Y là hợp chất hữu cơ (chứa C, H, O) đóng vai trò rất quan trọng trong nhiều quá trình sinh hoá. Phân tử khối của hợp chất Y được xác định thông qua phổ khối lượng với peak ion phân tử có giá trị m/z lớn nhất bằng 90. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR) của Y được cho như hình bên.
a) Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạo của Y.
b) Chất Y chiếm hàm lượng đáng kể trong sữa chua. Một thí nghiệm xác định độ pH và hàm lượng chất Y có trong một mẫu sữa chua người ta thực hiện như sau: lấy 10 mL mẫu sữa chua rồi cho vào bình tam giác, thêm 2 – 3 giọt phenolphthalein. Chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,15M đến khi nào xuất hiện màu hồng bền trong 30s. Khi kết thúc chuẩn độ thì thể tích NaOH đã dùng là 25 mL.
i. Tính nồng độ của chất Y có trong mẫu sữa chua.
ii. Tính pH của dung dịch mẫu sữa chua, biết hằng số phân li acid của Y là 1,4.10-4 (ở 25°C).
c) Phô mai Emmental (Emmental Cheese) có màu vàng và nổi tiếng bởi những lỗ hỗng rất lớn bên trong khối phô mai đặc (hình bên). Quá trình hóa học xảy ra trong qui trình sản xuất để tạo ra các lỗ hỗng trong loại phô mai trên như sau: Lactose (C12H22O11, đường sữa) là một disaccharide bị thủy phân (nhờ vi khuẩn sinh lactic acid) tạo sản phẩm cuối cùng là Y (phản ứng 1). Y bị chuyển hoá (nhờ vi khuẩn Propionibacterium freudenreichii) thành propanoic acid, ethanoic acid, carbon dioxide và nước (phản ứng 2). Quá trình chuyển hóa sinh ra carbon dioxide làm xuất hiện các bong bóng, tạo thành các lỗ hỗng trong phô mai. Giả thiết quá trình lên men thực hiện ở 21°C và 1 atm; thành phần trong bong bóng là carbon dioxide tinh khiết và chiếm 80% lượng carbon dioxide sinh ra, một bong bóng hình cầu có đường kính 1,5 cm. Cho biết: V = 4πr³/3 với V: thể tích hình cầu và π = 3,14.
i. Viết phương trình hóa học các phản ứng 1 và 2.
ii. Tính khối lượng lactose đã được biến đổi để sinh ra khí carbon dioxide một bong bóng.
Nếu học sinh không làm được câu a) và câu b) thì có thể làm câu c).