Практическая работа 5, страница 283 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

Практическая работа 5

Решение экспериментальных задач

Цель работы: изучить на практике свойства некоторых кислородсодержащих органических соединений, дать научное объяснение наблюдаемым явлениям.

Ход работы

1. В трёх пронумерованных пробирках находятся растворы следующих веществ:

вариант 1 — глицерин, глюкоза, формальдегид;

вариант 2 — формальдегид, глюкоза, этанол;

вариант 3 — уксусная кислота, глицерин, глюкоза;

вариант 4 — этанол, глицерин, глюкоза.

С помощью одного реактива (какого?) определите, в какой из пробирок находится каждое из веществ.

2. Опытным путём докажите наличие крахмала в белом хлебе и картофеле.

3. Докажите, что в состав молекулы сахарозы входят остатки глюкозы. Для этого осуществите гидролиз сахарозы.

Гидролиз сахарозы

В пробирку поместите 0,3–0,5 г сахарозы и 7–8 $см^3$ воды. Раствор разделите на три части. В первую пробирку добавьте 1 $см^3$ разбавленной серной кислоты, центры кипения и кипятите 1–2 минуты. Во вторую пробирку также добавьте кислоту, но нагревание не проводите. Третья пробирка — контрольная. Затем во всех пробирках осуществите качественную реакцию на глюкозу.

Дополнительный эксперимент

Опытным путём докажите наличие глюкозы в составе фруктов (яблоки, груши, виноград и др.).

Для этого получите сначала сок из изучаемых фруктов и выполните качественную реакцию на глюкозу.

1.Единым реактивом для распознавания веществ во всех четырёх вариантах является свежеосаждённый гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) в щелочной среде, полученный по реакции:

$$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$$

К пробам веществ сначала добавляют свежеприготовленный осадок $Cu(OH)_2$ при комнатной температуре, фиксируют наблюдения, а затем нагревают смесь.

Вариант 1 (глицерин, глюкоза, формальдегид):

• Глицерин: на холоду растворяет голубой осадок $Cu(OH)_2$ с образованием ярко-синего (василькового) прозрачного раствора глицерата меди(II). При последующем нагревании окраска раствора не меняется.
• Глюкоза: на холоду проявляет свойства многоатомного спирта — растворяет осадок $Cu(OH)_2$ с образованием ярко-синего раствора гликолята меди(II). При последующем нагревании проявляет свойства альдегида: синяя окраска исчезает, выпадает сначала жёлтый осадок $CuOH$, который быстро превращается в кирпично-красный осадок оксида меди(I) $Cu_2O\downarrow$.
• Формальдегид: на холоду осадок $Cu(OH)_2$ не растворяется (видимых изменений нет). При нагревании смеси голубой осадок восстанавливается до кирпично-красного оксида меди(I) $Cu_2O\downarrow$, окисляясь до муравьиной или угольной кислоты.

Вариант 2 (формальдегид, глюкоза, этанол):

• Этанол: как одноатомный спирт не реагирует с $Cu(OH)_2$ ни на холоду (осадок сохраняется), ни при мягком нагревании (изменений нет).
• Формальдегид: на холоду изменений нет, при нагревании образуется кирпично-красный осадок $Cu_2O\downarrow$.
• Глюкоза: на холоду образует васильково-синий раствор (свойства полиола), при нагревании даёт кирпично-красный осадок $Cu_2O\downarrow$.

Вариант 3 (уксусная кислота, глицерин, глюкоза):

• Уксусная кислота: вступает в реакцию нейтрализации с $Cu(OH)_2$ уже на холоду с растворением осадка и образованием светло-синего раствора ацетата меди(II): $$2CH_3COOH + Cu(OH)_2 \rightarrow (CH_3COO)_2Cu + 2H_2O$$ При нагревании раствор остаётся прозрачным, окислительно-восстановительной реакции не происходит.
• Глицерин: на холоду растворяет $Cu(OH)_2$ с получением интенсивного хелатного васильково-синего комплекса; при нагревании цвет не меняется.
• Глюкоза: на холоду даёт характерный ярко-синий комплекс, а при нагревании выпадает кирпично-красный осадок $Cu_2O\downarrow$.

Вариант 4 (этанол, глицерин, глюкоза):

• Этанол: не растворяет осадок $Cu(OH)_2$ на холоду и не меняется при нагревании.
  Глицерин: даёт ярко-синий раствор на холоду, цвет сохраняется при нагревании.
  Глюкоза: даёт ярко-синий раствор на холоду, а при нагревании даёт кирпично-красный осадок $Cu_2O\downarrow$.

2. Доказательство наличия крахмала в белом хлебе и сыром картофеле:

Ход опыта: На срез клубня сырого картофеля и на мякиш белого хлеба наносят по 1–2 капли спиртового раствора йода или раствора Люголя ($I_2$ в $KI$).

Наблюдения: В обоих случаях в месте нанесения капли мгновенно появляется интенсивное тёмно-синее (сине-фиолетовое) окрашивание.

Объяснение: Молекулы йода внедряются во внутренний спиральный канал амилозы (полисахаридной фракции крахмала), образуя комплексное соединение включения характерного синего цвета. Данная реакция является специфической качественной реакцией на крахмал и доказывает его присутствие в картофеле и хлебе.

3. Гидролиз сахарозы и доказательство наличия остатков глюкозы:

Сахароза относится к невосстанавливающим дисахаридам и сама по себе не содержит свободной альдегидной группы, поэтому не даёт реакции окисления гидроксидом меди(II).

Уравнение кислотного гидролиза сахарозы:

$$C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4,\ t} C_6H_{12}O_6\text{ (глюкоза)} + C_6H_{12}O_6\text{ (фруктоза)}$$

Ход исследования по пробиркам:

Уравнение качественной реакции на глюкозу (в первой пробирке):

$$CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2Cu(OH)_2 + NaOH \xrightarrow{t} CH_2OH(CHOH)_4COONa + Cu_2O\downarrow + 3H_2O$$

Дополнительный эксперимент (доказательство наличия глюкозы во фруктах):

Ход опыта:

• Из мякоти винограда или сочного яблока выдавливают 1–2 мл сока, при необходимости фильтруют его через бумажный фильтр.
• В пробирку к соку приливают 1–2 мл раствора щёлочи $NaOH$, а затем по каплям добавляют 2–3 капли раствора сульфата меди(II) $CuSO_4$ до образования осадка $Cu(OH)_2$.
• Смесь перемешивают (наблюдается растворение осадка за счёт моносахаридов с образованием синего раствора) и нагревают верхнюю часть пробирки в пламени спиртовки.

Наблюдения и вывод: При нагревании синий цвет быстро сменяется на жёлтый, после чего выпадает кирпично-красный осадок оксида меди(I) $Cu_2O\downarrow$. Это однозначно доказывает присутствие свободной глюкозы (и других восстанавливающих сахаров) в соке фруктов.