37 bài tập Khoa học tự nhiên 9 Tinh bột và Cellulose có lời giải (Phần 1)

a) Một số sản phẩm nông nghiệp có chứa tinh bột là gạo, ngô, khoai, sắn, …

b) Một số loại lương thực dùng để bổ sung tinh bột cho con người là gạo, ngô, khoai, sắn, cao lương, kê, …

c) Một số loại thực vật có chứa nhiều cellulose là cây tre, cây nứa, cây bông, cây đay, …

– Tinh bột, celullose đều có công thức chung là (C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$)n (trong đó n có giá trị rất lớn; giá trị n của phân tử cellulose lớn hơn giá trị n của phân tử tinh bột).

– Tinh bột có phản ứng màu đặc trưng với iodine. Tinh bột và cellulose đều tham gia phản ứng thủy phân khi có acid (đun nóng) hoặc nhờ tác dụng của enzyme.

Trong cuộc sống hằng ngày, ứng dụng của tinh bột và cellulose là khác nhau:

– Tinh bột là nguồn cung cấp lương thực chính cho con người. Trong công nghiệp, ứng dụng chính của tinh bột là sản xuất hồ dán, làm nguyên liệu sản xuất ethylic alcohol và một số hóa chất khác.

– Cellulose phần lớn được sử dụng để sản xuất giấy và tơ sợi. Ngoài ra, còn được sử dụng làm vật liệu sản xuất đồ bằng gỗ.

Đáp án

Ở điều kiện thường, tinh bột và cellulose đều là chất rắn, màu trắng. Tinh bột có hình dạng không xác định, không tan trong nước lạnh nhưng tan được một phần trong nước nóng; cellulose có dạng sợi và không tan trong nước.

Trong thực tiễn khi nấu ăn ta thấy:

– Nấu bột sắn dây: ban đầu cho bột sắn dây (thành phần chính là tinh bột) vào nước, khuấy đều thấy không tan nhưng khi đun nóng ta thấy tạo thành hỗn hợp dung dịch keo.

– Luộc rau (thành phần chính là cellulose) thì ta thấy sau khi luộc rau vẫn còn nguyên hình dạng.

Sau phản ứng ta thấy dung dịch trở nên trong hơn do hồ tinh bột đã bị thủy phân tạo ra đường glucose tan được trong nước.

Lấy ống nghiệm ra, để nguội rồi nhỏ vài giọt dung dịch iodine không thấy xuất hiện màu xanh tím.

Phương trình hóa học: (C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$)n + nH$_{2}$O $\overset{\mathrm{Enzyme}/\mathrm{acid},\ {t}^{o}}{\rightarrow }$ nC$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$

Dự đoán hiện tượng: Xuất hiện màu xanh tím.

Giải thích: Lát khoai tây hoặc lát chuối xanh có chứa tinh bột nên tác dụng với iodine tạo ra hợp chất có màu xanh tím.

– Tinh bột có những tính chất hóa học: a, b, c

– Cellulose có những tính chất hóa học: a, b

Ví dụ 1: Khi nhai cơm, nhai càng kĩ càng thấy có vị ngọt là do enzym đã phân hủy tinh bột trong cơm thành glucose.

Ví dụ 2: Động vật ăn cỏ như trâu, bò … mới có enzyme cellulase (dịch tiết dạ dày) xúc tác phân hủy cellulose thành cellobiose và cuối cùng thành glucose.

– Tinh bột là nguồn cung cấp lương thực chính cho con người và nhiều loại động vật; trong công nghiệp, nó được dùng để sản xuất ethylic alcohol, ...

– Cellulose có nhiều ứng dụng trong đời sống: sản xuất giấy, vật liệu xây dựng (gỗ), sản xuất vải sợi, .

Một số lương thực, thực phẩm giàu tinh bột: gạo, bột mì, bột ngô, sắn, khoai, …

Lượng tinh bột bạn nên ăn nên chiếm 45–65% tổng lượng calo nạp vào mỗi ngày của bạn.

* Đối với nam (14 tuổi)

Lượng carbohydrate tối thiểu cần trong 1 tháng là: 300.30 = 9000 gam

Lượng carbohydrate tối đa có thể nạp vào trong 1 tháng là: 340.30 = 10200 gam

→ Lượng carbohydrate cần ăn trong 1 tháng dao động từ 9000 – 10200 gam.

* Đối với nữ (14 tuổi)

Lượng carbohydrate tối thiểu cần trong 1 tháng là: 280.30 = 8400 gam

Lượng carbohydrate tối đa có thể nạp vào trong 1 tháng là: 300.30 = 9000 gam

→ Lượng carbohydrate cần ăn trong 1 tháng dao động từ 8400 – 9000 gam.

– Sự hình thành tinh bột và cellulose ở thực vật bắt đầu từ phản ứng quang hợp.

– Phản ứng này đã chuyển hóa carbon dioxide và nước thành glucose và giải phóng khí oxygen, quá trình này góp phần làm cân bằng lượng khí carbon dioxide và khí oxygen trong bầu khí quyển. Một phần glucose sau đó được biến đổi tiếp thành tinh bột và cellulose.

Ý kiến “Phản ứng quang hợp có vai trò rất quan trọng với đối tự nhiên” là đúng vì:

– Quá trình quang hợp của cây xanh đã tạo ra carbohydrate, là nguồn thức ăn cho người và nhiều động vật.

– Quá trình quang hợp hấp thụ khí CO$_{2}$, cung cấp khí O$_{2}$ để duy trì sự sống, sự cháy trên Trái Đất.

– Quá trình quang hợp hấp thụ năng lượng làm giảm bớt sự tăng nhiệt độ của khí quyển.

Ứng dụng của màng cellulose sinh học trong đời sống và sản xuất như:

– Sản xuất giấy bao gói thực phẩm;

– Điều trị bỏng;

– Sản xuất túi phân hủy sinh học;

– Sản xuất mặt nạ làm đẹp;

– ...

Đáp án

– Lấy mẫu thử và đánh số thứ tự tương ứng.

– Cho các mẫu thử vào trong cốc thủy tinh, rồi cho thêm nước (nước nguội) và quấy đều.

+ Cốc nào chất rắn tan hết thì đó là saccharose.

+ Cốc nào không tan là tinh bột và cellulose.

– Nhỏ 1 giọt iodine vào 2 cốc thủy tinh còn lại

+ Cốc nào xuất hiện màu xanh tím là tinh bột.

+ Cốc nào không xuất hiện màu xanh tím là cellulose.

a) Trong các loại củ, quả, hạt có chứa nhiều tinh bột.

b) Thành phần chính của sợi bông, gỗ, nứa là cellulose.

c) Tinh bột là lương thực của con người.

– Đặc điểm và tính chất của tinh bột: (1), (2), (4), (5), (6), (7), (8), (9)

– Đặc điểm và tính chất của cellulose: (1), (3), (4), (6), (10)

a)

– Lần lượt cho các mẫu chất vào nước:

+ Chất tan trong nước là saccharose.

+ 2 chất còn là là tinh bột và cellulose.

– Cho hai chất còn lại tác dụng với với dung dịch iodine

+ Mẫu thử nào chuyển sang màu xanh là tinh bột, chất còn lại là cellulose.

b)

– Cho các mẫu thử hòa tan vào nước:

+ Chất không tan là tinh bột.

+ 2 chất còn lại tan trong nước là glucose và saccharose.

– Cho hai chất còn lại tác dụng với Ag$_{2}$O trong dung dịch NH$_{3}$ dư

+ Chất nào có phản ứng tráng gương (tạo chất màu sáng bạc bám trên thành ống nghiệm) đó là glucose, còn lại là saccharose.

PTHH: C$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$ + Ag$_{2}$O $\overset{{\mathrm{NH}}_{3}}{\rightarrow }$ C$_{6}$H$_{12}$O$_{7}$ + 2Ag.

Các chất được điều chế theo sơ đồ sau:

${({C}_{6}{H}_{10}{O}_{5})}_{n}\rightarrow _{{H}_{2}O}^{\mathrm{acid}}{C}_{6}{H}_{12}{O}_{6}\overset{\mathrm{enzyme}}{\rightarrow }{C}_{2}{H}_{5}\mathrm{OH}\overset{{O}_{2},{t}^{o}}{\rightarrow }{\mathrm{CH}}_{3}\mathrm{COOH}\overset{{C}_{2}{H}_{5}\mathrm{OH}}{\rightarrow }{\mathrm{CH}}_{3}{\mathrm{COOC}}_{2}{H}_{5}$

(C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$)n + nH$_{2}$O $\overset{{H}^{+}}{\rightarrow }$ nC$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$

C$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$ $\overset{\mathrm{enzyme}}{\rightarrow }$2C$_{2}$H$_{5}$OH + 2CO$_{2}$

C$_{2}$H$_{5}$OH + O$_{2}$ $\overset{{t}^{o}}{\rightarrow }$ CH$_{3}$COOH + H$_{2}$O

CH$_{3}$COOH + C$_{2}$H$_{5}$OH $\overset{{H}_{2}{\mathrm{SO}}_{4}(đ),\ {t}^{o}}{⇄}$ CH$_{3}$COOC$_{2}$H$_{5}$ + H$_{2}$O

a)

– Lấy mẫu thử và đánh số thứ tự tương ứng.

– Cho các mẫu thử vào trong cốc thủy tinh, rồi cho thêm nước (nước nguội) và quấy đều.

+ Cốc nào chất rắn tan hết thì đó là saccharose.

+ Cốc nào không tan là tinh bột và cellulose.

– Nhỏ 1 giọt iodine vào 2 cốc thủy tinh còn lại

+ Cốc nào xuất hiện màu xanh tím là tinh bột.

+ Cốc nào không xuất hiện màu xanh tím là cellulose.

b) “Giấy gói kẹo ăn được” được làm từ lớp bột gạo mỏng, giúp bảo quản kẹo được trong thời gian dài, kẹo không bị chảy nước. Do giấy gói kẹo ăn được làm từ bột gạo nên khi ngậm kẹo thì nó tan ra do enzyme phân hủy bột gạo thành đường glucose.

a) Trong củ sắn (khoai mì) hoặc lát trái chuối xanh có tinh bột nên khi nhỏ dung dịch iodine vào thì thấy chúng chuyển sang màu xanh tím.

b) Khi ăn cơm, nếu nhai kĩ cơm trắng, thấy có vị ngọt vì enzymer ở khoang miệng tiết ra giúp phân hủy tinh bột thành glucose có vị ngọt.

c) Cho vài giọt giấm ăn vào cốc sữa đậu nành, sau đó đun nhẹ trên bếp hoặc làm nóng bằng lò vi sóng, sau một thời gian thấy sữa đậu nành bị đông tụ. Vì sữa đậu nành chứa thành phần chủ yếu là protein, mà protein dễ bị đông tụ trong acid (giấm ăn chứa acetic acid).

m$_{tinh bột}$= 106. 0,8 = 8.105 (g) ⇒ n$_{tinh bột}$ = $\frac{8{.10}^{5}}{162}=\frac{4{.10}^{5}}{81}$

(C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$)n + nH$_{2}$O $\overset{{H}^{+}}{\rightarrow }$ nC$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$

162n → 180n

Khối lượng glucose thu được là: $8{.10}^{5}.\frac{180n}{162n}.80\%=$ 711111g ≈ 711 kg

m$_{tinh bột}$= 103.95% = 950 kg

(C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$)$_{n}$ $\overset{}{\rightarrow }$ C$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$ $\overset{}{\rightarrow }$ 2nC$_{2}$H$_{5}$OH

(162n) (92n) kg

H$_{chung}$ = 85%. 85% = 72,25%

⇒ methylic alcohol = 950. $\frac{92n}{162n}$ .72,25% = 389,8kg

Phương trình hóa học:

(C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$)$_{n}$ + nH$_{2}$O $\overset{\mathrm{enzyme}}{\rightarrow }$ nC$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$

C$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$ $\overset{\mathrm{enzyme}}{\rightarrow }$2C$_{2}$H$_{5}$OH + 2CO$_{2}$

Ta có: ${({C}_{6}{H}_{10}{O}_{5})}_{n}\rightarrow _{{H}_{2}O}^{\mathrm{enzyme}}{C}_{6}{H}_{12}{O}_{6}\overset{\mathrm{enzyme}}{\rightarrow }{C}_{2}{H}_{5}\mathrm{OH}$

162n 92n

1 tấn $\overset{H=50\%}{\rightarrow }$ ?

Khối lượng ethylic alcohol thu được là: $m=\frac{1.92n}{162n}\approx 0{,}5679$ tấn

Phương trình phản ứng hóa học:

( –C$_{6}$H1$_{0}$O$_{5}$– )$_{n}$ + nH$_{2}$O $\overset{{H}^{+}}{\rightarrow }$ nC$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$

1 mol 1 mol

⇒ 162n tấn (–C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$–)n tạo ra 180n tấn nC$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$

Vì hiệu suất 80% nên khối lượng glucose thu được từ 1 tấn tinh bột là: $\frac{180n}{162n}.\frac{80}{100}=\frac{8}{9}$

Phương trình phản ứng tạo rượu etylic:

C$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$ $\overset{\mathrm{enzyme}}{\rightarrow }$2C$_{2}$H$_{5}$OH + 2CO$_{2}$

1 mol 2 mol

$\frac{8}{9}$ tấn ? tấn

⇒ 180 tấn C$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$ tạo ra 2. 46 = 92 tấn C$_{2}$H$_{5}$OH

Vì hiệu suất 75% nên khối lượng ethylic alcohol thu được: $\frac{8}{9}.\frac{92}{180}.\frac{75}{100}$ = 0,341 tấn.

6n.44 (g) 162n (g) 6n.32 (g)

? tấn 8,1 tấn ? tấn

${m}_{{\mathrm{CO}}_{2}}=\frac{8{,}1.6n.44}{162n}$ = 13,2 tấn

${m}_{{O}_{2}}=\frac{8{,}1.6n.32}{162n}$ = 9,6 tấn

Tác dụng của cây xanh với môi trường là nó hấp thụ khí CO$_{2}$ sinh ra từ khí thải công nghiệp... sinh ra khí O$_{2}$ phục vụ cho quá trình hô hấp của người và động vật.

Ta có: n$_{tinh bột}$ = $\frac{29{,}16}{162n}=\frac{0{,}18}{n}$

(C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$)n + nH$_{2}$O $\overset{{H}^{+}}{\rightarrow }$ nC$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$

1 n mol

Theo PTHH có: n$_{glucose}$ = n.$_{ntinh bột}$ = n. $\frac{0{,}18}{n}=0{,}18\mathrm{mol}$

Do hiệu suất phản ứng thủy phân đạt 75% ⇒ n$_{glucose thực tế}$ = $0{,}18.\frac{75}{100}\text{=0{,}135}\mathrm{mol}$

Phản ứng tráng bạc: C$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$ + Ag$_{2}$O $\overset{{\mathrm{NH}}_{3}}{\rightarrow }$2Ag + C$_{6}$H$_{12}$O$_{7}$

0,135 0,27 mol

⇒ m$_{Ag}$ = 0,27. 108 = 29,16 gam.

Kết tủa là CaCO$_{3}$: 7,5 mol

CO$_{2}$+ Ca(OH)$_{2}$ $\overset{}{\rightarrow }$ CaCO$_{3}$↓ + H$_{2}$O

7,5 7,5 mol

C$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$ $\overset{\mathrm{men}}{\rightarrow }$ 2C$_{2}$H$_{5}$OH + 2CO$_{2}$

3,75 7,5 mol

Do hiệu suất quá trình lên men đạt 80% nên nglucose thực tế = $3{,}75.\frac{100}{80}$= 4,6875 mol

(C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$)n + nH$_{2}$O $\overset{{H}^{+}}{\rightarrow }$ nC$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$

4,6875 mol

Khối lượng tinh bột: $m=\frac{4{,}6875}{n}.162n=759{,}375g$

V$_{ethylic alcohol nguyên chất}$ = $100.\frac{40}{100}=40\ L$

methylic alcohol nguyên chất = 40. 0,8 = 32 kg

Xét một mắt xích tinh bột, ta có sơ đồ:

C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$ $\overset{}{\rightarrow }$ 2C$_{2}$H$_{5}$OH

162 2.46 gam

x 32 kg

$\Rightarrow x=\frac{32.162}{2.46}=56{,}35\ \mathrm{kg}$

Mà hiệu suất chung đạt 80% ⇒ m$_{tinh bột}$ = $\frac{56{,}35}{80}.100=70{,}4375\ \mathrm{kg}$

Khối lượng khoai là: $m=\frac{70{,}4375}{30}.100=234{,}79\ \mathrm{kg}$

Phản ứng quang hợp:

6.44n 162n gam

$\frac{500.6.44n}{162n}=\frac{22000}{27}$ gam ← 500 gam

$\Rightarrow {n}_{{\mathrm{CO}}_{2}}=\frac{\frac{22000}{27}}{44}=\frac{500}{27}\mathrm{mol}\Rightarrow {V}_{{\mathrm{CO}}_{2}}=\frac{500}{27}.24{,}79\approx 459{,}1\ L$

Vì khí carbon dioxide chiếm tỉ lệ 0,03% thể tích không khí

V$_{khôngkhí}$ = $\frac{459{,}1}{0{,}03\%}\text{=1530333{,}333}L$