Rơm khô là một phế phẩm nông nghiệp chứa nhiều cellulose, có thể dùng làm nguyên liệu sản xuất ethanol sinh học. Từ 1,8 tấn rơm khô (trong đó 40,0% là khối lượng cellulose, phần còn lại là tạp chất trơ không tham gia phản ứng), người ta thủy phân thành glucose, sau đó toàn bộ lượng glucose được lên men thành ethanol. Biết hiệu suất cả quá trình sản xuất từ cellulose đến ethanol là 70%. Cho biết khối lượng riêng của ethanol là 0,8 g/mL, khối lượng riêng của nước là 1g/mL.
a) Dùng toàn bộ lượng ethanol ở trên pha được thành 3578 (L) xăng E10 (biết xăng E10 chứa 10% thể tích ethanol) (chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).
b) Cellulose là polymer có cấu tạo như hình dưới đây:
c) Lấy toàn bộ lượng ethanol thu được ở trên pha loãng thành C2H5OH 10° . Lấy 500 mL C2H5OH 10° này đem lên men giấm theo phản ứng sau: C2H5OH + O2 (men giấm) → CH3COOH + H2O. Biết hiệu suất chuyển hóa ethanol thành acetic acid là 65%. Giả sử trong quá trình lên men giấm, không có sự bay hơi, không có các chuyển hóa khác. Nồng độ phần trăm của CH3COOH trong dung dịch thu được là 4,65% (chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần trăm).
d) Trong mỗi đơn vị glucose cấu thành phân tử cellulose có ba nhóm hydroxy (–OH).
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng, chuyển hóa: (C6H10O5)n —> nC6H12O6 —> 2nC2H5OH
mC2H5OH = 1800.40%.2.46.70%/162 = 286,2222 kg
V xăng E10 = 286,2222/(0,8.10%) = 3578 L
(b) Sai, cellulose tạo bởi các gốc β-glucose liên kết với nhau thông qua liên kết β-1,4-glycoside. Trong hình là amylose (một thành phần của tinh bột), tạo bởi các gốc α-glucose liên kết với nhau thông qua liên kết α-1,4-glycoside.
(c) Sai
500 mL C2H5OH 10° chứa C2H5OH (50 mL) và H2O (450 mL)
—> m = 50.0,8 + 450.1 = 490 gam
nO2 = nCH3COOH = nC2H5OH phản ứng = 50.0,8.65%/46 = 0,5652 mol
m sau lên men = 490 + mO2 = 508,087 gam
—> C%CH3COOH = 0,5652.60/508,087 = 6,67%
(d) Đúng, mỗi mắt xích cellulose có 3 nhóm OH.