Dạng VIII: Bài tập thủy phân tinh bột và xenlulozơ A. Lý thuyết và phương pháp giải
- Khi đun nóng trong dung dịch axit loãng, tinh bột hoặc xenlulozơ bị thủy phân thành glucozơ
(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
- Ở nhiệt độ thường, tinh bột hoặc xenlulozơ bị thủy phân thành glucozơ nhờ xúc tác của các enzim thích hợp.
- Bài toán thủy phân tinh bột và xenlulozơ thường đi kèm với bài toán lên men glucozơ và thường liên quan đến hiệu suất phản ứng.
C6H12O6
men ,t0
⎯⎯⎯→2C2H5OH + 2CO2
- Một số lưu ý về hiệu suất:
+ A⎯⎯H→B(H là hiệu suất phản ứng)
A B B A
100 H
m m . ;m m .
H 100
= =
+ A⎯⎯→ ⎯⎯→H1 B H2 C(H1, H2 là hiệu suất phản ứng)
A C
1 2
100 100
m m . .
H H
=
1 2
C A
H H
m m . .
100 100
=
B. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Khi thủy phân 1 kg bột gạo có chứa 85% tinh bột, thì khối lượng glucozơ thu được là bao nhiêu? Giả thiết rằng phản ứng xảy ra hoàn toàn.
A. 0,94 kg B. 0,89 kg C. 0,78 kg D. 0,68 kg
Hướng dẫn giải:
(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
162n → 180n gam 1.85% m =? kg Suy ra m = 180n.1.85% 0,94kg
162n Đáp án A
Ví dụ 2: Đi từ 151,2 gam tinh bột sẽ điều chế được bao nhiêu ml ancol eylic 46o bằng phương pháp lên men ancol? Cho biết hiệu suất của phản ứng là 75% và d = 0,8 g/ml.
A. 20,5 ml.
B. 37,03 ml.
C. 86,65 ml.
D. 175 ml.
Hướng dẫn giải:
mtinh bột pư = 151,2.75% = 113,4 gam (C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
C6H12O6
men ,t0
⎯⎯⎯→2C2H5OH + 2CO2
Dựa vào phương trình hóa học ta có:
( )
2 5 6 12 6 6 10 5 n
C H OH C H O C H O
113, 4
n 2.n 2n.n 2n. 1, 4mol
= = = 162n =
2 5
C H OH
m 1, 4.46
V 80,5ml
D 0,8
= = =
dd
80,5.100
V 175ml
= 46 = Đáp án B
Ví dụ 3: Cho m gam tinh bột lên men thành C2H5OH với hiệu suất 75%, hấp thụ hết lượng CO2 sinh ra vào dung dịch nước vôi trong ta thu được 55 gam kết tủa và dung dịch X. Khi đun nóng dung dịch X có 10 gam kết tủa nữa. Giá trị của m là
A. 75.
B. 80.
C. 81.
D. 87.
Hướng dẫn giải:
Theo giả thiết ta thấy khi CO2 phản ứng với dung dịch Ca(OH)2 thì tạo ra cả 2 muối là CaCO3 và Ca(HCO3)2
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (1) 0,55 ← 0,55 mol Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + CO2 + H2O (2) 0,1 ← 0,1 mol
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (3) 0,2 ← 0,1 mol Tổng số mol CO2 = ( ) ( )
2 2
CO 1 CO 3
n n+ = 0,55 + 0,2 = 0,75 mol C6H12O6
men ,t0
⎯⎯⎯→ 2C2H5OH + 2CO2 (4) 0,375 ← 0,75 mol (C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6 (5)
0,375
n ← 0,375 mol mtinh bột = 0,375.162n100 81g
n 75 =
Đáp án C
C. Bài tập tự luyện
Câu 1: Thủy phân 486 gam tinh bột với hiệu suất 80% thì khối lượng glucozơ thu được là
A. 150 gam.
B. 200 gam C. 360 gam.
D. 432 gam Hướng dẫn giải:
(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
162n → 180n g 486.80% m =? g Suy ra m = 180n.486.80%
162n =432g
Đáp án D
Câu 2: Thủy phân hoàn toàn 0,5 kg tinh bột thu được A. 0,5 kg glucozơ.
B. 1 kg glucozơ.
C.0,56 kg glucozơ và 0,5 kg fructozơ D. 0,56 kg glucozơ.
Hướng dẫn giải:
(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
162n → 180n g 0,5 m =? kg Suy ra m = 180n.0,5 0,56kg
162n Đáp án D
Câu 3: Người ta điều chế C2H5OH từ xenlulozơ với hiệu suất chung của cả quá trình là 60% thì khối lượng C2H5OH thu được từ 32,4 gam xenlulozơ là
A. 11,04 gam.
B. 12,04 gam.
C. 18,4 gam.
D. 30,67 gam.
Hướng dẫn giải:
n xenlulozơ = 32,4 : 162n = 0, 2
n mol (C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
C6H12O6
men ,t0
⎯⎯⎯→2C2H5OH + 2CO2
Dựa vào phương trình hóa học ta có:
( )
2 5 6 12 6 6 10 5 n
C H OH C H O C H O
n 2.n 2n.n 2n.0, 2 0, 4mol
= = = n =
Suy ra khối lượng của C2H5OH là 0,4.46 = 18,4 gam Đáp án C
Câu 4: Trong một nhà máy rượu, người ta dùng mùn cưa chứa 60% xenlulozơ để sản xuất rượu. Biết hiệu suất của quá trình là 70%. Để sản xuất 1 tấn rượu etylic thì khối lượng mùn cưa cần dùng là bao nhiêu?
A. 4192,55 kg.
B. 4234, 65 kg.
C. 5031 kg.
D. 6210 kg.
Hướng dẫn giải:
(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
C6H12O6
men ,t0
⎯⎯⎯→2C2H5OH + 2CO2
n rượu = 1.1000 500 46 = 23 mol
Theo phương trình hóa học:
nxenlulozơ = 1
2n n rượu = 250 23nmol
Suy ra khối lượng xenlulozơ với hiệu suất bằng 70% là: 250
23n.162n
0,7 2515,53kg Suy ra khối lượng mùn cưa là 2515,53 : 60% = 4192,55 kg.
Đáp án A
Câu 5: Khi lên men 1 tấn ngô chứa 65% tinh bột thì khối lượng ancol etylic thu được là bao nhiêu? Biết hiệu suất phản ứng lên men đạt 80%.
A. 290 kg.
B. 295,3 kg.
C. 300 kg.
D. 350 kg.
Hướng dẫn giải:
(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
162n → 180n g 1.65%.80% m =? tấn Suy ra m = 180n.1.0,65.0,8
0,578
162n tấn
C6H12O6
men ,t0
⎯⎯⎯→2C2H5OH + 2CO2
180 → 46 g 0,578 tấn → ? tấn Khối lượng của rượu là 46.0,578 0, 2953
180 = tấn = 295,3 kg Đáp án B
Câu 6: Cho m gam tinh bột lên men để sản xuất ancol etylic. Toàn bộ CO2 sinh ra cho vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì thu được 75 gam kết tủa. Hiệu suất mỗi giai đoạn lên men là 80%. Giá trị của m là
A. 94 gam.
B. 94,92 gam.
C. 95,05 gam.
D. 100 gam.
Hướng dẫn giải:
CO2
n =n =0,75mol C6H12O6
men ,t0
⎯⎯⎯→ 2C2H5OH + 2CO2 0,375 ← 0,75 mol (C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
0,375
n ← 0,375 mol
Do hiệu suất của mỗi giai đoạn là 80% nên khối lượng tinh bột là:
0,375
n .162n .100 100.
80 80 = 94,92 gam.
Đáp án B
Câu 7: Lên men 1 tấn tinh bột chứa 3% tạp chất trơ thành ancol etylic với hiệu suất của từng giai đoạn là 75%. Khối lượng ancol thu được là
A. 123,24 kg.
B. 154,93 kg.
C. 295,3 kg.
D. 389,8 kg.
Hướng dẫn giải:
(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
162n → 180n g 1.97%.75% m =? tấn Suy ra m = 180n.1.0,97.0,75
0,808
162n tấn
C6H12O6
men ,t0
⎯⎯⎯→2C2H5OH + 2CO2
180 → 46 g 0, 808.75% tấn → ? tấn Khối lượng của rượu là 46.0,808.75%
0,155
180 tấn = 154,93 kg Đáp án B
Câu 8: Thủy phân 324 gam xelulozơ với hiệu suất của phản ứng là 80%, khối lượng glucozơ thu được là
A. 288 g.
B. 360 g.
C. 466 g.
D. 480 g.
Hướng dẫn giải:
(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
162n → 180n g 324.80% m =? g Suy ra m = 180n.324.0,8
162n =288g Đáp án A
Câu 9: Khi lên men 1 tấn ngô chứa 70% tinh bột thì khối lượng glucozơ thu được là bao nhiêu? Biết hiệu suất phản ứng lên men đạt 80%.
A. 295,3 kg.
B. 300 kg.
C. 622,22 kg.
D. 950,5 kg.
Hướng dẫn giải:
(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
162n → 180 n g 1.70%.80% m =? g Suy ra m = 180n.1.0,7.0,8
0,6222
162n tấn 622,22 kg.
Đáp án C
Câu 10: Thủy phân 1 kg sắn có chứa 25 % tinh bột trong môi trường axit. Nếu hiệu suất của quá trình là 80% thì khối lượng glucozơ thu được là bao nhiêu?
A. 0,22 kg.
B. 0,167 kg.
C. 0,12 kg.
D. 0,1 kg.
Hướng dẫn giải:
(C6H10O5)n + nH2O ⎯⎯⎯axit ,to→ nC6H12O6
162n → 180n g 1.0,25.80% m =? kg
Suy ra m = 180n.1.0, 25.0,8
0, 22kg
162n
Đáp án A