Giải SGK Hóa học 12 CTST Bài 3. Glucose và fructose có đáp án

Carbohydrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức, thường có công thức chung là C$_{n}$(H$_{2}$O)$_{m}$.

Carbohydrate được chia thành 3 nhóm chủ yếu:

+ Monosaccharide: là nhóm carbohydrate đơn giản nhất, không bị thuỷ phân.

+ Disaccharide: là nhóm carbohydrate phức tạp hơn, khi bị thuỷ phân hoàn toàn, mỗi phân tử tạo thành hai phân tử monosaccharide.

+ Polysaccharide: là nhóm carbohydrate phức tạp nhất, khi bị thuỷ phân hoàn toàn, mỗi phân tử tạo thành nhiều phân tử monosaccharide.

Các hợp chất carbohydrate có nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Ví dụ:

+ Glucose được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm như sản xuất bánh kẹo, ethanol …

+ Fructose được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực sản xuất siro, kẹo, mứt, nước trái cây đóng hộp …

+ Saccharose và maltose được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm như chế biến nước giải khát, bánh kẹo … Saccharose còn được sử dụng trong sản xuất dược phẩm, maltose được dùng phổ biến trong sản xuất bia.

+ Tinh bột được sử dụng làm lương thực, điều chế glucose…

+ Cellulose được dùng để sản xuất sơn mài, thuốc súng không khói, tơ visco, …

Dựa vào phản ứng thuỷ phân để phân biệt carbohydrate.

+ Monosaccharide: là nhóm carbohydrate đơn giản nhất, không bị thuỷ phân.

+ Disaccharide: là nhóm carbohydrate phức tạp hơn, khi bị thuỷ phân hoàn toàn, mỗi phân tử tạo thành hai phân tử monosaccharide.

+ Polysaccharide: là nhóm carbohydrate phức tạp nhất, khi bị thuỷ phân hoàn toàn, mỗi phân tử tạo thành nhiều phân tử monosaccharide.

* Giống nhau: Đều là hợp chất tạp chức, có nhiều nhóm – OH liền kề.

* Khác nhau:

+ Glucose có nhóm chức aldehyde (−CHO).

+ Fructose có nhóm chức ketone (−CO−).

Học sinh tiến hành Thí nghiệm 1 theo các bước:

+ Bước 1: Cho vào ống nghiệm 1 mL dung dịch CuSO$_{4}$ và 2 mL dung dịch NaOH, lắc đều.

+ Bước 2: Thêm tiếp vào ống nghiệm 3 mL dung dịch glucose. Lắc đều cho đến khi kết tủa tan hết.

Hiện tượng:

+ Sau bước 1 thu được kết tủa xanh:

CuSO$_{4}$ + 2NaOH → Cu(OH)$_{2}$↓ + Na$_{2}$SO$_{4}$

+ Sau bước 2 kết tủa tan, thu được dung dịch có màu xanh lam:

2C$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$ + Cu(OH)$_{2}$ → (C$_{6}$H$_{11}$O$_{6}$)$_{2}$Cu + 2H$_{2}$O

Nhận xét: Glucose có tính chất của polyalcohol.

Học sinh tiến hành Thí nghiệm 2 theo các bước:

+ Bước 1: Cho vào ống nghiệm sạch khoảng 3 mL dung dịch AgNO$_{3}$. Cho tiếp dung dịch NH$_{3}$ và lắc đều cho đến khi tan hết kết tủa.

+ Bước 2: Cho tiếp khoảng 1 mL dung dịch glucose vào ống nghiệm, lắc đều.

+ Bước 3: Đặt ống nghiệm vào cốc nước nóng khoảng 60 $^{o}$C. Sau khoảng 5 phút, lấy ống nghiệm ra khỏi cốc. Quan sát hiện tượng và nhận xét màu sản phẩm trên thành ống nghiệm.

Hiện tượng: Sau phản ứng có lớp kim loại trắng sáng bám trên thành ống nghiệm.

Giải thích: Glucose phản ứng với thuốc thử Tollens (AgNO$_{3}$/NH$_{3}$) trong điều kiện đun nóng nhẹ tạo ra bạc kim loại.

Phương trình hoá học:

CH$_{2}$OH[CHOH]$_{4}$CHO + 2[Ag(NH$_{3}$)$_{2}$]OH $\overset{{t}^{o}}{\rightarrow }$CH$_{2}$OH[CHOH]$_{4}$COONH$_{4}$ + 2Ag + 3NH$_{3}$ + H$_{2}$O

Học sinh tiến hành Thí nghiệm 3 theo các bước sau:

Bước 1: Cho vào ống nghiệm 1 mL dung dịch CuSO$_{4}$. Thêm tiếp 2 mL dung dịch NaOH vào ống nghiệm và lắc đều.

Bước 2: Cho tiếp 3 mL dung dịch glucose vào ống nghiệm, lắc đều. Đun nóng hỗn hợp. Theo dõi sự biến đổi màu sắc của các chất trong ống nghiệm.

Hiện tượng:

Sau bước 1 thu được kết tủa xanh:

CuSO$_{4}$ + 2NaOH → Cu(OH)$_{2}$↓ + Na$_{2}$SO$_{4}$

Trong bước 2, sau khi thêm 3 mL dung dịch glucose vào ống nghiệm, lắc đều kết tủa tan dần tạo dung dịch có màu xanh lam. Đun nóng hỗn hợp thu được kết tủa màu đỏ gạch.

CH$_{2}$OH[CHOH]$_{4}$CHO + 2Cu(OH)$_{2}$ + NaOH $\overset{{t}^{o}}{\rightarrow }$CH$_{2}$OH[CHOH]$_{4}$COONa + Cu$_{2}$O + 3H$_{2}$O

Fructose cũng có khả năng tham gia phản ứng này tương tự glucose dù không có nhóm – CHO trong phân tử, do trong môi trường kiềm, fructose chuyển hoá thành glucose.

Học sinh tiến hành Thí nghiệm 4 theo các bước:

Bước 1: Cho vào ống nghiệm khoảng 1 mL nước bromine.

Bước 2: Thêm tiếp vào ống nghiệm 2 mL dung dịch glucose. Lắc đều.

Hiện tượng: Dung dịch bromine nhạt dần đến mất màu.

Giải thích: Nhóm – CHO trong glucose bị oxi hoá bởi nước bromine thành nhóm – COOH theo phương trình hoá học:

CH$_{2}$OH[CHOH]$_{4}$CHO + Br$_{2}$ + H$_{2}$O → CH$_{2}$OH[CHOH]$_{4}$COOH + 2HBr

Hạ đường huyết là tình trạng xảy ra khi nồng độ đường trong máu quá thấp, dưới 3,9 mmol/l dẫn tới cơ thể bị thiếu glucose cho các hoạt động, gây nên các rối loạn cho cơ thể.

Glucose có thể hấp thụ trực tiếp vào máu để đi đến các mô và tế bào của cơ thể do đó trong y học, người ta thường dùng glucose để trị chứng hạ đường huyết.

Đáp án đúng là: D

Cả 4 phát biểu đều đúng.

Nhận xét (a) đúng do glucose và fructose có cùng công thức phân tử C$_{6}$H$_{12}$O$_{6}$ nhưng có công thức cấu tạo khác nhau nên là đồng phân cấu tạo của nhau.

Nhận xét (b) đúng do glucose và fructose không thể thuỷ phân nên thuộc nhóm monosaccharide.

Nhận xét (c) sai do glucose và fructose đều phản ứng với thuốc thử Tollens cho kết tủa bạc.

Ta có sơ đồ:$\begin{matrix}C{H}_{2}OH{[CHOH]}_{4}CHO\ \overset{AgN{O}_{3}/N{H}_{3}}{\rightarrow }\ 2Ag \\ \frac{1}{18}\ \rightarrow \ \frac{1}{9}\ mol\end{matrix}$

Khối lượng bạc tối đa thu được ứng với phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Vậy khối lượng bạc tối đa thu được là:${m}_{Ag\ \max }=\frac{1}{9}.108=12\ gam.$