Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 5: Glucozơ

1. Giải bài 1 trang 32 SGK Hóa 12 nâng cao

Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Glucozơ và fructozơ là đồng phân cấu tạo của nhau.

B. Có thể phân biệt glucozơ và fructozơ bằng phản ứng tráng bạc.

C. Trong dung dịch, glucozơ tồn tại ở dạng mạch vòng ưu tiên hơn dạng mạch hở.

D. Metyl \(\alpha\)-glucozit không thể chuyển sang dạng mạch hở.

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần nắm rõ bản chất của glucozơ và fructozơ.

Hướng dẫn giải

Phát biểu không đúng là: Có thể phân biệt glucozơ và fructozơ bằng phản ứng tráng bạc.

⇒ Đáp án B.

Cho các dung dịch: glucozơ, glixerol, axit axetic, etanol. Thuốc thử nào sau đây để nhận biết được các dung dịch trên?

A. Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm.

B. [Ag(NH₃)₂]OH.

C. Na kim loại.

D. Nước brom.

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất háo học đặc trưng của các chất để lựa chọn thuốc thử phù hợp.

Hướng dẫn giải

Thuốc thử để nhận biết được các dung dịch glucozơ, glixerol, axit axetic, etanol là Cu(OH)2 trong môi trường kiềm.

⇒ Đáp án A.

Câu a

Công thức dạng mạch hở của glucozơ:                                                             

CH₂(OH)−CH(OH)−CH(OH)−CH(OH)−CH(OH)−CHO

• Có 5 nhóm hiđroxi (-OH): Một nhóm –OH liên kết với C bậc một và bốn nhóm –OH liên kết với C bậc hai.
• Có 1 nhóm –CHO.

Những thí nghiệm chứng minh:

• Khử hoàn toàn bằng glucozơ bằng HI cho hexan (CH₃−CH₂−CH₂−CH₂−CH₃). Vậy có 6 nguyên tử C của phân tử glucozơ tạo thành một mạch không phân nhánh.
• Glucozơ cho phản ứng tráng bạc, còn khi tác dụng với nước brom tạo thành 1 axit gluconic chứng tỏ trong phân tử có nhóm –CHO.
• Glucozơ tác dụng với Cu(OH)₂ tạo dung dịch xanh lam, chứng tỏ phân tử có nhiều nhóm –OH kề nhau.
• Glucozơ tạo este chứa 5 gốc axit CH₃COO vậy trong phân tử có nhiều nhóm –OH.

Câu b

Có 5 nhóm –OH, có 1 nhóm –OH ở vị trí 1 được gọi là OH hemiaxetal.

Thí nghiệm chứng minh:

Glucozơ kết tinh ở 2 dạng tinh thể có nhiệt độ nóng chảy khác nhau. Các dữ kiện thực nghiệm khác nhau đều cho thấy hai dạng tinh thể đó ứng với 2 dạng cấu trúc vòng khác nhau.

Câu c

Trong dung dịch glucozơ chủ yếu tồn tại ở vòng 6 cạnh (α,β). Hai dạng này luôn chuyển hóa lẫn nhau theo 1 cân bằng qua dạng mạch hở.

Hãy viết các phương trình hóa học của các phản ứng sau (nếu có):

a. Glucozơ tác dụng với nước brom

b.  Fructozơ + H₂ \(\xrightarrow{{Ni,{t^0}}}\)

c. Fructozơ + [Ag(NH₃)₂]OH →

d. Glucozơ + [Ag(NH₃)₂]OH →

Phương pháp giải

Để viết phương trình hóa học cần nẵm rõ tính chất hóa học của glucozo và fructozo.

Hướng dẫn giải

Câu a

Phương trình hóa học glucozơ tác dụng với nước brom:

CH₂OH-(CHOH)₄-CHO + Br₂ + H₂O → CH₂OH-(CHOH)₄-COOH + 2HBr 

Câu b 

Phương trình hóa học fructozơ tác dụng với H₂, xúc tác Ni:

CH₂OH(CHOH)₃-CO-CH₂OH + H₂ \(\xrightarrow{{Ni,{t^0}}}\) CH₂OH(CHOH)₄CH₂OH

Câu c

Fructozơ không tác dụng với [Ag(NH3)2]OH.

Câu d

Phương trình hóa học glucozơ tác dụng với [Ag(NH3)2]OH:

CH₂OH-(CHOH)₄-CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) CH₂OH-(CHOH)₄-COONH₄ + 2Ag\(^{\downarrow}\) + 3NH₃ + H₂O

Cho 200ml dung dịch glucozơ phản ứng hoàn toàn với dung dịch AgNO₃ trong NH₃ thu được 10,8 gam bạc. Tính nồng độ mol của glucozơ đã dùng.

Phương pháp giải

Từ số mol bac, dựa vào phương trình hóa học tính mol glucozo, suy ra nồng độ mol của glucozơ đã dùng.

Hướng dẫn giải

Ta có:

\(n_{Ag} = \frac{10,8}{108} = 0,1 \ (mol)\)

Phương trình hóa học:

CH₂OH-(CHOH)₄-CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)  CH₂OH-(CHOH)₄-COONH₄ + 2Ag\(^{\downarrow}\) + 3NH₃ + H₂O

Theo phương trình: 

\(\\ n_{glucozo} = \frac{1}{2} n_{Ag} = 0,05 \ mol \\ \Rightarrow C_{M \ glucozo} = \frac{0,05}{0,2} = 0,25 \ M\)

Đun nóng dung dịch chứa 18 gam glucozo với một lượng vừa đủ AgNO₃ trong NH₃ thấy Ag tách ra. Tính lượng Ag thu được và khối lượng AgNO₃ cần dùng, biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Phương pháp giải

Từ số mol glucozo, dựa vào phương trình hóa học tính mol bạc, suy ra lượng Ag thu được và khối lượng AgNO₃ cần dùng

Hướng dẫn giải

Phương trình hóa học của các phản ứng:

AgNO₃ + 3NH₃ + H₂O → [Ag(NH₃)₂]OH + NH₄NO₃

CH₂OH-(CHOH)₄-CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) CH₂OH-(CHOH)₄-COONH₄ + 2Ag\(^{\downarrow}\) + 3NH₃ + H₂O

Số mol glucozơ: 

\(\\ n_{C_{6}H_{12}}O_{6} = \frac{18}{180} = 0,1 \ (mol) \\ n_{Ag} = 2n_{C_{6}H_{12}O_{6}} = 0,2 \ mol = n_{AgNO_{3}}\)

Khối lượng bạc thu được: m_Ag = 0,2 . 108 = 21,6 (g)

Khôi lượng bạc nitrat cần dùng: m_AgNO3 = 0,2 . 170 = 34 (g)

Cho lên men 1m³ nước rỉ đường, sau đó chưng cất thu được 60 lít cồn 96⁰. Tính khối lượng glucozơ có trong 1m³ nước rỉ đường glucozơ trên, biết khối lượng riêng của ancol etylic = 0,789 g/ml ở 20⁰C và hiệu suất quá trình lên men đạt 80%.

Phương pháp giải

Từ khối lượng cồn, dựa vào phương trình hóa học và hiệu suất tính khối lượng glucozo.

Hướng dẫn giải

Phản ứng lên men:

C₆H₁₂O₆ \(\xrightarrow{{enzim,30 - {{35}^o}C}}\) 2C₂H₅OH + CO₂   (1)

Thể tích C₂H₅OH trong cồn 96⁰ là \(\frac{96}{100}.60 = 57,6 \ (lit)\)

\(D_{C_{2}H_{5}OH} = 0,789 \ (g/ml) = 0,789 \ kg/lit\)

Vậy khối lượng etanol nguyên chất là: m_etanol = 57,6.0,789 (kg)

Theo (1) cứ 180 (g) glucozơ → 2,46 (g) etanol

                    86,92 kg           \(^{\leftarrow }\) 57,6.0,789 (kg) etanol

Do H = 80% → khối lượng glucozơ có trong 1m³ nước rỉ đường là:

m_glucozơ = \(86,92. \frac{100}{80} = 108,7 \ (kg)\)