Giáo án và PPT Hóa học 12 cánh diều bài 4: Tính chất hóa học của carbohydrate

BÀI 4. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA CARBOHYDRATE

A. KHỞI ĐỘNG

- GV tổ chức cho HS trả lời câu hỏi mở đầu

Tinh bột và cellulose đều có đơn phân là glucose nhưng con người không tiêu hóa được cellulose. Em hãy giải thích vì sao?

B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. Tính chất hóa học của glucose và fructose

Từ cấu tạo phân tử của glucose và fructose (dạng mạch hở và mạch vòng), cho biết mỗi chất chứa các nhóm chức nào.

Sản phẩm dự kiến

Tính chất hóa học của glucose và fructose

- Glucose có tính chất của polyalcohol và aldehyde.

- Fructose có tính chất của polyalcohol và ketone.

Tính chất polyalcohol: 

Phản ứng với copper (II) hydroxide

- Glucose và fructose có nhiều nhóm hydroxy liền kề ⇒ có thể hòa tan Cu(OH)₂ (môi trường kiềm) tạo dung dịch màu xanh lam: 2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂ → (C₆H₁₁O₆)₂Cu + 2H₂O

Tính chất aldehyde:

- Nhóm aldehyde của glucose có thể bị oxi hóa bởi:

+ Cu(OH)₂ trong môi trường base, đun nóng: tạo kết tủa đỏ gạch Cu₂O↓: 

CH₂OH[CHOH]₄CH=O + 2Cu(OH)₂ + NaOH CH₂OH[CHOH]₄COONa + Cu₂O + 3H₂O

+ Thuốc thử Tollens:

CH₂OH[CHOH]₄CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH CH₂OH[CHOH]₄COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O

+ Nước bromine:

CH₂OH[CHOH]₄CHO + Br₂ + H₂O → CH₂OH[CHOH]₄COOH + 2HBr

- Lưu ý: fructose cũng bị oxi hóa bởi thuốc thử Tollens và Cu(OH)₂ trong môi trường base, đun nóng do trong môi trường kiềm, fructose có thể chuyển hóa thành hợp chất có nhóm -CHO:

CH₂OH[CHOH]₃COCH₂OH CH₂OH[CHOH]₄CHO

Phản ứng với alcohol

- Khi dẫn khí hydrogen chloride vào dung dịch của glucose trong alcohol, nhóm -OH hemiacetal được thay thế bằng nhóm -OR của alcohol:

Phản ứng lên men:

- Glucose, fructose bị lên men tạo thành các sản phẩm khác nhau, tùy thuộc vào loại enzyme có trong men được sử dụng.

- Phương trình hóa học:

Lên men rượu: C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + 2CO₂

Lên men lactic: C₆H₁₂O₆ 2CH₃CH(OH)COOH

2. Tìm hiểu tính chất hóa học cơ bản của saccharose

Dựa vào đặc điểm cấu tạo của phân tử saccharose, dự đoán tính chất hóa học cơ bản của saccharose

Sản phẩm dự kiến

 - Phản ứng với copper(II) hydroxide

⇒ Tính chất của polyalcohol.

- Dung dịch saccharose có khả năng hòa tan Cu(OH)₂ tạo dung dịch màu xanh lam.

- Phương trình hóa học: 2C₁₂H₂₂O₁₁ + Cu(OH)₂ → Cu(C₁₂H₂₁O₁₁)₂ + 2H₂O

- Phản ứng thủy phân

⇒ Tính chất của disaccharide

- Trong môi trường acid hoặc có enzyme làm xúc tác, saccharose bị thủy phân thành glucose và fructose.

- Phương trình hóa học: C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O C₆H₁₂O₆ (glucose) + C₆H₁₂O₆ (fructose).

3. Tìm hiểu tính chất hóa học cơ bản của tinh bột

Mô tả hiện tượng trong các thí nghiệm và giải thích. 

Sản phẩm dự kiến

Phản ứng với iodine

- Tinh bột tương tác với iodine tạo hợp chất có màu xanh tím ⇒ nhận biết tinh bột bằng iodine và ngược lại.

2. Phản ứng thủy phân

- Tinh bột bị thủy phân trong môi trường acid hoặc enzyme, sản phẩm cuối cùng là glucose.

- Phương trình hóa học:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O nC₆H₁₂O₆

- Lưu ý: Tinh bột bị thủy phân nhờ các enzyme tạo thành các sản phẩm trung gian là dextrin (C₆H₁₀O₅)_x (x < n), maltose.

4. Tìm hiểu tính chất hóa học cơ bản của cellulose 

- Mô tả hiện tượng trong các thí nghiệm và giải thích. 

- Chất nào trong dung dịch ở phản ứng thủy phân cellulose có phản ứng với dung dịch CuSO₄ trong môi trường kiềm tạo kết tủa đỏ gạch?

Sản phẩm dự kiến

Phản ứng thủy phân

- Cellulose bị thủy phân trong môi trường acid hoặc enzyme cellulase tạo thành glucose.

- Phương trình hóa học:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O nC₆H₁₂O₆

Phản ứng với nitric acid

- Các nhóm hydroxy trong các đơn vị glucose của cellulose tác dụng với dung dịch nitric acid đặc (có mặt sulfuric acid đặc) tạo thành cellulose dinitrate và cellulose trinitrate (sản phẩm tạo thành tùy vào điều kiện phản ứng):

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3nHNO₃ [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n + 3nH₂O

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 2nHNO₃ [C₆H₇O₂(OH)(ONO₂)₂]_n + 2nH₂O

Tác dụng với nước Schweizer

- Cellulose tan trong nước Schweizer (dung dịch phức chất của Cu²⁺ với ammonia).

C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1. Thuốc thử để phân biệt glucose và fructose là

A. nước.                                             B. thuốc thử Tollens.                 

C. nước bromine.                               D. Cu(OH)₂. 

Câu 2. Saccharose có phản ứng thủy phân là nhờ tính chất của

A. ketone.                                          B. aldehyde. 

C. carboxylic acid.                              D. disaccharide.

Câu 3. Glucose không phản ứng với

A. Cu(OH)2.                                      B. thuốc thử Tollens.       

C. nước bromine.                               D. Ar.

Câu 4. Thủy phân hoàn toàn 0,02 mol saccharose trong môi trường acid (H=60%), thu được dung dịch X. Trung hòa dung dịch X thu được dung dịch Y. Đem toàn bộ dung dịch Y tác dụng với lượng dư thuốc thử Tollens thu được m gam Ag. Giá trị của m gần nhất với

A. 4,01.                 B. 5,20.                 C. 2,54.                D. 5,70.

Câu 5. Hóa chất để phân biệt tinh bột và cellulose là

A. Cu(OH)₂.                                       B. fructose.  

C. ethanoic acid.                                D. iodine.

Đáp án gợi ý:

D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Câu 1: Vì sao không thể phân biệt glucose với fructose qua phản ứng giữa chúng với thuốc thử Tollens nhưng có thể phân biệt qua phản ứng với nước bromine?

Câu 2: Ethanol có thể được sản xuất từ cellulose hoặc tinh bột. Loại ethanol này được dùng để sản xuất xăng E5 (xăng chứa 5% ethanol về thể tích). Lượng ethanol thu được từ 1 tấn mùn cưa (chứa 50% cellulose về khối lượng, phần còn lại là chất trơ) có thể dùng để pha chế bao nhiêu lít xăng E5? Biết hiệu suất quá trình sản xuất ethanol từ cellulose là 60% và ethanol có khối lượng riêng là 0,8 g mL^-1.