Bài 6 · Cơ bản

Tinh bột và cellulose

Nêu cấu tạo tinh bột (amylose, amylopectin) và cellulose, giải thích vì sao iodine nhận biết được tinh bột và người không tiêu hoá được cellulose, giải bài toán thuỷ phân – lên men nhiều hiệu suất, rồi ôn cả chương 2: so sánh, nhận biết 6 carbohydrate.

Ứng với SGK Hoá học 12 (bộ thống nhất): Bài 6

⚡ Nhớ nhanh

1Polysaccharide (C₆H₁₀O₅) $_{n}$ , M mắt xích = 162. Tinh bột = amylose (mạch xoắn, không nhánh, α-1,4) + amylopectin (phân nhánh, α-1,4 và α-1,6); cellulose = mạch thẳng, β-1,4, mỗi mắt xích còn 3 nhóm –OH tự do: [C₆H₇O₂(OH)₃] $_{n}$ .
2Thuỷ phân hoàn toàn (H⁺ hoặc enzyme, t°): (C₆H₁₀O₅) $_{n}$ + nH₂O → nC₆H₁₂O₆ (glucose). Cellulose + HNO₃ đặc (H₂SO₄ đặc, t°) → cellulose trinitrate [C₆H₇O₂(ONO₂)₃] $_{n}$ .
3Nhận biết tinh bột: iodine → xanh tím (I₂ chui vào ống xoắn amylose); đun nóng mất màu, để nguội hiện lại. Cellulose không đổi màu; cả hai không tráng bạc.
4Người tiêu hoá được tinh bột (amylase cắt α-1,4) mà không tiêu hoá được cellulose (β-1,4): cellulose là chất xơ.
5Bẫy: M mắt xích là 162 chứ không phải 180; bài chuỗi thì nhân dồn các hiệu suất và nhớ hệ số 2 của lên men.

👀 Nhìn là hiểu

Chọn amylose, amylopectin hoặc cellulose; nhỏ I₂, kéo nhiệt độ lên trên 60–80 °C để xem xoắn duỗi và I₂ thoát ra, thêm amylase để cắt mạch. Tab Thí nghiệm có 3 phần: iodine theo nhiệt độ, enzyme nước bọt, và tổng hợp chương 2 (tinh bột → glucose → ethanol, hai hiệu suất nhân dồn); tab Đoán trước có 4 tình huống.

Mắt xích (hình)24

Vòng xoắn4 vòng

M ≈ n · 1623888

Liên kếtα-1,4

Phương trình

(C₆H₁₀O₅)ₙ + nH₂O →(H⁺ hoặc enzyme, t°) nC₆H₁₂O₆

Kéo thả tự do, xem số và đồ thị chạy theo.

Chất:

Nhiệt độ: 25 °C

Amylose: 24 mắt xích α-glucose nối α-1,4, mạch không nhánh cuộn xoắn, mỗi vòng ≈ 6 mắt xích ⇒ 24/6 = 4 vòng; M ≈ 24 · 162 = 3888. Bấm "Nhỏ I₂" để thử iodine.

1 🌾 Cấu tạo tinh bột và cellulose

Cần nhớ

✦Cả hai là polysaccharide do nhiều mắt xích glucose nối nhau, công thức chung (C₆H₁₀O₅) $_{n}$ nhưng n khác nhau và kiểu liên kết khác nhau ⇒ không phải đồng phân của nhau.
✦Amylose (≈ 20 – 30 % tinh bột): mạch không nhánh, nối α-1,4-glycoside, cuộn xoắn (mỗi vòng ≈ 6 mắt xích). Amylopectin (≈ 70 – 80 %): mạch chính α-1,4 và nhánh nối bằng α-1,6-glycoside.
✦Cellulose: các mắt xích β-glucose nối β-1,4-glycoside, mạch thẳng không nhánh; các mạch song song bó chặt bằng liên kết hydrogen thành sợi ⇒ bền, không tan trong nước.
✦Mỗi mắt xích cellulose còn 3 nhóm –OH tự do nên viết [C₆H₇O₂(OH)₃] $_{n}$ (cho phản ứng ester hoá với HNO₃, (CH₃CO)₂O).
✦Khối lượng mol mắt xích C₆H₁₀O₅ = 162 (= 180 − 18, mỗi mắt xích mất một H₂O khi nối mạch). M polymer = n · 162.

Dạng bài

Tính số mắt xích, số vòng xoắn, khối lượng mol

1 Số mắt xích n: đếm trên hình, hoặc n = M/162 khi biết khối lượng mol.
2 Số vòng xoắn của amylose = n/6 (mỗi vòng ≈ 6 mắt xích).
3 Khối lượng mol đoạn mạch ≈ n · 162 (bỏ qua hai đầu mạch).
4 Kiểm tra: M chia hết cho 162 và số vòng khớp hình trên sim ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Lấy M mắt xích là 180 (của glucose): 24 · 180 = 4320, lệch 10 %. Mắt xích đã mất một phân tử H₂O nên chỉ 162.

🌀

Làm mẫu

Một đoạn mạch amylose gồm 24 mắt xích glucose nối α-1,4. Hỏi đoạn này xoắn được mấy vòng (mỗi vòng 6 mắt xích) và khối lượng mol xấp xỉ bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

2 🧪 Tính chất: iodine, thuỷ phân, ester hoá

Cần nhớ

✦Với iodine: hồ tinh bột → màu xanh tím (I₂ nằm trong lòng ống xoắn amylose). Amylopectin chỉ cho tím đỏ nhạt; cellulose không đổi màu.
✦Đun nóng dung dịch xanh tím: xoắn duỗi, I₂ thoát ra ⇒ mất màu; để nguội màu hiện lại (biến đổi vật lí, tinh bột chưa bị thuỷ phân).
✦Thuỷ phân: (C₆H₁₀O₅) $_{n}$ + nH₂O → nC₆H₁₂O₆. Trong cơ thể amylase (nước bọt, tuỵ) cắt tinh bột thành dextrin, maltose rồi maltase thành glucose. Cellulose chỉ thuỷ phân khi đun với acid đặc.
✦Không tráng bạc, không khử Cu(OH)₂: không còn –OH hemiacetal tự do (trừ đầu mạch, quá ít để quan sát).
✦Cellulose + HNO₃ đặc: [C₆H₇O₂(OH)₃] $_{n}$ + 3nHNO₃ → [C₆H₇O₂(ONO₂)₃] $_{n}$ + 3nH₂O (cellulose trinitrate, thuốc súng không khói); xúc tác H₂SO₄ đặc, t°. Chỉ làm trong phòng thí nghiệm, có giáo viên hướng dẫn.
✦Quang hợp tạo tinh bột trong cây: 6nCO₂ + 5nH₂O → (C₆H₁₀O₅) $_{n}$ + 6nO₂ (ánh sáng, chlorophyll).

Tinh bột và cellulose

	Tinh bột	Cellulose
Công thức	(C₆H₁₀O₅) $_{n}$	(C₆H₁₀O₅) $_{n}$ hay [C₆H₇O₂(OH)₃] $_{n}$
Hình dạng mạch	xoắn, có nhánh (amylopectin)	thẳng, không nhánh
Liên kết	α-1,4 (và α-1,6)	β-1,4
Người tiêu hoá	được	không (chất xơ)
Với dung dịch I₂	xanh tím	không đổi màu
Thuỷ phân cho	glucose	glucose

3 🧮 Bài toán thuỷ phân, lên men, ester hoá

Dạng bài

Thuỷ phân tinh bột rồi lên men (có hiệu suất)

1 Đổi ra mol: n(mắt xích) = m/162.
2 Mỗi mắt xích cho 1 glucose (nhân H₁); mỗi glucose cho 2 ethanol + 2 CO₂ (nhân H₂).
3 n(ethanol) = n · H₁ · 2 · H₂; m = n · 46. Nhân hiệu suất từng bước, không nhân thêm lần nữa.
4 Kiểm tra bảo toàn nguyên tố C: 6C của mắt xích phản ứng = ethanol (2·2C) + CO₂ (2C) ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Dùng M = 180 cho mắt xích: 32,4180 = 0,18 mol ⇒ ra 12,42 g (lệch 10 %); hoặc quên hệ số 2: 6,9 g.

🍷

Làm mẫu

Thuỷ phân hoàn toàn 32,4 g tinh bột rồi lên men toàn bộ glucose thu được với hiệu suất lên men 75 %. Tính khối lượng ethanol.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

Dạng bài

Ester hoá cellulose với HNO₃ (có hiệu suất)

1 Đổi ra mol: n(mắt xích cellulose) = m/162.
2 Mỗi mắt xích + 3HNO₃ → 1 mắt xích trinitrate (M = 297) + 3H₂O.
3 m(trinitrate) = n · 297 · H.
4 Kiểm tra: khối lượng tăng 135 g trên mỗi mol mắt xích (297 − 162) ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Lấy M trinitrate là 162 + 3 · 63 = 351 (cộng cả HNO₃ mà quên trừ 3H₂O); đúng là 162 + 3 · 45 = 297.

🧪

Làm mẫu

Từ 16,2 kg cellulose điều chế cellulose trinitrate với hiệu suất 80 %. Tính khối lượng cellulose trinitrate.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

4 🔁 Ôn chương 2: carbohydrate

So sánh sáu carbohydrate

Chất	Cu(OH)₂ nguội	Tráng bạc (chưa thuỷ phân)	Thuỷ phân cho	Với I₂
Glucose	xanh lam	có	không thuỷ phân	không đổi
Fructose	xanh lam	có (kiềm)	không thuỷ phân	không đổi
Saccharose	xanh lam	không	glucose + fructose	không đổi
Maltose	xanh lam	có	2 glucose	không đổi
Tinh bột	không tan	không	n glucose	xanh tím
Cellulose	không tan	không	n glucose	không đổi

Dạng bài

Nhận biết các carbohydrate bằng thuốc thử

1 Iodine: nhận ra tinh bột (xanh tím).
2 AgNO₃/NH₃ trực tiếp: nhận ra chất có –CHO (glucose, fructose, maltose); polyalcohol và saccharose không.
3 Thuỷ phân bằng acid, trung hoà, rồi tráng bạc: nhận ra saccharose (hoặc tinh bột); glycerol không có gương.
4 Nước bromine: tách glucose khỏi fructose. Kiểm tra: mỗi chất ra một bộ hiện tượng riêng ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Dùng Cu(OH)₂ nguội để phân biệt glucose, saccharose, glycerol: cả ba đều xanh lam. Hoặc tráng bạc ngay sau khi đun với acid mà không trung hoà: không có Ag.

🔬

Làm mẫu

Có bốn dung dịch mất nhãn: glucose, saccharose, hồ tinh bột, glycerol. Nêu cách nhận biết.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

Dạng bài

Chuỗi tinh bột → glucose → ethanol (hiệu suất nhân dồn)

1 Đổi ra kmol (hay mol) mắt xích: n = m/162.
2 Nhân hiệu suất từng giai đoạn: glucose = n · H₁; ethanol = glucose · 2 · H₂.
3 Khối lượng ethanol = n(ethanol) · 46; hiệu suất chung = H₁ · H₂ (so với giá trị lí thuyết 2n).
4 Kiểm tra: m(ethanol) = m(tinh bột) · H₁ · H₂ · 92162 ✓ (đúng đồ thị tab Thí nghiệm, hệ số 0,568).

⚠️ Bẫy hay gặp: Quên hệ số 2 của lên men (ra 27,6 kg) hoặc quên H₂ (ra 73,6 kg); hoặc nhân H₁·H₂ rồi lại nhân thêm một lần nữa.

⛓️

Làm mẫu

Từ 162 kg tinh bột, thuỷ phân với hiệu suất 80 % rồi lên men glucose với hiệu suất 75 %. Tính khối lượng ethanol thu được.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

5 🍚 Hoá học quanh ta

✦🍚 Nhai cơm lâu thấy ngọt: amylase trong nước bọt cắt tinh bột thành maltose, glucose.
✦🥬 Rau xanh, ngũ cốc nguyên cám chứa cellulose: người không tiêu hoá được nhưng chất xơ giúp ruột hoạt động; trâu bò nhờ vi sinh vật dạ cỏ nên ăn được cỏ.
✦👕 Bông, vải, giấy làm từ cellulose; tơ visco là cellulose đã xử lí hoá học (tơ bán tổng hợp).
✦🧪 Thử iodine: nhỏ vài giọt vào cơm, khoai, chuối xanh thấy xanh tím vì có tinh bột; chuối chín tinh bột chuyển thành đường nên màu nhạt (thí nghiệm an toàn với thực phẩm).

6 💡 Mẹo làm nhanh và lỗi hay sai

⚡ Mẹo làm nhanh trắc nghiệm

✦Thấy "tinh bột + iodine" ⇒ xanh tím; "đun nóng" ⇒ mất màu, "để nguội" ⇒ hiện lại. Cellulose + iodine ⇒ không đổi.
✦Bài thuỷ phân: n(mắt xích) = m/162 (không phải 180), mỗi mắt xích cho 1 glucose, mỗi glucose cho 2 ethanol.
✦Bài chuỗi: m(ethanol) = m · H₁ · H₂ · 92162 — nhớ 92162 ≈ 0,568.
✦Tinh bột và cellulose đều không tráng bạc, đều thuỷ phân cho glucose, không là đồng phân của nhau.

⚠️ Lỗi hay sai nhất

✦Lấy M mắt xích là 180: 32,4 g tinh bột ra 0,18 mol (12,42 g ethanol) thay vì 0,2 mol (13,8 g).
✦Cho rằng đun nóng làm tinh bột bị thuỷ phân nên mất màu iodine: thực ra xoắn duỗi, để nguội màu hiện lại.
✦Nói tinh bột và cellulose là đồng phân vì cùng (C₆H₁₀O₅) $_{n}$ : n khác nhau, kiểu liên kết khác nhau.
✦Quên hệ số 2 hoặc quên một hiệu suất trong bài chuỗi: 162 kg ra 27,6 kg hay 73,6 kg thay vì 55,2 kg.
✦Nói cellulose không có glucose nên người không tiêu hoá: thuỷ phân cellulose cho đúng glucose, chỉ là enzyme người không cắt được β-1,4.
✦Tráng bạc ngay sau khi thuỷ phân tinh bột bằng acid mà không trung hoà: không có Ag.

⚖️ Kiểm tra bảo toàn

✦Bảo toàn khối lượng khi thuỷ phân: 162 g mắt xích + 18 g H₂O = 180 g glucose.
✦Bảo toàn nguyên tố C khi lên men: 6C của glucose = 2 · 2C (ethanol) + 2C (CO₂).
✦Bảo toàn khối lượng khi lên men: 180 g glucose = 92 g ethanol + 88 g CO₂.
✦Bài chuỗi: tích hai hiệu suất 0,8 · 0,75 = 0,6 phải khớp 55,292.

✏️ Luyện tập

Làm xong mỗi nhóm bấm Kiểm tra. Câu sai có lời giải ngắn và nút quay lại phần kiến thức.

🌾

Cấu tạo tinh bột và cellulose

1
Nhận biết
Công thức chung của tinh bột và cellulose là
2
Thông hiểu
Phát biểu nào đúng về cấu tạo của tinh bột và cellulose?
3
Thông hiểu Một đoạn amylose gồm 24 mắt xích glucose, mỗi vòng xoắn có 6 mắt xích ⇒ xoắn được vòng.
4
Thông hiểu Một mẫu tinh bột có khối lượng mol 972 000 g/mol, số mắt xích trung bình là (mắt xích C₆H₁₀O₅, M = 162).

🧪

Tính chất hoá học

1
Nhận biết
Thuốc thử dùng để nhận biết hồ tinh bột là
2
Nhận biết
Thuỷ phân hoàn toàn cellulose (acid đặc, đun nóng) thu được
3
Thông hiểu
Người không tiêu hoá được cellulose vì
4
Nhận biết Mỗi mắt xích cellulose [C₆H₇O₂(OH)₃] có nhóm –OH tự do.

🧮

Bài toán thuỷ phân và lên men

1
Thông hiểu Thuỷ phân hoàn toàn 162 g tinh bột thu được g glucose.
2
Vận dụng
Thuỷ phân hoàn toàn 32,4 g tinh bột rồi lên men toàn bộ glucose với hiệu suất 75 %. Khối lượng ethanol thu được là
3
Vận dụng
Từ 16,2 kg cellulose điều chế cellulose trinitrate với hiệu suất 80 %. Khối lượng cellulose trinitrate thu được là
4
Thông hiểu
Thuỷ phân hoàn toàn 216 g gạo chứa 75 % tinh bột (còn lại không phản ứng). Khối lượng glucose thu được là

🔬

Thí nghiệm và số liệu

1
Thông hiểu
Đo độ đậm màu (thang 0–10) của hồ tinh bột với iodine ở các nhiệt độ: $T (^{\circ} C) đ ộ đ ậm m a ˋ u (0-10) 25 9, 0 45 8, 7 65 3, 2 85 0, 1$ Nhận xét nào đúng?
2
Thông hiểu Hồ tinh bột trộn nước bọt ở 37 °C, thử iodine theo thời gian: $t (ph u ˊ t) đ ộ đ ậm m a ˋ u (0-10) 0 9, 0 2 4, 0 4 1, 8 6 0, 8$ Sau 2 phút độ đậm màu giảm % so với ban đầu (làm tròn đến hàng đơn vị).
3
Vận dụng
Ba ống nghiệm cho iodine: ống 1 hồ tinh bột nguội, ống 2 mẩu bông, ống 3 hồ tinh bột đã đun sôi 5 phút (còn nóng). Hiện tượng đúng là

🔁

Ôn chương 2

1
Vận dụng
Từ 162 kg tinh bột, thuỷ phân với hiệu suất 80 % rồi lên men glucose với hiệu suất 75 %. Khối lượng ethanol thu được là
2
Thông hiểu
Để nhận biết bốn dung dịch glucose, saccharose, hồ tinh bột, glycerol có thể dùng lần lượt
3
Vận dụng Thuỷ phân hoàn toàn m g saccharose, trung hoà acid rồi tráng bạc toàn bộ sản phẩm thu được 43,2 g Ag. Giá trị m là (Ag = 108).
4
Thông hiểu
Phát biểu nào sau đây đúng?
5
Vận dụng Thuỷ phân hoàn toàn 16,2 g tinh bột rồi lên men glucose với hiệu suất 75 %. Thể tích CO₂ thu được ở đkc là L (24,79 L/mol, làm tròn hai chữ số thập phân).
6
Thông hiểu
Bốn dung dịch X, Y, Z, T là glucose, saccharose, tinh bột, glycerol (chưa biết thứ tự). Kết quả thí nghiệm: $Th ı ˊ nghiệm dung dịch I_{2} AgNO_{3} / NH_{3} trực ti e ˆ ˊ p thuỷ ph a ˆ n, trung ho a ˋ, tr a ˊ ng bạc X kh o ˆ ng đ ổi g ươ ng Ag g ươ ng Ag Y kh o ˆ ng đ ổi kh o ˆ ng g ươ ng Ag Z xanh t ı ˊ m kh o ˆ ng g ươ ng Ag T kh o ˆ ng đ ổi kh o ˆ ng kh o ˆ ng$ X, Y, Z, T lần lượt là

🏆 Luyện theo dạng đề tốt nghiệp

Đề Hoá học có 3 phần: 18 câu 4 lựa chọn, 4 câu đúng/sai (mỗi câu 4 ý) và 6 câu trả lời ngắn (đáp số tối đa 4 ký tự, kể cả dấu − và dấu phẩy). Dưới đây là đủ 3 dạng, chỉ dùng kiến thức của bài này.

🅰️

Phần I · Trắc nghiệm 4 lựa chọn

1
Thông hiểu
Phát biểu nào sau đây đúng?
2
Vận dụng
Từ 324 kg tinh bột sản xuất ethanol: thuỷ phân hiệu suất 70 %, lên men hiệu suất 80 %. Khối lượng ethanol thu được là
3
Vận dụng
Lên men m g tinh bột (hiệu suất toàn bộ quá trình 75 %), toàn bộ CO₂ sinh ra hấp thụ vào nước vôi trong dư thu được 30 g kết tủa. Giá trị m là

✅

Phần II · Đúng / sai

1
Thông hiểu
Thí nghiệm: ống 1 chứa hồ tinh bột nguội, nhỏ vài giọt dung dịch iodine; sau đó đun nóng ống 1, rồi để nguội. Ống 2 chứa một mẩu bông, nhỏ vài giọt dung dịch iodine.

a)Ống 1 xuất hiện màu xanh tím sau khi nhỏ iodine.

b)Khi đun nóng, màu xanh tím mất đi vì tinh bột bị thuỷ phân hoàn toàn thành glucose.

c)Để nguội ống 1, màu xanh tím xuất hiện trở lại.

d)Ống 2 cũng cho màu xanh tím vì cellulose có cùng công thức (C₆H₁₀O₅) $_{n}$ .
2
Vận dụng
Thuỷ phân 162 g tinh bột (M mắt xích 162) với hiệu suất 80 %, rồi lên men toàn bộ glucose thu được với hiệu suất 75 %. Khí đo ở đkc (24,79 L/mol).

a)Số mol glucose tạo ra sau thuỷ phân là 0,8 mol.

b)Khối lượng ethanol thu được là 55,2 g.

c)Thể tích CO₂ thu được là 39,66 L.

d)Khối lượng glucose chưa lên men là 18 g.

🔢

Phần III · Trả lời ngắn

1
Thông hiểu Cho các phát biểu về tinh bột và cellulose: (1) đều là polysaccharide; (2) đều có công thức (C₆H₁₀O₅) $_{n}$ nên là đồng phân của nhau; (3) thuỷ phân hoàn toàn đều cho glucose; (4) đều cho màu xanh tím với iodine; (5) tinh bột gồm amylose và amylopectin; (6) mỗi mắt xích cellulose có 3 nhóm –OH tự do. Số phát biểu đúng là bao nhiêu? Đáp số:
2
Vận dụng Một mẫu cellulose có khối lượng mol 486 000 g/mol. Số mắt xích C₆H₁₀O₅ trung bình trong phân tử là bao nhiêu? Đáp số:
3
Vận dụng Từ 81 kg tinh bột, thuỷ phân hiệu suất 90 %, lên men hiệu suất 60 %, thu được bao nhiêu kg ethanol (làm tròn đến hàng phần mười)? Đáp số:

🎯 Bài này vào đề tốt nghiệp ở đâu?

•Phần I thường hỏi so sánh tinh bột với cellulose (cấu tạo, iodine, tiêu hoá, thuỷ phân) và bài chuỗi tinh bột → glucose → ethanol có hai hiệu suất: nhớ M mắt xích 162 và hệ số 2.
•Phần II hay có một thí nghiệm với iodine (đun nóng, để nguội, bông) hoặc bài lên men sinh CO₂ hấp thụ vào nước vôi: ý dễ mất điểm là "đun nóng làm tinh bột thuỷ phân", "cellulose cũng xanh tím".
•Phần III có thể hỏi số phát biểu đúng về carbohydrate, số mắt xích từ khối lượng mol (chia cho 162), hoặc khối lượng ethanol qua nhiều giai đoạn (nhân dồn hiệu suất).

Làm đề thi thử trọn bộ

Bài tiếp theo
Amine