Đề bài
Một nhóm học sinh tìm hiểu về quá trình tạo acid lactic từ đường glucose thông qua lên men lactic, với giả thuyết: “Nhiệt độ càng cao thì lượng lactic acid thu được càng nhiều”. Nhóm đã thực hiện thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị: dung dịch glucose 5%, chế phẩm vi sinh vật lên men lactic (lactobacillus), 5 ống nghiệm có nắp, bếp điều nhiệt.
- Cách làm: Lấy 200 mL dung dịch glucose cho vào mỗi ống nghiệm. Thêm một ít chế phẩm vi sinh vào mỗi ống nghiệm. Đậy nắp và ủ ở các nhiệt độ: 20°C (mẫu 1), 30°C (mẫu 2), 37°C (mẫu 3), 45°C (mẫu 4), mẫu trắng không thêm vi sinh vật (mẫu trắng).
Sau 3 ngày, lấy các mẫu đem lọc sạch, để ổn định ở nhiệt độ môi trường thì thấy thể tích dung dịch trong các mẫu hầu như không thay đổi là 200 mL. Lần lượt lấy 5 mL các mẫu: mẫu trắng và các mẫu 1; 2; 3; 4 rồi pha loãng thành 100 mL và tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1 M với chỉ thị phenolpthalein. Kết quả thu được như bảng sau:
Biết rằng trong các mẫu chỉ có chứa $C_{6}H_{12}O_{6}$ $CH_{3}CH(OH)C\text{OOH}$(lactic acid) và $H_{2}O$.
Phương pháp giải
Dựa vào số liệu đã cho ở bảng số liệu và phản ứng lên men glucose tạo lactic acid
Lời giải chi tiết
Phân tích các phương án:
(1) Sai vì ta thấy:
- Các mẫu thí nghiệm đều có sự hiện diện của acid lactic chỉ trừ mẫu trắng (với thể tích NaOH là 0 mL). Mẫu 3 ở 37°C có thể tích NaOH cần để chuẩn độ là 10,5 mL, cao nhất, nghĩa là có lượng acid lactic lớn nhất.
- Mẫu 1 (20°C) có thể tích NaOH cần là 5,6 mL, mẫu 2 (30°C) là 8,2 mL, mẫu 4 (45°C) là 7,0 mL. Điều này cho thấy nhiệt độ 37°C phản ứng tạo acid nhiều nhất, không có sự tăng sản phẩm với nhiệt độ trên 37°C.
- Vậy nhiệt độ tốt nhất là 37°C.
(2) Sai, vì thể tích NaOH cần để chuẩn độ là 0 mL, chứng tỏ không có acid lactic.
(3) Đúng vì dựa trên dữ liệu: 37°C cho lượng acid lactic cao nhất trong các mẫu, vì vậy mệnh đề 3 là đúng.
(4) Đúng vì:
- Thể tích NaOH dùng cho mẫu 3: 10,5 mL.
- Số mol NaOH = \(0.1 \times \frac{10.5}{1000}\) = 0.00105 mol.
- Số mol lactic acid tương ứng (1:1) = 0.00105 mol.
- Khối lượng lactic acid = \(0.00105 \times 90\) = 0.0945 g.
- Sau pha loãng 5 mL lên 100 mL, cần chọn tỷ lệ sao cho tổng lượng trong mẫu 200 mL, suy ra mẫu 200 mL chứa \(0.0945 \times \frac{200}{5} = 3.78\, \text{g}\).