Giải SGK Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Glucose và fructose

Hoạt động Mở đầu (trang 15) Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Cùng với chất béo và protein, carbohydrate là một trong ba nguồn cung cấp dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể. Carbohydrate là gì? Chúng có cấu tạo, tính chất hoá học như thế nào và được ứng dụng ra sao trong cuộc sống?

- Carbohydrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức, thường có công thức chung là C_n(H₂O)_m.

- Carbohydrate được chia thành 3 nhóm chủ yếu:

+ Monosaccharide: là nhóm carbohydrate đơn giản nhất, không bị thuỷ phân.

+ Disaccharide: là nhóm carbohydrate phức tạp hơn, khi bị thuỷ phân hoàn toàn, mỗi phân tử tạo thành hai phân tử monosaccharide.

+ Polysaccharide: là nhóm carbohydrate phức tạp nhất, khi bị thuỷ phân hoàn toàn, mỗi phân tử tạo thành nhiều phân tử monosaccharide.

Các hợp chất carbohydrate có nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Ví dụ:

+ Glucose được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm như sản xuất bánh kẹo, ethanol …

+ Fructose được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực sản xuất siro, kẹo, mứt, nước trái cây đóng hộp …

+ Saccharose và maltose được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm như chế biến nước giải khát, bánh kẹo … Saccharose còn được sử dụng trong sản xuất dược phẩm, maltose được dùng phổ biến trong sản xuất bia.

+ Tinh bột được sử dụng làm lương thực, điều chế glucose…

+ Cellulose được dùng để sản xuất sơn mài, thuốc súng không khói, tơ visco, …

1. Khái niệm, cách phân loại carbohydrate

Câu hỏi 1 (trang 15) Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Dựa vào đặc điểm nào để phân loại carbohydrate?

Trả lời:

Dựa vào phản ứng thủy phân carbohydrate để phân loại carbohydrate thành:

- Monosaccharide: Là nhóm carbohydrate đơn giản nhất, không bị thuỷ phân.

+ Ví dụ: glucose, fructose.

- Disaccharide:  Là nhóm carbohydrate phức tạp hơn, khi bị thuỷ phân hoàn toàn, mỗi phân tử tạo thành hai phân tử monosaccharide.

+ Ví dụ: saccharose, maltose.

- Polysaccharide: Là nhóm carbohydrate phức tạp nhất, khi bị thuỷ phân hoàn toàn, mỗi phân tử tạo thành nhiều phân tử monosaccharide.

+ Ví dụ: tinh bột, cellulose.

2. Glucose và fructose

a. Trạng thái tự nhiên của Glucose và fructose

Luyện tập (trang 16) Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Tại sao mật ong ngọt hơn nhiều các loại trái cây chín?

Lời giải:

- Mật ong chứa trung bình 40% fructose và 30% glucose theo khối lượng, cao hơn nhiều so với các loại trái cây chín. Ngoài ra, fructose ngọt hơn so với glucose nên mật ong ngọt hơn nhiều các loại trái cây chín.

b. Mô tả công thức cấu tạo dạng mạch hở và mạch vòng của Glucose và fructose

Câu hỏi 2 (trang 17) Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: So sánh đặc điểm cấu tạo của phân tử glucose và fructose dạng mạch hở.

Trả lời:

* Giống nhau: Đều là hợp chất tạp chức, có nhiều nhóm – OH liền kề.

* Khác nhau:

+ Glucose có nhóm chức aldehyde (−CHO).

+ Fructose có nhóm chức ketone (−CO−).

c. Tính chất hóa học cơ bản của Glucose và fructose

Câu hỏi 3 (trang 17) Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Tiến hành Thí nghiệm 1, quan sát hiện tượng xảy ra. Nhận xét và rút ra kết luận.

Trả lời:

- Khi cho dung dịch NaOH vào dung dịch CuSO₄ thì thấy xuất hiện kết tủa xanh.

PTHH: NaOH + CuSO₄  Na₂SO₄ + Cu(OH)₂

Kết tủa màu xanh chính là Cu(OH)₂.

- Khi cho glucose vào ống nghiệm chứa kết tủa thì kết tủa sẽ bị hòa tan tạo thành dung dịch có màu xanh lam vì glucose tan trong dung dịch Cu(OH)₂.

PTHH: 2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂ (C₆H₁₂O₆)₂Cu + 2H₂O

Kết luận: Do glucose và fructose đều là các polyalcohol có các nhóm -OH liền kề nên chúng có khả năng hòa tan dung dich Cu(OH)₂ tạo ra dung dịch màu xanh lam.

Câu hỏi 4 (trang 17) Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Tiến hành Thí nghiệm 2 theo hướng dẫn. Nhận xét và giải thích hiện tượng quan sát được sau thí nghiệm.

Trả lời:

- Hiện tượng: có sự tạo thành kết tủa trắng bạc bám trên thành ống nghiệm.

- Nhận xét: Glucose phản ứng với thuốc thử Tollens tạo thành kết tủa trắng bạc.

- Giải thích hiện tượng: Glucose phản ứng với dung dịch AgNO₃/NH₃ tạo thành kết tủa Ag.

Câu hỏi 5 (trang 18) Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Tiến hành Thí nghiệm 3 theo hướng dẫn. Nhận xét hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm. Vì sao fructose cũng tham gia phản ứng này?

Học sinh tiến hành Thí nghiệm 3 theo các bước sau:

Bước 1: Cho vào ống nghiệm 1 mL dung dịch CuSO₄. Thêm tiếp 2 mL dung dịch NaOH vào ống nghiệm và lắc đều.

Bước 2: Cho tiếp 3 mL dung dịch glucose vào ống nghiệm, lắc đều. Đun nóng hỗn hợp. Theo dõi sự biến đổi màu sắc của các chất trong ống nghiệm.

Hiện tượng:

Sau bước 1 thu được kết tủa xanh:

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Trong bước 2, sau khi thêm 3 mL dung dịch glucose vào ống nghiệm, lắc đều kết tủa tan dần tạo dung dịch có màu xanh lam. Đun nóng hỗn hợp thu được kết tủa màu đỏ gạch.

                            CH₂OH[CHOH]₄CHO + 2Cu(OH)₂ + NaOH $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ CH₂OH[CHOH]₄COONa + Cu₂O + 3H₂O

Fructose cũng có khả năng tham gia phản ứng này tương tự glucose dù không có nhóm – CHO trong phân tử, do trong môi trường kiềm, fructose chuyển hoá thành glucose.

Câu hỏi 6 (trang 18) Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Tiến hành Thí nghiệm 4 theo hướng dẫn. Nêu hiện tượng xảy ra. Giải thích.

Trả lời:

Khi cho dung dịch glucose vào nước bromie thì nước bromine bị mất màu.

PTHH: 

                                              CH₂OH[CHOH]₄CH=O + Br₂ + H₂O → CH₂OH[CHOH]₄COOH + 2HBr.

Câu hỏi 7 (trang 19) Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Tại sao các phản ứng lên men lại cần nhiệt độ không quá cao?

Trả lời:

Trong các phản ứng lên men, enzyme đóng vai trò là chất xúc tác. Cũng như nhiều phản ứng hóa học, tốc độ phản ứng có enzyme tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao tốc độ phản ứng lại giảm do enzyme bị biến tính, thay đổi cấu trúc nên hoạt tính enzyme giảm mạnh. Vậy nên các các phản ứng lên men cần nhiệt độ không quá cao.

d. Một số ứng dụng của Glucose và fructose

Vận dụng (trang 19) Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Vì sao trong y học, người ta thường dùng glucose để trị chứng hạ đường huyết?

- Hạ đường huyết là tình trạng xảy ra khi nồng độ đường trong máu quá thấp, dưới 3,9 mmol/l dẫn tới cơ thể bị thiếu glucose cho các hoạt động, gây nên các rối loạn cho cơ thể. Glucose có thể hấp thụ trực tiếp vào máu để đi đến các mô và tế bào của cơ thể do đó trong y học, người ta thường dùng glucose để trị chứng hạ đường huyết.

Bài tập

Bài tập 1: Có các phát biểu sau:

1) Glucose và fructose không tham gia phản ứng thủy phân.

2) Có thể phân biệt glucose và fructose bằng nước bromine.

3) Carbohydrate là những hợp chất hữu cơ tạp chức, thường có công thức chung là C_n(H₂O)_m.

4) Chất béo không phải là carbohydrate.

Số phát biểu đúng là:

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

1) Glucose và fructose đều không tham gia phản ứng thủy phân vì cả hai loại đều thuộc monosaccharide. => Đúng.

2) Glucose làm mất màu nước bromine. Trong môi trường acid fructose không chuyển hóa thành glucose nên không làm mất màu nước bromime. Nên có thể phân biệt glucose và fructose bằng nước bromine.

PTHH: CH₂OH(CHOH)₄CHO + Br₂ + H₂O → CH₂OH(CHOH)₄COOH + 2HBr.

3) Đúng.

4) Đúng.

Ta thấy có 4 phát biểu đúng → Chọn D.

Bài tập 2: Cho biết mỗi nhận xét dưới đây là đúng hay sai?

a) Glucose và fructose là đồng phân cấu tạo của nhau.

b) Glucose và fructose là carbohydrate thuộc nhóm monosaccharide.

c) Có thể phân biệt glucose và fructose bằng thuốc thử Tollens.

Lời giải:

a) Glucose và fructose là đồng phân cấu tạo của nhau.

→ Đúng. Glucose và fructose đều có công thức phân tử là C₆H₁₂O₆ nên glucose và fructose là đồng phân cấu tạo của nhau.

b) Glucose và fructose là carbohydrate thuộc nhóm monosaccharide.

→ Đúng. Glucose và fructose là monosaccharide.

c) Có thể phân biệt glucose và fructose bằng thuốc thử Tollens.

→ Sai. Glucose phản ứng với thuốc thử Tollens tạo thành kết tủa trắng bạc. Trong môi trường kiềm của thuốc thử Tollens, fructose chuyển hóa thành glucose nên vẫn xảy phản ứng, tạo kết tủa trắng bạc. Do đó không thể dùng thuốc thử Tollens để phân biệt glucose và fructose.

Bài tập 3: Đun nóng dung dịch chứa 10 gam glucose với dung dịch AgNO₃ (dư) trong ammonia thấy có kim loại bạc tách ra. Tính khối lượng bạc tối đa thu được trong thí nghiệm

Lời giải: