Sách bài tập Hóa 12 Bài 4 (Chân trời sáng tạo): Saccharose và maltose

Giải SBT Hóa 12 Bài 4: Saccharose và maltose

Câu 4.1 trang 32 Sách bài tập Hóa học 12: Cho 4 carbohydrate sau: glucose, fructose, maltose, saccharose

Có bao nhiêu carbohydrate đã cho thuộc nhóm disaccharide?

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Có 2 carbohydrate đã cho thuộc nhóm disaccharide là: maltose, saccharose.

Câu 4.2 trang 32 Sách bài tập Hóa học 12: Cho 4 carbohydrate sau: glucose, fructose, maltose, saccharose

Số carbohydrate đã cho có liên kết α-1,4-glycoside trong phân tử là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Maltose có liên kết α-1,4-glycoside trong phân tử.

Câu 4.3 trang 32 Sách bài tập Hóa học 12: Cho 4 carbohydrate sau: glucose, fructose, maltose, saccharose

Số carbohydrate đã cho có liên kết α-1,2-glycoside trong phân tử là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Saccharose có liên kết α-1,2-glycoside trong phân tử.

Câu 4.4 trang 32 Sách bài tập Hóa học 12: Cho 4 carbohydrate sau: glucose, fructose, maltose, saccharose

Carbohydrate nào sau đây có cấu trúc phân tử không đổi ở trạng thái rắn hoặc trong dung dịch?

A. Glucose.

B. Fructose.

C. Saccharose.

D. Maltose.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Saccharose không có dạng mở vòng.

Câu 4.5 trang 32 Sách bài tập Hóa học 12: Cho 4 carbohydrate sau: glucose, fructose, maltose, saccharose

Cấu trúc phân tử của carbohydrate nào trong nhóm nêu trên không có nhóm -OH hemiacetal hoặc hemiketal?

A. Glucose.

B. Fructose.

C. Saccharose.

D. Maltose.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Saccharose không có nhóm -OH hemiacetal hoặc hemiketal.

Câu 4.6 trang 32 Sách bài tập Hóa học 12: Cho 4 carbohydrate sau: glucose, fructose, maltose, saccharose

Trong số các carbohydrate đã nêu, số carbohydrate có khả năng mở vòng cho xuất hiện trở lại các nhóm aldehyde (-CHO) hoặc ketone (>C=O) là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D.4.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Trừ saccharose không có nhóm -OH hemiacetal hoặc hemiketal.

Câu 4.7 trang 33 Sách bài tập Hóa học 12: Mạch nha là tên gọi khác của carbohydrate nào sau đây?

A. Glucose.

B. Fructose.

C. Saccharose.

D. Maltose.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Mạch nha là tên gọi khác của maltose.

Câu 4.8 trang 33 Sách bài tập Hóa học 12: Thuỷ phân 100 g saccharose thu được 103,6 g hỗn hợp X gồm glucose, fructose và saccharose còn dư. Hiệu suất thuỷ phân saccharose đạt

A. 100%.

B. 68,4%.

C. 95%.

D. 57%.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Phương trình hoá học của phản ứng:

$\begin{array}{l}{C}_{12}{H}_{22}{O}_{11}+H_{2}O\stackrel{H^{+},t^o}{\to }{C}_6{H}_{12}{O}_6+C_6{H}_{12}{O}_6\\ saccharose\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }glu\cos e\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }fructose\end{array}$

Cứ a mol saccharose bị thuỷ phân sẽ tạo ra a mol glucose và a mol fructose nên:

180a + 180a + (100 – 342a) = 103,6

$\Rightarrow$ a = 0,2 (mol)

Vậy hiệu suất phản ứng là:$H=\frac{0,\mathrm{2.342.100}\%}{100}=68,4\%.$

Câu 4.9 trang 33 Sách bài tập Hóa học 12: Thuỷ phân 57 g maltose thu được 57 g glucose. Hiệu suất thuỷ phân maltose thành glucose đạt

A. 100%.

B. 50%.

C. 95%.

D. 57%.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Phương trình hoá học của phản ứng:

$\begin{array}{l}{C}_{12}{H}_{22}{O}_{11}+H_{2}O\stackrel{H^{+},t^o}{\to }2C_6{H}_{12}{O}_6\\ 342g2.180g\\ 57g\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\frac{\mathrm{57.2.180}}{342}=60g\end{array}$

Hiệu suất của phản ứng là:$H=\frac{57.100\%}{60}=95\%$

Câu 4.10 trang 33 Sách bài tập Hóa học 12: Giải thích vì sao saccharose chỉ tồn tại một kiểu cấu trúc phân tử ở trạng thái rắn hoặc trong dung dịch

Lời giải:

Cấu trúc phân tử của saccharose được biểu diễn như sau:

Trong cấu trúc này, nhóm – OH hemiacetal trên gốc α-glucose và nhóm -OH hemiketal trên gốc β-fructose đều không còn hiện diện, do đó không vòng nào có thể mở để xuất hiện các nhóm aldehyde (-CHO) hoặc ketone (-CO-). Vì thế saccharose chỉ tồn tại một kiểu cấu trúc phân tử ở trạng thái rắn hoặc trong dung dịch.

Câu 4.11 trang 33 Sách bài tập Hóa học 12: Thế nào là đường khử? Trong số các carbohydrate gồm glucose, fructose, saccharose và maltose, carbohydrate nào là đường khử? Carbohydrate nào không phải là đường khử? Giải thích.

Lời giải:

Đường khử là thuật ngữ để chỉ các carbohydrate đóng vai trò chất khử do phân tử có sự hiện diện các nhóm aldehyde (-CHO) hoặc nhóm ketone (-CO-). Carbohydrate không có nhóm aldehyde hoặc nhóm ketone thì không được gọi là đường khử.

Ở dạng mạch vòng, glucose, fructose và maltose không có sự hiện diện các nhóm chức trên, nhưng khi mở vòng thì xuất hiện trở lại các nhóm chức đã nêu làm chúng có khả năng đóng vai trò chất khử nên được gọi là đường khử.

Saccharose không phải là đường khử do saccharose không thể mở vòng.

Câu 4.12 trang 33 Sách bài tập Hóa học 12: Giải thích vì sao maltose bị khử bởi NaBH4 nhưng saccharose không cho phản ứng này?

Lời giải:

Maltose là đường khử do có thể mở vòng, xuất hiện trở lại nhóm chức aldehyde. Do đó maltose tác dụng được với NaBH₄ tương tự như một aldehyde. Saccharose không thể mở vòng để xuất hiện trở lại các nhóm aldehyde hoặc nhóm ketone, do đó saccharose không phản ứng được với NaBH₄.

Câu 4.13 trang 33 Sách bài tập Hóa học 12: Đường nghịch chuyển (invert sugar⁾ là hỗn hợp gồm các lượng như nhau của fructose và glucose, được tạo ra từ quá trình thuỷ phân saccharose. Trong đời sổng, đường nghịch chuyển được điều chế ở dạng siro. Loại đường này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm, đồ uống do có khả năng giữ nước cùng với có vị ngọt cao hơn từ 20% - 25% so với saccharose, mang lại hương vị mới, hữu ích cho sản phẩm. Ví dụ đường nghịch chuyển có khả năng giữ ẩm tốt hơn saccharose giúp sản phẩm nướng giữ được độ tươi và màu vỏ đẹp, tăng độ mềm cho các món nướng; bánh kẹo nhờ đó được bổ sung độ ẩm, không bị khô nhanh. Đường nghịch chuyển cũng giúp siro không có hiện tượng kết tinh lại đường, tạo độ mịn cho các sản phẩm như kem, giúp giảm điểm đóng băng của kem, nhờ đó kem không bị xuất hiện các vảy đá khi bảo quản, ...

Để sản xuất đường nghịch chuyển, người ta tiến hành đun sôi nhẹ dung dịch saccharose trong chảo lớn với xúc tác citric acid để làm giảm pH dung dịch xuống 1,6. Ba yếu tố này dẫn đến việc saccharose bị thuỷ phân thành glucose và fructose. Cuối cùng, dùng NaHCO₃ để trung hoà citric acid sau phản ứng.

a) Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra khi điều chế đường nghịch chuyển từ saccharose.

b) Giải thích vì sao đường nghịch chuyển tự động xuất hiện trong quá trình sản xuất mứt.

c) Từ 10 tấn saccharose có thể thu được tối đa bao nhiêu tấn đường nghịch chuyển?

Lời giải:

a) Phương trình hoá học của các phản ứng:

$\begin{array}{l}{C}_{12}{H}_{22}{O}_{11}+H_{2}O\stackrel{H^{+},t^o}{\to }{C}_6{H}_{12}{O}_6+C_6{H}_{12}{O}_6\\ saccharose\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }glu\cos e\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }fructose\end{array}$

b) Trong quá trình chế biến mứt, đường nghịch chuyển được hình thành vì có sự hỗ trợ bởi xúc tác là acid có trong trái cây và nhiệt độ khi đun nóng. Thợ làm mứt chuyên nghiệp sử dụng tính chất này để tăng hương vị của mứt vì đường nghịch chuyển giúp tạo độ mịn và cảm giác ngon miệng hơn.

c) Phương trình hoá học của phản ứng:

$\begin{array}{l}{C}_{12}{H}_{22}{O}_{11}+H_{2}O\stackrel{H^{+},t^o}{\to }{C}_6{H}_{12}{O}_6+C_6{H}_{12}{O}_6\\ saccharose\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }glu\cos e\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }\mathit{ }fructose\end{array}$

Cứ 342 gam saccharose cần 18 gam nước, nên 10 tấn saccharose cần:

m_nước =$\frac{10.18}{342}=0,527$ tấn.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng có:

m_{đường nghịch chuyển (max)} = m_{glucose, fructose} = m_saccharose + m_nước

= 10 + 0,527 = 10,527 (tấn)

Câu 4.14 trang 34 Sách bài tập Hóa học 12: Đường nghịch chuyển thật sự có nhiều lợi ích so với đường saccharose, tức đường mía quen thuộc tại nhà như đã trình bày ở bài trên. Em có thể sản xuất đường nghịch chuyển từ đường saccharose sẵn có tại nhà theo hướng dẫn sau:

Thí nghiệm: Điều chế đường nghịch chuyển từ saccharose

Dụng cụ: cân, ống đong, nhiệt kế, nồi thuỷ tinh hoặc inox, bếp.

Hoá chất: nước, saccharose, 5 quả chanh tươi.

Tiến hành:

Bước 1: Cho vào nồi 480 mL nước. Thêm tiếp 1 kg đường cát và nước cốt chanh. Khuấy đều cho đường tan hết.

Bước 2: Đun sôi nhẹ dung dịch thu được trong khoảng 1 giờ. Thỉnh thoảng khuấy đều.

Khi nhiệt độ đường trong nồi đạt khoảng 114 °C, công đoạn điều chế đã hoàn tất. Có thể kiểm tra bằng cách cho một ít đường vào nước lạnh, đường thành phẩm phải cuộn lại thành khối.

Bước 3: Tắt bếp, để đường nguội đến nhiệt độ phòng. Thành phẩm sẽ đặc như siro, có thể trữ trong các lọ thuỷ tinh để dùng dần.

a) Vì sao dùng đường nghịch chuyển trong pha chế thực phẩm kinh tế hơn so với việc dùng đường saccharose?

b) Viết báo cáo thực hành theo mẫu sau:

I. Mục tiêu

II. Nguyên liệu, dụng cụ, hoá chất

III. Cách tiến hành

IV. Thảo luận, đánh giá kết quả

- Về màu.

- Về mùi.

- Về độ sánh.

- Về khả năng tan trong nước.

V. Kết luận

Lời giải:

a) Do độ ngọt của đường nghịch chuyển cao hơn khoảng 20% - 25% so với đường saccharose nên dùng đường nghịch chuyển trong pha chế thực phẩm giúp tiết kiệm chi phí hơn so với dùng đường saccharose.

b) Học sinh tiến hành thí nghiệm và hoàn thành báo cáo theo mẫu.

I. Mục tiêu

Điều chế đường nghịch chuyển từ saccharose

II. Nguyên liệu, dụng cụ, hoá chất

Dụng cụ: cân, ống đong, nhiệt kế, nồi thuỷ tinh hoặc inox, bếp.

Hoá chất: nước, saccharose, 5 quả chanh tươi.

III. Cách tiến hành

Bước 1: Cho vào nồi 480 mL nước. Thêm tiếp 1 kg đường cát và nước cốt chanh. Khuấy đều cho đường tan hết.

Bước 2: Đun sôi nhẹ dung dịch thu được trong khoảng 1 giờ. Thỉnh thoảng khuấy đều.

Khi nhiệt độ đường trong nồi đạt khoảng 114 °C, công đoạn điều chế đã hoàn tất. Có thể kiểm tra bằng cách cho một ít đường vào nước lạnh, đường thành phẩm phải cuộn lại thành khối.

Bước 3: Tắt bếp, để đường nguội đến nhiệt độ phòng. Thành phẩm sẽ đặc như siro, có thể trữ trong các lọ thuỷ tinh để dùng dần.

IV. Thảo luận, đánh giá kết quả

- Về màu: không màu.

- Về mùi: thơm nhẹ của đường.

- Về độ sánh: sánh.

- Về khả năng tan trong nước: tan trong nước.

V. Kết luận

Đường nghịch chuyển thu được có vị ngọt hơn đường saccharose ban đầu.

Câu 4.15 trang 34 Sách bài tập Hóa học 12: Saccharose monolaurate là ester thu được khi cho saccharose tác dụng với lauric acid

a) Cho biết công thức phân tử của saccharose monolaurate.

b) Vì sao saccharose monolaurate được sử dụng làm chất nhũ hoá?

c) Saccharose monolaurate có phản ứng với thuốc thử Tollens không? Giải thích.

d) Saccharose monolaurate là một trong những chất phụ gia có chức năng kép do khả năng nhũ hoá và hoạt tính kháng khuẩn của nó. Từ 500 g saccharose và 100 g lauric acid có thể điều chế được tối đa bao nhiêu gam saccharose monolaurate? Cho biết hiệu suất phản ứng đạt 47%.

Lời giải:

a) Công thức phân tử của saccharose monolaurate: C₂₄H₄₄O₁₂.

b) Saccharose monolaurate được sử dụng làm chất nhũ hoá do phân tử có một đầu ưa nước gắn với một đuôi dài kị nước.

c) Saccharose monolaurate không có phản ứng với thuốc thử Tollens do saccharose monolaurate không thể mở vòng.

d) Ta có:

$n_{saccharose}=\frac{500}{342}=1,46mol;n_{lauricacid}=\frac{100}{200}=0,5mol$

Chú ý saccharose đã dùng dư, ta có phương trình hoá học của phản ứng:

$\begin{array}{l}{C}_{12}{H}_{14}{O}_3+C_{11}{H}_{23}COOH\stackrel{H^{+},t^o}{\rightleftharpoons }{C}_{11}{H}_{23}COO{C}_{12}{H}_{14}{O}_3+H_{2}O\\ 0,50,5mol\end{array}$

Vậy khối lượng saccharose monolaurate thực tế thu được là:

m = 524.0,5.47% = 123,14 gam.

Câu 4.16 trang 34 Sách bài tập Hóa học 12: Vì sao glucose được dùng để truyền tĩnh mạch trong y học, trong khi không thể sử dụng saccharose?

Lời giải:

Glucose là dạng đường đơn giản nhất, cơ thể có thể sử dụng ngay khi đi vào máu mà không cần trải qua bất kì quá trình trao đổi chất nào.

Do được tạo thành từ glucose và fructose, saccharose là một loại đường phức tạp hơn glucose. Cơ thể cần thuỷ phân saccharose trước khi có thể sử dụng làm năng lượng. Vì thế, glucose được dùng để truyền tĩnh mạch trong y học.

Câu 4.17 trang 35 Sách bài tập Hóa học 12:

a) Giải thích vì sao đường được sử dụng trong bảo quản thực phẩm.

b) Giữa glucose và saccharose, loại đường nào thích hợp hơn trong việc bảo quản thực phẩm? Giải thích.

Lời giải:

a) Khi được thêm vào thực phẩm, đường liên kết với nước trong thực phẩm và tế bào vi sinh vật làm giảm lượng nước có sẵn cho sự phát triển của vi sinh vật, tương tự như hiện tượng thẩm thấu khi dùng nước muối trong sát trùng. Do vậy, khi cho thực phẩm vào dung dịch đường đậm đặc, nước sẽ bị hút ra khỏi tế bào của thực phẩm và vi sinh vật làm cho vi sinh vật không thể tồn tại được nữa.

b) Tuy nhiên, người ta thường sử dụng saccharose mà không phải glucose trong bảo quản do glucose khi mở vòng xuất hiện nhóm aldehyde dễ bị oxi hoá bởi các tác nhân xung quanh, trong khi saccharose không thể mở vòng nên không dễ bị oxi hoá.

Lý thuyết Saccharose và maltose

1. Trạng thái tự nhiên và công thức cấu tạo của saccharose, maltose

- Saccharose còn được gọi là đường ăn, là chất rắn, vị ngọt, dễ tan trong nước. Saccharose có nhiều trong cây mía, hoa thốt nốt, củ cải đường,….

- Maltose cũng là chất rắn, vị ngọt, dễ tan trong nước. Maltose chủ yếu được tạo ra trong quá trình thủy phân tinh bột.

- Saccharose và maltose đều là các disaccharose có công thức phân tử C₁₂H₂₂O₁₁. Phân tử saccharose được tạo bởi một đơn vị $\alpha$- glucose và một đơn vị $\beta$- fructose, liên kết với nhau qua nguyên tử oxygen giữa C1 của đơn vị $\alpha$- glucose và C2 của đơn vị $\beta$ - frutose:

- Phân tử maltose được tạo bởi hai đơn bị glucose, liên kết với nhau qua liên kết $\alpha$ - 1,4 – glycoside

2. Tính chất hóa học cơ bản của saccharose

1. Phản ứng với copper(II) hydroxide

Dung dịch màu xanh lam được tạo thành khi cho dung dịch saccharose tác dụng với copper(II) hydroxide trong môi trường kiềm

2C₁₂H₂₂O₁₁ + Cu(OH)₂ $\to$ Cu(C₁₂H₂₁O₁₁)₂ + 2H₂O

2. Phản ứng thủy phân

- Saccharose bị thủy phân tạo thành glucose và fructose. Phản ứng xảy ra khi có xúc tác acid hoặc có mặt của enzyme

Ứng dụng của saccharose và maltose

Saccharose và maltose được sử dụng nhiều trong công nghiệp chế biến thực phẩm.

Sơ đồ tư duy Saccharose và maltose