Câu hỏi mở đầu trang 28

Đề bài: Tinh bột và cellulose đều là polysaccharide, nhưng chúng đóng những vai trò quan trọng khác nhau trong thực vật và có một số ứng dụng khác nhau trong cuộc sống. Vậy, về cấu tạo và tính chất của tinh bột và cellulose khác nhau như thế nào?

Lời giải:

• Cấu tạo:
  • Tinh bột ($(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n$): gồm amylose (mạch xoắn, đơn vị α-glucose nối bằng liên kết α-1,4-glycoside) và amylopectin (mạch phân nhánh, có thêm liên kết α-1,6-glycoside).
  • Cellulose ($(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n$): mạch không phân nhánh, đơn vị β-glucose nối bằng liên kết β-1,4-glycoside.
• Tính chất hoá học khác nhau:
  • Tinh bột: có phản ứng thuỷ phân, phản ứng màu với iodine (tạo màu xanh tím).
  • Cellulose: có phản ứng thuỷ phân, phản ứng với $\text{HNO}_3$ (tạo cellulose nitrate), tan trong nước Schweizer.

I. Cấu tạo phân tử

Câu 1 trang 29

Đề bài: Cấu tạo của tinh bột và cellulose có những đặc điểm nào khác nhau?

Lời giải:

II. Tính chất hoá học

1. Tính chất của tinh bột

Thí nghiệm trang 29 – Phản ứng thuỷ phân tinh bột

Đề bài: Cho hồ tinh bột + HCl, đun cách thuỷ 10 phút. Trung hoà bằng $\text{NaHCO}_3$. Cho dung dịch thu được vào $\text{Cu(OH)}_2$, đun nóng. Quan sát hiện tượng và rút ra nhận xét.

Lời giải:

Hiện tượng: Khi cho dung dịch sau thuỷ phân vào $\text{Cu(OH)}_2$ và đun nóng, xuất hiện kết tủa đỏ gạch ($\text{Cu}_2\text{O}$).

Nhận xét: Tinh bột đã bị thuỷ phân trong môi trường acid tạo ra glucose (có nhóm $-\text{CHO}$). Nhóm $-\text{CHO}$ này phản ứng với $\text{Cu(OH)}_2$ khi đun nóng tạo kết tủa $\text{Cu}_2\text{O}$ đỏ gạch.

Phương trình hoá học:

$$(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n + n\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+,\, t^o} n\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\,(\text{glucose})$$

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

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

Thí nghiệm trang 29 – Phản ứng màu của hồ tinh bột với iodine

Đề bài: Nhỏ vài giọt dung dịch iodine vào hồ tinh bột, lắc đều. Quan sát hiện tượng và rút ra nhận xét.

Lời giải:

Hiện tượng: Hồ tinh bột chuyển sang màu xanh tím.

Nhận xét: Phân tử amylose trong tinh bột có dạng xoắn. Khi tương tác với iodine, iodine chui vào bên trong chuỗi xoắn tạo phức chất có màu xanh tím đặc trưng.

→ Phản ứng này được dùng để nhận biết tinh bột (hoặc nhận biết iodine).

2. Tính chất của cellulose

Thí nghiệm trang 30 – Phản ứng thuỷ phân cellulose trong môi trường acid

Đề bài: Cho cellulose (bông) vào $\text{H}_2\text{SO}_4$ 70%, khuấy trong nước nóng. Trung hoà bằng $\text{NaHCO}_3$, thêm NaOH. Cho dung dịch thu được vào $\text{Cu(OH)}_2$, đun nóng. Quan sát hiện tượng, giải thích và viết PTHH.

Lời giải:

Hiện tượng:

• Cellulose (bông) tan dần trong $\text{H}_2\text{SO}_4$ 70% tạo dung dịch đồng nhất.
• Sau khi trung hoà và cho vào $\text{Cu(OH)}_2$ rồi đun nóng: xuất hiện kết tủa đỏ gạch ($\text{Cu}_2\text{O}$).

Giải thích: Cellulose bị thuỷ phân trong môi trường acid tạo glucose. Glucose có nhóm $-\text{CHO}$ nên phản ứng với $\text{Cu(OH)}_2$/NaOH đun nóng tạo $\text{Cu}_2\text{O}$ đỏ gạch.

Phương trình hoá học:

$$(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n + n\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+,\, t^o} n\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\,(\text{glucose})$$

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

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

Câu 2 trang 30

Đề bài: Tại sao tinh bột và cellulose đều có thể dùng để sản xuất ethanol?

Lời giải:

Vì cả tinh bột và cellulose khi thuỷ phân hoàn toàn đều tạo ra glucose. Sau đó glucose lên men dưới tác dụng của enzyme tạo thành ethanol.

Sơ đồ phản ứng:

$$(\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n + n\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{enzyme hoặc H}^+} n\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$$

$$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \xrightarrow{\text{enzyme}} 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2$$

Thí nghiệm trang 30-31 – Phản ứng của cellulose với nitric acid

Đề bài: Cho $\text{HNO}_3$ đặc + $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc, thêm bông (cellulose), ngâm trong nước nóng. Lấy sản phẩm ra rửa, làm khô, đốt cháy. Quan sát hiện tượng, giải thích và viết PTHH.

Lời giải:

Hiện tượng:

• Bông sau khi phản ứng và làm khô có thể chuyển sang màu vàng nhạt.
• Khi đốt, sản phẩm cháy rất nhanh, gần như không có khói.

Giải thích: Trong mỗi đơn vị glucose của cellulose có 3 nhóm $-\text{OH}$. Khi phản ứng với $\text{HNO}_3$ đặc (xúc tác $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc), các nhóm $-\text{OH}$ này bị thay thế bằng nhóm $-\text{ONO}_2$, tạo thành cellulose trinitrate – chất dễ cháy dùng làm thuốc súng không khói.

Phương trình hoá học:

$$[\text{C}_6\text{H}_7\text{O}_2(\text{OH})_3]_n + 3n\text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4, \text{đặc},, t^o} [\text{C}_6\text{H}_7\text{O}_2(\text{ONO}_2)_3]_n + 3n\text{H}_2\text{O}$$

Thí nghiệm trang 31 – Tính tan của cellulose trong nước Schweizer

Đề bài: Điều chế $\text{Cu(OH)}_2$, hoà tan trong dung dịch $\text{NH}_3$ đặc để thu được nước Schweizer. Thêm bông vào và khuấy đều. Quan sát hiện tượng, giải thích và viết PTHH.

Lời giải:

Hiện tượng:

• Ban đầu $\text{Cu(OH)}_2$ tan trong $\text{NH}_3$ đặc tạo dung dịch màu xanh đậm (nước Schweizer).
• Khi thêm bông vào nước Schweizer: bông tan dần tạo dung dịch nhớt.

Giải thích: Nước Schweizer là dung dịch của $\text{Cu(OH)}_2$ trong ammonia. Cellulose có nhiều nhóm $-\text{OH}$ nên hoà tan được trong nước Schweizer.

Phương trình hoá học (điều chế nước Schweizer):

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

$$\text{Cu(OH)}_2 + 4\text{NH}_3 \longrightarrow [\text{Cu(NH}_3)_4](\text{OH})_2$$

III. Em có thể

1. Lựa chọn và sử dụng nguồn cung cấp tinh bột hợp lí

Lời giải:

Nguồn cung cấp tinh bột: gạo, ngô, khoai, sắn, lúa mì, các loại đậu, bánh mì, mì ống…

Cách sử dụng hợp lí:

• Cân bằng khẩu phần giữa tinh bột với chất đạm, chất béo, rau xanh và trái cây.
• Ưu tiên tinh bột từ ngũ cốc nguyên hạt (gạo lứt, yến mạch, khoai lang) vì giàu chất xơ, vitamin và giúp no lâu hơn tinh bột tinh chế (gạo trắng, bánh mì trắng).
• Không ăn quá nhiều tinh bột trong một bữa để tránh tăng đường huyết đột ngột, thừa cân, béo phì.
• Người tiểu đường cần kiểm soát lượng tinh bột theo hướng dẫn của bác sĩ.

2. Lựa chọn và sử dụng sản phẩm từ cellulose an toàn, hợp lí

Lời giải:

Sản phẩm từ cellulose: giấy, gỗ, sợi bông (vải cotton), sợi nhân tạo (rayon, viscose), đồ nội thất, ống hút giấy, túi giấy…

Cách sử dụng hợp lí:

• Sử dụng tiết kiệm giấy, ưu tiên tái chế để giảm khai thác rừng.
• Ưu tiên các sản phẩm thân thiện với môi trường như túi giấy, ống hút giấy, ly giấy thay cho đồ nhựa.
• Chọn quần áo cotton, đồ gỗ có nguồn gốc rõ ràng (từ rừng được quản lí bền vững).
• Bổ sung thực phẩm giàu chất xơ (rau xanh, trái cây, ngũ cốc nguyên hạt) trong khẩu phần ăn để hỗ trợ tiêu hoá.

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