xanh lam $\text{Cu(OH)}_2$. Khi lắc với dung dịch glucose, kết tủa tan tạo dung dịch màu xanh lam trong suốt.

Giải thích: Glucose có nhiều nhóm $-\text{OH}$ liền kề nên hoà tan được $\text{Cu(OH)}_2$ trong môi trường kiềm.

Phương trình hoá học:

$$\text{CuSO}_4 + 2\text{NaOH} \longrightarrow \text{Cu(OH)}_2\downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4$$

$$2\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + \text{Cu(OH)}_2 \longrightarrow (\text{C}_6\text{H}_{11}\text{O}_6)_2\text{Cu} + 2\text{H}_2\text{O}$$

Thí nghiệm trang 22-23 – Tính chất aldehyde của glucose

Đề bài: Thực hiện 3 thí nghiệm:

1. Oxi hoá glucose bằng $\text{Cu(OH)}_2$ khi đun nóng.
2. Phản ứng với thuốc thử Tollens (đun nóng cách thuỷ).
3. Phản ứng với nước bromine.

Mô tả hiện tượng, giải thích và viết PTHH.

Lời giải:

1. Oxi hoá glucose bằng $\text{Cu(OH)}_2$ khi đun nóng:

• Hiện tượng: Ban đầu dung dịch có màu xanh lam. Khi đun nóng, dung dịch chuyển dần thành kết tủa màu đỏ gạch ($\text{Cu}_2\text{O}$).
• Giải thích: Nhóm $-\text{CHO}$ của glucose bị $\text{Cu(OH)}_2$ oxi hoá trong môi trường kiềm khi đun nóng.

$$\text{CH}_2\text{OH}[\text{CHOH}]_4\text{CH}=\text{O} + 2\text{Cu(OH)}_2 + \text{NaOH} \xrightarrow{t^o}$$

$$\text{CH}_2\text{OH}[\text{CHOH}]_4\text{COONa} + \text{Cu}_2\text{O}\downarrow + 3\text{H}_2\text{O}$$

2. Phản ứng với thuốc thử Tollens:

• Hiện tượng: Xuất hiện lớp bạc sáng bóng bám vào thành ống nghiệm (phản ứng tráng bạc).
• Giải thích: Nhóm $-\text{CHO}$ khử ion $\text{Ag}^+$ trong Tollens thành Ag.

$$\text{CH}_2\text{OH}[\text{CHOH}]_4\text{CH}=\text{O} + 2[\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]\text{OH} \xrightarrow{t^o}$$

$$\text{CH}_2\text{OH}[\text{CHOH}]_4\text{COONH}_4 + 2\text{Ag}\downarrow + 3\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O}$$

3. Phản ứng với nước bromine:

• Hiện tượng: Nước bromine mất màu.
• Giải thích: Nhóm $-\text{CHO}$ của glucose bị $\text{Br}_2$ oxi hoá thành nhóm $-\text{COOH}$.

$$\text{CH}_2\text{OH}[\text{CHOH}]_4\text{CH}=\text{O} + \text{Br}_2 + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{CH}_2\text{OH}[\text{CHOH}]_4\text{COOH} + 2\text{HBr}$$

Câu 1 trang 23

Đề bài: Viết phương trình hoá học minh hoạ phản ứng của fructose với thuốc thử Tollens và $\text{Cu(OH)}_2$ (trong môi trường kiềm, đun nóng).

Lời giải:

Giải thích: Trong môi trường kiềm, fructose chuyển hoá thành glucose:

$$\text{Fructose} \overset{\text{OH}^-}{\rightleftharpoons} \text{Glucose}$$

Sau đó glucose phản ứng như bình thường:

Với thuốc thử Tollens:

$$\text{CH}_2\text{OH}[\text{CHOH}]_4\text{CH}=\text{O} + 2[\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]\text{OH} \xrightarrow{t^o}$$

$$\text{CH}_2\text{OH}[\text{CHOH}]_4\text{COONH}_4 + 2\text{Ag}\downarrow + 3\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O}$$

Với $\text{Cu(OH)}_2$/NaOH đun nóng:

$$\text{CH}_2\text{OH}[\text{CHOH}]_4\text{CH}=\text{O} + 2\text{Cu(OH)}_2 + \text{NaOH} \xrightarrow{t^o}$$

$$\text{CH}_2\text{OH}[\text{CHOH}]_4\text{COONa} + \text{Cu}_2\text{O}\downarrow + 3\text{H}_2\text{O}$$

3. Trạng thái tự nhiên và ứng dụng

Câu 2 trang 24

Đề bài: Cho biết các ứng dụng của glucose trong sơ đồ trên dựa trên tính chất nào của chất này.

Lời giải:

Các ứng dụng của glucose trong sơ đồ gồm: tráng gương, tráng ruột phích; nguyên liệu sản xuất ethanol; thực phẩm và đồ uống; dung dịch truyền tĩnh mạch glucose 5%.

III. Em có thể

Lựa chọn và sử dụng các nguồn cung cấp glucose và fructose phù hợp

Lời giải:

Nguồn cung cấp:

• Glucose có nhiều trong: quả nho chín, quả ngọt, mật ong, một lượng nhỏ trong máu người và động vật.
• Fructose có nhiều trong: mật ong (nồng độ rất cao), các loại trái cây (táo, lê, nho, lựu), một số rau củ (cà rốt, củ cải đường).

Cách sử dụng hợp lí:

• Ưu tiên các nguồn tự nhiên như trái cây tươi, mật ong; hạn chế đường tinh luyện và nước ngọt có ga.
• Đảm bảo cân bằng giữa carbohydrate với chất đạm, chất béo, vitamin và khoáng chất trong khẩu phần ăn.
• Người bị tiểu đường (đái tháo đường) cần kiểm soát lượng glucose nạp vào cơ thể theo hướng dẫn của bác sĩ.
• Không tiêu thụ quá nhiều đồ ngọt trong thời gian dài vì có thể gây thừa cân, béo phì, tăng nguy cơ mắc các bệnh về tim mạch, gan.
• Với người bệnh cần truyền dịch, dùng dung dịch glucose 5% theo chỉ định của bác sĩ.

ThS. Lê Thị Mai Nhi

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT

Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ