Лабораторный опыт 5, страница 266 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

Лабораторный опыт 5

Взаимодействие глюкозы с гидроксидом меди $(\text{II})$

Налейте в пробирку 2-3 $см^3$ раствора щёлочи, затем 1-2 $см^3$ раствора сульфата меди $(\text{II})$. Наблюдается выпадение голубого осадка гидроксида меди $(\text{II})$. Затем налейте в пробирку 2-3 $см^3$ раствора глюкозы. Осадок гидроксида меди растворяется, раствор приобретает васильково-синий цвет. Нагрейте содержимое пробирки. Наблюдается появление в пробирке осадка сначала жёлтого, а затем кирпично-красного цвета, присущего оксиду меди $(\text{I})$.

Объясните наблюдаемые явления, напишите уравнения протекающих реакций.

Данный опыт демонстрирует свойства глюкозы как бифункционального органического соединения — альдегидоспирта, проявляющего свойства как многоатомных спиртов, так и альдегидов.

1.Получение осадка гидроксида меди(II)

При смешивании раствора сульфата меди(II) и щелочи (например, гидроксида натрия) протекает реакция ионного обмена с образованием нерастворимого осадка голубого цвета:

$$\text{CuSO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2\downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4$$

В ионном виде: $$\text{Cu}^{2+} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Cu(OH)}_2\downarrow$$

2.Взаимодействие глюкозы с гидроксидом меди(II) без нагревания

Объяснение: Растворение осадка и появление интенсивной васильково-синей окраски обусловлено тем, что молекула глюкозы содержит пять соседних гидроксильных групп ($-OH$), то есть проявляет свойства многоатомного спирта (аналогично глицерину или этиленгликолю). При взаимодействии со свежеосажденным $\text{Cu(OH)}_2$ образуется растворимый внутрикомплексный хелатный соединение — алкоголят (глюконат) меди(II).

Уравнение реакции:

$$2\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + \text{Cu(OH)}_2 \rightarrow (\text{C}_6\text{H}_{11}\text{O}_6)_2\text{Cu} + 2\text{H}_2\text{O}$$

3.Взаимодействие при нагревании

Объяснение: При нагревании смеси васильково-синий раствор обесцвечивается, и глюкоза окисляется за счет наличия в ее составе альдегидной группы ($-CHO$). При этом медь восстанавливается из степени окисления $+2$ до $+1$:

• Сначала образуется желтый осадок гидроксида меди(I) $\text{CuOH}$:

$$\text{CH}_2\text{OH}-(\text{CHOH})_4-\text{CHO} + 2\text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{t} \text{CH}_2\text{OH}-(\text{CHOH})_4-\text{COOH} + 2\text{CuOH}\downarrow + \text{H}_2\text{O}$$

• При дальнейшем нагревании неустойчивый $\text{CuOH}$ теряет воду и переходит в кирпично-красный осадок оксида меди(I) $\text{Cu}_2\text{O}$:

$$2\text{CuOH} \xrightarrow{t} \text{Cu}_2\text{O}\downarrow + \text{H}_2\text{O}$$

Суммарное уравнение окисления глюкозы гидроксидом меди(II) до глюконовой кислоты:

$$\text{CH}_2\text{OH}-(\text{CHOH})_4-\text{CHO} + 2\text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{t} \text{CH}_2\text{OH}-(\text{CHOH})_4-\text{COOH} + \text{Cu}_2\text{O}\downarrow + 2\text{H}_2\text{O}$$

Вывод: Опыт доказывает двойственную химическую природу глюкозы: образование васильково-синего раствора на холоду подтверждает наличие нескольких гидроксильных групп, а образование красного осадка $\text{Cu}_2\text{O}$ при нагревании является качественной реакцией на альдегидную группу.