Tổng hợp – Điều chế từ Cacbohiđrat (cách giải và bài tập đáp án)
Phương pháp giải điều chế từ cacbohidrat
| ♦ Sự tạo thành tinh bột trong cây xanh
6nCO2 + 5nH2O $xrightarrow[Clorophin]{as}$ (C6H10O5)n + 6nO2 ♦ Điều chế glucozo từ tinh bột, xenlulozo (C6H10O5)n + nH2O $xrightarrow[{{t}^{0}}]{{{H}^{+}}}$ nC6H12O6 ♦ Phản ứng lên men: + C6H12O6 (glucozo) $xrightarrow{Men ruou}$ 2C2H5OH + 2CO2 + C6H12O6 (glucozo) $xrightarrow{Men lactic}$ 2CH3CH(OH)COOH (Axit lactic) ♦ Tổng hợp xenlulozo trinitrat; xenlulozo điaxxetat và xenlulozo triaxetat ${{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OH right)}_{3}} right]}_{n}}+3nHN{{O}_{3}}xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}},{{t}^{0}}}{{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( N{{O}_{2}} right)}_{3}} right]}_{n}}+3n{{H}_{2}}O$ ${{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OH right)}_{3}} right]}_{n}}+2n{{left( C{{H}_{3}}CO right)}_{2}}Oxrightarrow{xt,{{t}^{0}}}{{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}left( OH right){{left( OOCC{{H}_{3}} right)}_{2}} right]}_{n}}+2nC{{H}_{3}}COOH$ ${{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OH right)}_{3}} right]}_{n}}+3n{{left( C{{H}_{3}}CO right)}_{2}}Oxrightarrow{xt,{{t}^{0}}}{{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OOCC{{H}_{3}} right)}_{3}} right]}_{n}}+3nC{{H}_{3}}COOH$ ♦ Để đơn giản cho việc tính toán, nên: * Sử dụng sơ đồ phản ứng thay cho việc viết phương trình hóa học. * Trong quá trình tính toán, hệ số polime hóa sẽ triệt tiêu, vì vậy để đơn giản cho việc tính toán, nên chọn hệ số polime hóa n = 1. |
Bài tập điều chế, tổng hợp cacbohidrat có đáp án
| Bài 1: Cho xenlulozo phản ứng với anhidrit axetic (xt, t0) thu được 12,0 gam hỗn hợp X (gồm xenlulozo triaxetat, xenlulozo diaxetat và 4,2 gam CH3COOH). Thành phần phần trăm theo khối lượng của xenlulozo triaxetat có trong X là
A. 45,26%. B. 39,87%. C. 24,0%. D. 41,0%. |
Lời giải chi tiết
${{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OH right)}_{3}} right]}_{n}}+2n{{left( C{{H}_{3}}CO right)}_{2}}Oxrightarrow{xt,{{t}^{0}}}{{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}left( OH right){{left( OOCC{{H}_{3}} right)}_{2}} right]}_{n}}+2nC{{H}_{3}}COOH$
x 2x mol
${{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OH right)}_{3}} right]}_{n}}+3n{{left( C{{H}_{3}}CO right)}_{2}}Oxrightarrow{xt,{{t}^{0}}}{{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OOCC{{H}_{3}} right)}_{3}} right]}_{n}}+3nC{{H}_{3}}COOH$
y 3y mol
$Rightarrow 2x+3y=4,2:60Rightarrow 2x+3y=0,07left( I right)$
$Rightarrow 246x+288y=7,8left( II right)$
Tổ hợp (I) và (II) Þ x = 0,02(mol); y = 0,01(mol)
%mxenlulozo triaxetat = $frac{288.0,01}{12}.100=24,00%$
Þ Đáp án C
| Bài 2: Từ 16,20 tấn xenlulozo người ta sản xuất được m tấn xenlulozo trinitrat (biết hiệu suất phản ứng tính theo xenlulozo là 90%). Giá trị của m là
A. 26,73. B. 33,00. C. 25,46. D. 29,70. |
Lời giải chi tiết
${{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OH right)}_{3}} right]}_{n}}+3nHN{{O}_{3}}xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}},{{t}^{0}}}{{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( N{{O}_{2}} right)}_{3}} right]}_{n}}+3n{{H}_{2}}O$
$m=frac{16,2}{162}.297.0,9=26,73left( gam right)$
Þ Đáp án A
| Bài 3: Thể tích dung dịch HNO3 67,5% (khối lượng riêng là 1,5g/ml) cần dùng để tác dụng với xenlulozo tạo thành 89,1 kg xenlulozo trinitrat là (biết lượng HNO3 bị hao hụt là 20%)
A. 55 lít. B. 81 lít. C. 49 lít. D. 70 lít. |
Lời giải chi tiết
${{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OH right)}_{3}} right]}_{n}}+3nHN{{O}_{3}}xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}},{{t}^{0}}}{{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( N{{O}_{2}} right)}_{3}} right]}_{n}}+3n{{H}_{2}}O$
$Rightarrow {{n}_{HN{{O}_{3}}}}=frac{89,1}{297}.3.frac{100}{80}=1,125left( kmol right)$
$V=frac{63.1,125.100}{67,5.1,5}=70left( lit right)$
Þ Đáp án D
| Bài 4: Cho m gam tinh bột lên men thành ancol (rượu) etylic với hiệu suất 81%. Toàn bộ lượng CO2 sinh ra được hấp thụ hoàn toàn vòa dung dịch Ca(OH)2, thu được 550 gam kết tủa và dung dịch X. Đun kĩ dung dịch X thu thêm được 100 gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 550. B. 810. C. 650. D. 750. |
Lời giải chi tiết
(C6H10O5)n + nH2O $xrightarrow[{{t}^{0}}]{{{H}^{+}}}$ nC6H12O6 (1)
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 (2)
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (3)
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (4)
$Ca{{left( HC{{O}_{3}} right)}_{2}}xrightarrow{{{t}^{0}}}CaC{{O}_{3}}downarrow +C{{O}_{2}}uparrow +{{H}_{2}}Oleft( 5 right)$
${{n}_{CaC{{O}_{3}}left( 5 right)}}=100:100=1left( mol right);{{n}_{CaC{{O}_{3}}left( 3 right)}}=550:100=5,5left( mol right)$
Từ (3), (4), (5) $Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}left( 3+4 right)}}=1.2+5,5=7,5left( mol right)$
$Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}left( 2 right)}}=7,5left( mol right)$
Theo (1), (2) Þ mtinh bột = $frac{7,5}{2}.162.frac{100}{81}=750left( gam right)$
Þ Đáp án D
| Bài 5: Tinh bột được tạo thành trong cây xanh nhờ quá trình quang hợp từ CO2 và hơi nước. Biết rằng CO2 chiếm 0,03% thể tích không khí. Muốn có 40,5 gam tinh bột thì thể tích không khí (đktc) tối thiểu cần dùng để cung cấp lượng CO2 cho phản ứng quang hợp là
A. 112.000 lít. B. 56.000 lít. C. 11.200 lít. D. 33,6 lít. |
Lời giải chi tiết
6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n + 6nO2
$Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}}}=6.frac{40,5}{162}=1,5left( mol right)$
Þ Vkhông khí = $1,5.22,4.frac{100}{0,03}=112000left( lit right)$
Þ Đáp án A
| Bài 6: Khối lượng glucozo cần để điều chế 0,138 lít ancol etylic (D=0,8 g/ml), với hiệu suất 80% là
A. 270 gam. B. 216 gam. C. 172,8 gam. D. 180 gam.
|
Lời giải chi tiết
${{n}_{{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH}}=frac{0,138.0,8.1000}{46}=2,4left( mol right)$
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 (1)
$Rightarrow {{m}_{{{C}_{6}}{{H}_{12}}{{O}_{6}}}}=frac{2,4}{2}.180.frac{100}{80}=270left( gam right)$
Þ Đáp án A
| Bài 7: Người ta điều chế ancol etylic bằng phương pháp lên men glucozo, thu được 90ml rượu etylic 34,50 (biết ${{D}_{{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH}}=0,8g/ml$ ) và V lít khí CO2 (đktc). Giả thiết rằng hiệu suất quá trình lên men đạt 100%. Giá trị của V là
A. 15,12. B. 12,096. C. 6,048. D. 7,56.
|
Lời giải chi tiết
${{n}_{{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH}}=frac{34,5.90.0,8}{100.46}=0,54left( mol right)$
C6H12O6 ® 2C2H5OH + 2CO2
$Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,54left( mol right)Rightarrow V=0,54.22,4=12,096left( lit right)$
Þ Đáp án B
| Bài 8: Cho 360 gam glucozo lên men thành ancol etylic và cho toàn bộ khí CO2 sinh ra hấp thụ vào dung dịch NaOH dư được 318 gam muối. Hiệu suất phản ứng lên men là
A. 50%. B. 62,5%. C. 75%. D. 80%. |
Lời giải chi tiết
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 (1)
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (2)
Theo (2) $Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}}}={{n}_{N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}}}=frac{318}{106}=3left( mol right)$
Theo (1) $Rightarrow {{n}_{{{C}_{6}}{{H}_{12}}{{O}_{6}}}}=3:2=1,5left( mol right)$
$H=frac{1,5.180}{360}.100=75%$
Þ Đáp án C
| Bài 9: Lên men m gam glucozo với hiệu suất 70%, hấp thụ toàn bộ sản phẩm khí thoát ra bằng 2 lít dung dịch NaOH 0,5M (D = 1,05 g/ml) thu được dung dịch chứa hai muối với tổng nồng độ là 3,21%. Giá trị của m là
A. 67,5. B. 47,25. C. 135,0. D. 96,43.
|
Lời giải chi tiết
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 (1)
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (2)
CO2 + NaOH → NaHCO3 (3)
${{n}_{NaOH}}=2.0,5=1left( mol right)$; mdung dịch NaOH = 1,05.2.1000 = 2100 (gam)
Đặt số mol các muối lần lượt là Na2CO3 : x(mol); NaHCO3 : y(mol)
$Rightarrow 2x+y=1left( I right)$
mdung dịch sau = 2100 + 44.(x + y)
$Rightarrow frac{106x+84y}{2100+44.left( x+y right)}.100=3,21Rightarrow 3258x+2573y=2100left( II right)$
Tổ hợp (I), (II) $Rightarrow x=0,25left( mol right);y=0,5left( mol right)$
$Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,25+0,5=0,75left( mol right)$
$Rightarrow m=frac{0,75}{2}.frac{100}{70}.180=96,43left( gam right)$
Þ Đáp án D
| Bài 10: Cho 9,0 kg glucozo chứa 15% tạp chất, lên men thành ancol etylic. Trong quá trình chế biến, rượu bị hao hụt 10%. Khối lượng rượu etylic thu được là
A. 2,165kg. B. 4,301kg. C. 3,910kg. D. 3,519kg.
|
Lời giải chi tiết
${{n}_{Glucozo}}=frac{9}{180}.frac{85}{100}=0,0425left( kmol right)$
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
$Rightarrow {{m}_{{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH}}=0,0425.2.frac{90}{100}.46=3,519left( kg right)$
Þ Đáp án D
| Bài 11: Người ta len men m kg gạo chứa 75% tinh bột, thu được 5 lít rượu etylic 460. Biết hiệu suất quá trình lên men đạt 80% và khối lượng riêng của ancol etylic nguyên chất là 0,8 g/ml. Giá trị của m là
A. 5,4. B. 4,05. C. 3,456. D. 3,24. |
Lời giải chi tiết
(C6H10O5)n → C6H12O6 → 2C2H5OH (1)
${{n}_{{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH}}=frac{5,46.0,8.1000}{46.100}=40left( mol right)$
Theo sơ đồ (1) $Rightarrow m=frac{40}{2}.162.frac{100}{85}.frac{100}{75}=5400left( gam right)=5,4left( kg right)$
Þ Đáp án A
| Bài 12: Xenlulozo trinitrat là chất dễ cháy và nổ mạnh, được điều chế từ xenlulozo và axit nitric. Thể tích axit nitric 67,5% có khối lượng riêng 1,4 g/ml tối thiểu cần dùng để sản xuất 53,46 kg xenlulozo trinitrat với hiệu suất đạt 90% là
A. 32,57 lít. B. 40,0 lít. C. 13,12 lít. D. 33,85 lít. |
Lời giải chi tiết
${{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OH right)}_{3}} right]}_{n}}+3nHN{{O}_{3}}xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}},{{t}^{0}}}{{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( N{{O}_{2}} right)}_{3}} right]}_{n}}+3n{{H}_{2}}O$
nxenlulozo trinitrat = 53,46 : 297 = 0,18(kmol)
$Rightarrow V=frac{0,18.63.100.100}{90.67,5.1,4}=40left( lit right)$
Þ Đáp án B
| Bài 13: Khí CO2 chiếm 0,03% thể tích không khí. Muốn có đủ lượng CO2 cho phản ứng quang hợp với hiệu suất phản ứng đạt 100% để tạo ra 8,1 gam tinh bột thì thể tích không khí tối thiểu cần dùng ở đktc là
A. 22.400 lít. B. 3.733 lit. C. 2.240lit. D. 6,72 lít.
|
Lời giải chi tiết
6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n + 6nO2 (1)
ntinh bột = 8,1 : 162 = 0,05(mol) $Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,05.6=0,3left( mol right)$
$Rightarrow {{V}_{kk}}=0,3.22,4.frac{100}{0,03}=22400left( lit right)$
Þ Đáp án A
| Bài 14: Lên men dung dịch chứa 300 gam glucozơ thu được 92 gam ancol etylic. Hiệu suất quá trình lên men tạo thành ancol etylic là
A. 54%. B. 40%. C. 80%. D. 60%.
|
Lời giải chi tiết
${{n}_{{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH}}=92:46=2left( mol right)$
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
$Rightarrow H=frac{1.180}{300}.100=60%$
Þ Đáp án D
| Bài 15: Xenlulozơ trinitrat được điều chế từ phản ứng giữa axit nitric với xenlulozơ (hiệu suất phản ứng 60% tính theo xenlulozơ). Nếu dùng 2 tấn xenlulozơ thì khối lượng xenlulozơ trinitrat điều chế được là
A. 2,20 tấn. B. 1,10 tấn. C. 2,97 tấn. D. 3,67 tấn.
|
Lời giải chi tiết
${{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OH right)}_{3}} right]}_{n}}+3nHN{{O}_{3}}xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}},{{t}^{0}}}{{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( N{{O}_{2}} right)}_{3}} right]}_{n}}+3n{{H}_{2}}O$
mxenlulozo trinitrat = $frac{2}{162}.frac{60}{100}.297=2,2$ (tấn)
Þ Đáp án A
| Bài 16: Ancol etylic được điều chế từ tinh bột bằng phương pháp lên men với hiệu suất toàn bộ quá trình là 90%. Hấp thụ toàn bộ lượng CO2 sinh ra khi lên men m gam tinh bột vào nước vôi trong, thu được 330 gam kết tủa và dung dịch X. Biết khối lượng X giảm đi so với khối lượng nước vôi trong ban đầu là 132 gam. Giá trị của m là
A. 486. B. 297. C. 405. D. 324. |
Lời giải chi tiết
(C6H10O5)n → C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2
mdung dịch giảm = ${{m}_{downarrow }}-{{m}_{C{{O}_{2}}}}Rightarrow {{m}_{C{{O}_{2}}}}=330-132=198left( gam right)Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}}}=4,5left( mol right)$
$Rightarrow m=frac{4,5}{2}.162.frac{100}{90}=405left( gam right)$
Þ Đáp án C
| Bài 17: Lên men 90 kg glucozơ thu được V lít ancol etylic (D = 0,8 g/ml) với hiệu suất của quá trình lên men là 80%. Giá trị của V là
A. 46,0. B. 57,5. C. 23,0. D. 71,9. |
Lời giải chi tiết
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
${{n}_{{{C}_{6}}{{H}_{12}}{{O}_{6}}}}=90:180=0,5left( kmol right)$
$Rightarrow {{n}_{{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH}}=0,5.2.0,8=0,8left( kmol right)$
$V=frac{0,8.46}{0,8}=46left( lit right)$
Þ Đáp án A
| Bài 18: Để điều chế 53,46 kg xenlulozơ trinitrat (hiệu suất 60%) cần dùng ít nhất V lít axit nitric 94,5% (D = 1,5 g/ml) phản ứng với xenlulozơ dư. Giá trị của V là
A. 60. B. 24. C. 36. D. 40. |
Lời giải chi tiết
${{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( OH right)}_{3}} right]}_{n}}+3nHN{{O}_{3}}xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}},{{t}^{0}}}{{left[ {{C}_{6}}{{H}_{7}}{{O}_{2}}{{left( N{{O}_{2}} right)}_{3}} right]}_{n}}+3n{{H}_{2}}O$
$Rightarrow {{n}_{HN{{O}_{3}}}}=frac{53,46}{297}.3.frac{100}{60}=0,9left( kmol right)$
$Rightarrow V=frac{0,9.63.100}{94,5.1,5}=40left( lit right)$
Þ Đáp án D