Лабораторный опыт 6, страница 227 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

Лабораторный опыт 6

Взаимодействие глюкозы с гидроксидом меди(II)

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

Объясните наблюдаемые явления, напишите уравнения протекающих реакций.

Объяснение наблюдаемых явлений и уравнения протекающих реакций:

1. Образование голубого осадка гидроксида меди(II)

При смешивании раствора сульфата меди(II) ($CuSO_4$) с раствором щёлочи (в данном опыте она была добавлена на первом этапе, например, гидроксид натрия $NaOH$) происходит реакция ионного обмена. В результате образуется нерастворимое в воде основание — гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$), который выпадает в виде голубого студенистого осадка.

Уравнение реакции:

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

Ответ: Выпадение голубого осадка обусловлено образованием гидроксида меди(II) в результате реакции обмена между солью меди(II) и щёлочью.

2. Растворение осадка и образование васильково-синего раствора

Глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) является альдегидоспиртом, то есть в её молекуле содержатся как альдегидная группа, так и несколько гидроксильных групп. Наличие нескольких гидроксильных групп (как у многоатомных спиртов) позволяет глюкозе реагировать со свежеосаждённым гидроксидом меди(II). При этом осадок растворяется с образованием растворимого комплексного соединения меди(II) с глюкозой (сахарата меди) ярко-синего, василькового цвета. Эта реакция является качественной на многоатомные спирты.

Уравнение реакции:

$C_6H_{12}O_6 + Cu(OH)_2 \rightarrow C_6H_{10}O_6Cu + 2H_2O$

Ответ: Глюкоза проявляет свойства многоатомного спирта, реагируя с гидроксидом меди(II) с образованием растворимого комплексного соединения синего цвета.

3. Появление жёлтого, а затем кирпично-красного осадка при нагревании

При нагревании глюкоза проявляет свойства альдегидов. Альдегидная группа глюкозы (-CHO) в щелочной среде окисляется до карбоксильной группы (-COOH), при этом глюкоза превращается в глюконовую кислоту ($C_5H_{11}O_5COOH$). Ион меди(II) ($Cu^{2+}$) в составе гидроксида восстанавливается до иона меди(I) ($Cu^{1+}$). Сначала образуется гидроксид меди(I) ($CuOH$) — осадок жёлтого цвета. Он является неустойчивым и при дальнейшем нагревании разлагается на оксид меди(I) ($Cu_2O$) — осадок кирпично-красного цвета — и воду. Эта реакция является качественной на альдегидную группу (восстанавливающие сахара).

Уравнение реакции окисления глюкозы:

$CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CH_2OH(CHOH)_4COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

Процесс можно разбить на две стадии:

$CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CH_2OH(CHOH)_4COOH + 2CuOH\downarrow + H_2O$ (образование жёлтого осадка)

$2CuOH \xrightarrow{t^\circ} Cu_2O\downarrow + H_2O$ (превращение в кирпично-красный осадок)

Ответ: При нагревании альдегидная группа глюкозы окисляется, восстанавливая медь(II) до меди(I). Образующийся сначала жёлтый осадок гидроксида меди(I) разлагается до кирпично-красного оксида меди(I).