Практическая работа 4, страница 276 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

Практическая работа 4

Гидролиз крахмала

Цель работы: осуществить гидролиз крахмала и доказать наличие глюкозы в продуктах гидролиза.

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, крахмал, растворы серной кислоты, гидроксида натрия, медного купороса, индикаторная бумага, песок или кусочки фарфора.

Ход работы

В пробирку налейте $2-3 \text{ см}^3$ разбавленного водой крахмального клейстера, затем примерно такой же объём $10\%$-ной серной кислоты. Для равномерного кипения добавьте немного сухого песка или кусочков фарфора. Осторожно нагрейте смесь до кипения и кипятите несколько минут. После кипячения смесь охладите и нейтрализуйте раствором гидроксида натрия. Контролируйте реакцию среды с помощью полосок индикаторной бумаги.

Получите осадок гидроксида меди($\text{II}$), разделите его на две части. К первой прилейте исходный крахмальный клейстер, ко второй — продукт его гидролиза. Нагрейте обе пробирки. Объясните изменение цвета содержимого каждой из пробирок.

Ход выполнения работы, уравнения реакций и объяснение результатов:

1.Кислотный гидролиз крахмала и нейтрализация среды
При длительном нагревании крахмального клейстера в присутствии разбавленной серной кислоты происходит ступенчатый гидролиз полисахарида (через декстрины и мальтозу) до конечного продукта — моносахарида глюкозы:
$$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \xrightarrow{H_2SO_4, \, t} nC_6H_{12}O_6$$ Перед проведением качественной реакции на глюкозу избыток серной кислоты обязательно нейтрализуют раствором щелочи до щелочной реакции среды (контролируется по индикаторной бумаге, которая должна окраситься в синий цвет):
$$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$$

2.Получение гидроксида меди(II)
В отдельной пробирке смешивают растворы сульфата меди(II) и гидроксида натрия, в результате чего выпадает студенистый осадок голубого цвета:
$$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$$ Полученный свежеосажденный $Cu(OH)_2$ распределяют на две пробирки.

3.Испытание исходного крахмального клейстера (пробирка №1)
Наблюдения: При добавлении крахмала к осадку $Cu(OH)_2$ видимых изменений не происходит. При последующем нагревании смеси голубой осадок гидроксида меди(II) чернеет.
Объяснение: Макромолекулы крахмала не обладают восстановительными свойствами, так как не содержат свободных альдегидных групп. При нагревании $Cu(OH)_2$ просто подвергается термическому разложению с образованием черного оксида меди(II):
$$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO\downarrow (\text{черный}) + H_2O$$

4.Испытание продукта гидролиза (пробирка №2)
Наблюдения: При добавлении щелочного раствора гидролизата осадок гидроксида меди(II) растворяется с образованием ярко-синего прозрачного раствора. При нагревании этого раствора образуется сначала желтый осадок ($CuOH$), который быстро переходит в плотный кирпично-красный осадок.
Объяснение:

• Растворение осадка на холоде доказывает, что глюкоза является многоатомным спиртом (образуется комплексный сахарат меди(II) васильково-синего цвета).
• При нагревании проявляются свойства глюкозы как альдегида: альдегидная группа окисляется до карбоксильной (образуется глюконовая кислота), а медь($II$) восстанавливается до меди($I$):
  $$CH_2OH-(CHOH)_4-CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CH_2OH-(CHOH)_4-COOH + Cu_2O\downarrow (\text{красный}) + 2H_2O$$

Вывод: В кислой среде при нагревании крахмал подвергается полному гидролизу с образованием глюкозы. Образование кирпично-красного осадка оксида меди(I) $Cu_2O$ во второй пробирке однозначно доказывает наличие альдегидоспирта — глюкозы — в продуктах реакции.