Phản ứng thủy phân tinh bột hoặc cellulose, công thức tổng quát (C6H10O5)n + H2O tạo thành nC6H12O6 (glucose), là một quá trình quan trọng trong hóa học và sinh học. Quá trình này biến đổi các polysaccharide phức tạp thành các monosaccharide đơn giản, dễ hấp thụ và sử dụng hơn.
Phương Trình Phản Ứng Thủy Phân Tinh Bột/Cellulose
(C6H10O5)n + H2O nC6H12O6
Điều kiện phản ứng:
- Xúc tác: Axit vô cơ loãng (ví dụ: H2SO4, HCl)
- Nhiệt độ: Đun nóng
Cách thực hiện:
Đun nóng hỗn hợp tinh bột hoặc cellulose trong dung dịch axit vô cơ loãng. Quá trình này giúp phá vỡ các liên kết glycosidic trong mạch polysaccharide, giải phóng các phân tử glucose.
Dấu hiệu nhận biết:
Sản phẩm tạo thành (glucose) có khả năng làm mất màu dung dịch brom. Tuy nhiên, phản ứng này thường được xác định bằng các phương pháp phân tích hóa học khác chính xác hơn.
Ứng Dụng Của Phản Ứng Thủy Phân (C6H10O5)n ra C6H12O6
- Sản xuất glucose công nghiệp: Thủy phân tinh bột từ ngô, khoai mì… để sản xuất glucose, một nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.
- Sản xuất ethanol sinh học: Glucose từ quá trình thủy phân cellulose (từ phế phẩm nông nghiệp) được lên men để sản xuất ethanol, một loại nhiên liệu tái tạo.
- Tiêu hóa thức ăn: Trong cơ thể người và động vật, enzyme amylase thủy phân tinh bột thành glucose, cung cấp năng lượng cho hoạt động sống.
- Trong nông nghiệp: Phân giải cellulose trong rơm rạ, bã mía… thành đường đơn giản, giúp cải tạo đất và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.
Bài Tập Vận Dụng Về Phản Ứng Thủy Phân
Ví dụ 1: Chất nào sau đây khi thủy phân trong môi trường axit tạo ra glucose?
A. Saccarozơ B. Fructozơ
C. Tinh bột D. Xenlulozơ
Hướng dẫn: Cả tinh bột và xenlulozơ khi thủy phân đều tạo ra glucose.
Đáp án: C, D
Ví dụ 2: Thủy phân hoàn toàn 162 gam tinh bột thu được m gam glucose. Giá trị của m là:
A. 162 gam B. 180 gam
C. 324 gam D. 90 gam
Hướng dẫn:
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
162 gam tinh bột tương ứng 1 mol (giả sử n=1), vậy số mol glucose thu được là 1 mol, tương ứng 180 gam.
Đáp án: B
Ví dụ 3: Cho m gam bột gạo chứa 75% tinh bột lên men thành ancol etylic. Biết hiệu suất của cả quá trình là 60%, khối lượng ancol etylic thu được là 69 gam. Giá trị của m là:
A. 200 gam B. 300 gam
C. 400 gam D. 500 gam
Hướng dẫn:
Sơ đồ phản ứng: Tinh bột → Glucose → Ancol etylic
Số mol ancol etylic: nC2H5OH = 69/46 = 1.5 mol
Số mol tinh bột ban đầu: n(C6H10O5)n = (1.5/2) / 0.6 = 1.25 mol
Khối lượng tinh bột trong bột gạo: mC6H10O5 = 1.25 * 162 = 202.5 gam
Khối lượng bột gạo: m = 202.5 / 0.75 = 270 gam
Do hiệu suất phản ứng là 60%, nên khối lượng bột gạo cần dùng là: 270/0.6 = 450 gam
Đáp án: D
Ví dụ 4: Tính khối lượng glucose thu được khi thủy phân 342 gam saccharose, biết hiệu suất phản ứng là 80%.
Hướng dẫn:
Đáp án: Theo hướng dẫn trên.
Ví dụ 5: Tính khối lượng glucose thu được khi thủy phân 1 kg bột gạo chứa 81% tinh bột, giả sử phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Hướng dẫn:
Đáp án: Theo hướng dẫn trên.
Phản ứng (C6H10O5)n ra C6H12O6 đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất công nghiệp đến quá trình sinh học trong cơ thể sống. Việc hiểu rõ về phản ứng này giúp chúng ta ứng dụng nó một cách hiệu quả và có trách nhiệm.
