Tiến hành thí nghiệm: Phản ứng thủy phân cellulose trong môi trường acid theo các bước:
• Bước 1: Cho 10 mL dung dịch H2SO4 70% vào cốc thuỷ tinh, thêm một lượng nhỏ cellulose (bông) vào cốc và dùng đũa thủy tinh khuấy đều. Sau đó, đặt cốc thuỷ tinh vào cốc nước nóng và khuấy trong khoảng 3 phút để cellulose tan hết tạo dung dịch đồng nhất.
• Bước 2: Trung hoà dung dịch bằng cách thêm từ từ NaHCO3 đến khi dừng sủi bọt khí, sau đó thêm tiếp 5 mL dung dịch NaOH 10%.
• Bước 3: Cho 5 mL dung dịch thu được ở trên vào ống nghiệm chứa Cu(OH)2 (được điều chế bằng cách cho 0,5 mL dung dịch CuSO4 5% vào 2 mL dung dịch NaOH 10%, lắc nhẹ).
• Bước 4: Đun nóng đều ống nghiệm khoảng 2 phút, sau đó để ống nghiệm trên giá khoảng 3 phút.
a) Trong thí nghiệm trên, thay dung dịch H2SO4 70% bằng dung dịch H2SO4 98% thì hiện tượng thu được vẫn tương tự.
b) Ở bước 3, bước 4, các phản ứng xảy ra trong môi trường kiềm.
c) Phản ứng xảy ra ở bước 4 là phản ứng oxi hóa – khử.
d) Ở bước 2, khi dùng NaHCO3 sẽ xác định được thời điểm acid bị trung hòa hết chính xác hơn khi dùng NaOH.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Sai, H2SO4 98% có tính háo nước rất mạnh, cellulose sẽ bị mất nước và hóa than đen (C), sau đó than sẽ tiếp tục tác dụng với H2SO4 tạo CO2, SO2, H2O. Như vậy hiện tượng sẽ hoàn toàn khác khi dùng H2SO4 70%.
Lưu ý: Khả năng háo nước của H2SO4 giảm rất nhanh khi nồng độ giảm, H2SO4 70% vẫn còn háo nước nhưng rất kém, nó có thể hút hơi nước có sẵn (như làm khô không khí) chứ không thể hút nước bằng cách phân giải chất hữu cơ (nước không có sẵn, phải phá hủy chất hữu cơ đề dành lấy nước).
(b) Đúng, 2 mL dung dịch NaOH 10% ở bước 2 làm nhiệm vụ tạo môi trường kiềm cho các phản ứng ở bước 3, 4.
(c) Đúng, glucose (sản phẩm thủy phân) khử Cu(OH)2/OH- thành Cu2O màu đỏ gạch.
(d) Đúng, NaHCO3 phản ứng với H2SO4 có tạo khí, dễ quan sát lượng H2SO4 còn lại thông qua lượng khí tạo ra, có thể xác định gần đúng thời điểm H2SO4 hết. Nếu dùng NaOH thì không có hiện tượng, không xác định được thời điểm dừng lại (hoặc phải dùng thêm chất chỉ thị tương tự chuẩn độ, phức tạp hơn).
Lưu ý: Các phản ứng bước 3, 4 đều cần OH- nhưng không ưa kiềm quá mạnh, pH = 8 – 9 là ổn (vì Cu2+ có thể bị khóa trong phức [Cu(OH)4]2- nếu pH cao, không còn rảnh để phản ứng với glucose như mong muốn), vì vậy giai đoạn trung hòa H2SO4 vẫn dùng NaHCO3 chứ không dùng NaOH theo kiểu cho nhiều nhiều chút, đằng nào sau trung hòa cũng cần phải kiềm dư được).