Bài tập thủy phân tinh bột/ cellulose lớp 12 (cách giải + bài tập)

Trang trước Trang sau

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Bài tập thủy phân tinh bột/ cellulose lớp 12 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Bài tập thủy phân tinh bột/ cellulose.

A. Lý thuyết và phương pháp giải

- Bài tập thủy phân tinh bột, cellulose thường kèm theo phản ứng lên men:

Sơ đồ: ${(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n} \to_{e n z y m e}^{+ H_{2} O} n C_{6} H_{12} O_{6}$ $\to_{- C O_{2}}^{e n z y m e} 2 n C_{2} H_{5} O H$

tinh bột/cellulose glucose ethanol

Phương trình hoá học:

(1) (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O $\overset{e n z y m e}{\to}$ nC₆H₂O₆

(2) C₆H₁₂O₆ $\overset{e n z y m e}{\to}$ 2C₂H₅OH + 2CO₂

- Độ cồn (độ rượu) = $\frac{V_{C_{2} H_{5} O H}}{V_{d d}} .100$ ;

- Hiệu suất phản ứng tính theo sản phẩm: $H % = \frac{n_{s p (T T)}}{n_{s p (L T)}} .100 % .$

- Nếu đề bài cho H%, yêu cầu tính m, V, … $\Rightarrow$ Dùng phải nhân – trái chia (H%).

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Tính khối lượng glucose thu được khi thuỷ phân hoàn toàn 162g tinh bột. (Biết hiệu suất của quá trình thuỷ phân là 80%).

Hướng dẫn giải

Phương trình hóa học:

$\begin{array}{l} {(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n} + n H_{2} O \overset{}{\to} n C_{6} H_{12} O_{6} \\ L T : 162 n 180 n g a m \\ T T : 162 x g a m \end{array}$

Khối lượng glucose: $m_{G l u \cos e} = x = \frac{162.80.180 n}{100.162 n}$ = 144 (gam)

Ví dụ 2. Từ 1 tấn tinh bột ngô có thể sản xuất được bao nhiêu lít xăng E5 (chứa 5% ethanol về thể tích), biết tinh bột ngô chứa 75% tinh bột, hiệu suất chung của cả quá trình điều chế ethanol là 70%, khối lượng riêng của ethanol là 0,789 g/mL.

Hướng dẫn giải

m_{tinh bột} = 1.75% = 0,75 tấn = 750 kg.

${(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n} \to_{e n z y m e}^{+ H_{2} O}$ $n C_{6} H_{12} O_{6} \to_{}^{e n z y m e} 2 n C_{2} H_{5} O H$

162 gam → 92 gam

750 kg $\overset{H = 70 %}{\to} m_{C_{2} H_{5} O H} = \frac{750.92}{162} .70 % = 298, 148 k g$

$V_{C_{2} H_{5} O H} = \frac{m}{D} = \frac{298, 148}{0, 789} = 377, 88 L$ $\Rightarrow V_{x a n g E 5} = \frac{377, 88}{5 %} = 7557, 6 L$

C. Bài tập vận dụng

Câu 1: Thuỷ phân hoàn toàn một mẫu 10 gam bột gạo trong môi trường acid sẽ thu được bao nhiêu gam glucose? Giả thiết trong bột gạo chứa 80% tinh bột và hiệu suất quá trình thuỷ phân đạt đến 90%.

A. 10,0 g.

B. 9,0 g.

C. 7,5 g.

D. 8,0 g.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

PTHH: ${(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n} + n H_{2} O \overset{H^{+}, t^{ο}}{\to} n C_{6} H_{12} O_{6}$

162n 180n

10.0,8.0,9 gam $m_{C_{6} H_{12} O_{6}}$

$m_{C_{6} H_{12} O_{6}} = \frac{10.0, 8.0, 9.180 n}{162 n} = 8 (g)$ .

Câu 2: Khi thủy phân 1 kg bột gạo có chứa 85% tinh bột, thì khối lượng glucose 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

Đáp án đúng là: A

PTHH: ${(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n} + n H_{2} O \overset{H^{+}, t^{ο}}{\to} n C_{6} H_{12} O_{6}$

162n ⟶ 180n gam

1.85% m = ? kg

$m = \frac{180 n .1.85 %}{162 n} \approx 0, 94 kg$ .

Câu 3: Đi từ 151,2 gam tinh bột sẽ điều chế được bao nhiêu ml ethylic alcohol 46^o bằng phương pháp lên men alcohol? Cho biết hiệu suất của phản ứng là 75% và D_{ethylic alcohol} = 0,8 g/mL.

A. 20,50 mL.

B. 37,03 mL.

C. 86,65 mL.

D. 175,00 mL.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

$m_{{(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n}} = 151, 2. \frac{75}{100} = 113, 4 (g)$

PTHH: ${(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n} + n H_{2} O \overset{e n z y m e}{\to} n C_{6} H_{12} O_{6}$

$C_{6} H_{12} O_{6} \overset{enzyme}{\to} 2 C_{2} H_{5} O H + 2 C O_{2}$
Dựa vào PTHH ta có:

$n_{C_{2} H_{5} O H} = 2. n_{C_{6} H_{12} O_{6}} =$ $2 n . n_{{(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n}} =$ $2 n . \frac{113, 4}{162 n} = 1, 4 mol$

$\Rightarrow V_{C_{2} H_{5} O H} = \frac{m}{D} = \frac{1, 4.46}{0, 8} = 80, 5 mL$

$\Rightarrow V_{dd} = \frac{80, 5.100}{46} = 175 mL$

Câu 4: Khi lên men 1 tấn ngô chứa 70% tinh bột thì khối lượng glucose thu được là bao nhiêu? Biết hiệu suất phản ứng lên men đạt 80%.

A. 295,30 kg.

B. 300,00 kg.

C. 622,22 kg.

D. 950,50 kg.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

PTHH: ${(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n} + n H_{2} O \overset{e n z y m e}{\to} n C_{6} H_{12} O_{6}$

162n 180n g

1.70%.80% m = ? g

$\Rightarrow m = \frac{180 n .1.0, 7.0, 8}{162 n} \approx$ 0,6222 tấn ≈ 622,22 kg.

Câu 5: Khi lên men 1 tấn ngô chứa 65% tinh bột thì khối lượng ethylic alcohol thu được là bao nhiêu? Biết hiệu suất phản ứng lên men đạt 80%.

A. 290,0 kg.

B. 295,3 kg.

C. 300,0 kg.

D. 350,0 kg.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

PTHH: ${(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n} + n H_{2} O \overset{e n z y m e}{\to} n C_{6} H_{12} O_{6}$

162n 180n g

1.65%.80% m = ? g

$\Rightarrow m = \frac{180 n .1.0, 65.0, 8}{162 n} \approx$ 0,578 tấn

PTHH: $C_{6} H_{12} O_{6} \overset{enzyme}{\to} 2 C_{2} H_{5} O H + 2 C O_{2}$

180 46 g

0,578 m = ? tấn

Khối lượng của rượu là $\frac{46.0, 578}{180}$ = 0,2953 tấn = 295,3 kg

Câu 6: Lên men m gam tinh bột rồi hấp thụ hết lượng carbon dioxide sinh ra vào nước vôi trong dư thu được 20 g kết tủa. Biết hiệu suất quá trình lên men đạt 81%. Xác định giá trị của m.

A. 20.

B. 40.

C. 60.

D. 80.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

Theo đề bài ra có 0,2 mol CO₂ sinh ra từ phản ứng lên men tinh bột:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O $\overset{e n z y m e}{\to}$ 2nC₂H₅OH+ 2nCO₂

Vậy $m = \frac{0, 2 \times 162 n \times 100}{2 n \times 81} = 20 (g) .$

Câu 7: Ethyl alcohol được điều chế bằng cách lên men tinh bột theo sơ đồ:

${(C_{6} H_{10} O_{5})}_{n} \overset{e n z y m e}{\to}$ $C_{6} H_{12} O_{6} \overset{e n z y m e}{\to} C_{2} H_{5} O H$

Để điều chế 10 lít ethyl alcohol 46^o cần m kg gạo (chứa 75% tinh bột, còn lại là tạp chất trơ). Biết hiệu suất của cả quá trình là 80% và khối lượng riêng của ethyl alcohol nguyên chất là 0,8 g/mL. Giá trị của m là

A. 3,600.

B. 6,912.

C. 10,800.

D. 8,100.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$V_{C_{2} H_{5} O H} = 10.46 % = 4, 6 (L)$ $\overset{D = 0, 8 g / m l}{\to} m_{C_{2} H_{5} O H} = 4, 6.0, 8 = 3, 68 k g$

$\begin{array}{l} C_{6} H_{10} O_{5})_{n} \overset{e n z y m e}{\to} n C_{6} H_{12} O_{6} \overset{e n z y m e}{\to} 2 n C_{2} H_{5} O H \\ 162 n 92 n g a m \\ m 3, 68 k g \end{array}$

⇒ $m = \frac{3, 68.162}{92.0, 75.0, 8} = 10, 8 k g .$

Câu 8: Một hộ gia đình nấu rượu gạo, được tiến hành như sau:

- Lấy 10 kg gạo (chứa 72,9% tinh bột, còn lại là chất xơ không lên men) nấu thành cơm.

- Rắc cơm với men rượu vào chậu (cứ 1 lượt cơm, 1 lượt men), ủ khoảng 3 – 7 ngày.

- Chưng cất toàn bộ hỗn hợp sau khi ủ, thu được 6,21 lít rượu 50°.

Biết khối lượng riêng của ethanol là 0,8 g/mL, hiệu suất quá trình lên men rượu từ tinh bột ở trên là bao nhiêu phần trăm?

A. 20%.

B. 40%.

C. 60%.

D. 80%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Khối lượng tinh bột = 7,29 kg. Xét 1 mắt xích tinh bột có sơ đồ :

$\begin{array}{l} C_{6} H_{10} O_{5} \overset{}{\to} 2 C_{2} H_{5} O H \\ 162 92 k g \\ 7, 29 4, 14 k g \end{array}$

Theo lí thuyết thể tích $C_{2} H_{5} O H = 5, 175 L$

Thể tích dung dịch rượu 50° = 10,35 L

Hiệu suất quá trình lên men: $H = \frac{6, 21}{10, 35} .100 % = 60 % .$

Câu 9: Ethanol được dùng trong công nghiệp thực phẩm (pha chế đồ uống); dược phẩm và y học (chất sát khuẩn, tẩy rửa, vệ sinh dụng cụ y tế); dùng thay xăng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong, như bằng cách tiến hành pha ethanol vào xăng truyền thống với tỉ lệ 5% vể thể tích để được xăng E₅ (xăng sinh học). Các nhà máy sản xuất cồn tinh khiết dùng để pha xăng E₅ thường dùng nguyên liệu là sắn khô để lên men rượu theo sơ đồ sau: (C₆H₁₀O₅)_n → C₆H₁₂O₆ → C₂H₅OH (hiệu suất lần lượt là 60% và 80%). Cho biết trong sắn khô có 68% khối lượng tinh bột; ethanol có khối lượng riêng là 0,80 g/mL. Từ 50 tấn sắn khô nhà máy sản xuất ethanol đủ để pha chế được V m³ xăng E₅. Tính giá trị của V (Chỉ làm tròn ở phép tính cuối và làm tròn đến hàng đơn vị).

A. 220.

B. 240.

C. 260.

D. 232.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Khối lượng tinh bột có trong 50 tấn sắn khô là: $50. \frac{68}{100} = 34$ tấn

Xét 1 mắt xích tinh bột, ta có sơ đồ:

C₆H₁₀O₅ $\overset{60 %}{\to}$ C₆H₁₂O₆ $\overset{80 %}{\to}$ 2C₂H₅OH

162 2.46 gam

34 x tấn

Khối lượng C₂H₅OH thu được là: $m_{C_{2} H_{5} O H} = \frac{34.2.46}{162} . \frac{60}{100}$ $. \frac{80}{100} = \frac{6256}{675}$ tấn.

Thể tích xăng E₅ thu được là: $\frac{6256}{675.0, 8} . \frac{100}{5} \approx 232 m^{3} .$

Câu 10: 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, 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.

A. 4220.

B. 4240.

C. 4260.

D. 4232.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Khối lượng cellulose trong một tấn mùn cưa là:

1. 1 000 000 . 50% = 500 000 (g)

(C₆H₁₀O₅)n ⟶ nC₆H₁₂O₆ ⟶ 2nC₂H₅OH + 2nCO₂

n_cellulose = $\frac{500000}{162 n}$ (mol)

⟶ $n_{C_{2} H_{5} O H}$ _{Lý thuyết} = $\frac{500000}{162 n}$ .2n = $\frac{500000}{81}$ (mol)

_{$n_{C_{2} H_{5} O H}$ thực tế} = $\frac{500000}{81}$ .60% = $\frac{100000}{27}$ (mol)

$V_{C_{2} H_{5} O H}$ thực tế = $\frac{100000}{27}$ . 46 : 0,8 : 1000 = $\frac{5750}{27}$ (l)

Thể tích xăng E5 thu được là: V = $V_{C_{2} H_{5} O H}$ _{thực tế}: 5% = $\frac{5750}{27}$ . $\frac{100}{5}$ = 4260 (l).

Xem thêm Phương pháp giải các dạng bài tập Hóa học 12 hay, chi tiết khác:

Trang trước Trang sau

Giải bài tập lớp 12 sách mới các môn học