Номер 4, страница 46 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

Как при помощи химической реакции определить, в какой пробирке какое вещество находится?

Для определения, в какой пробирке находится водный раствор пропаналя, а в какой — пропан-1-ола, можно использовать качественную реакцию на альдегиды с помощью аммиачного раствора оксида серебра(I), известного как реактив Толленса. Пропаналь является альдегидом и содержит карбонильную (альдегидную) группу (–CHO), которая легко окисляется. Пропан-1-ол — это первичный спирт, и его гидроксильная группа (–CH₂OH) не обладает восстановительными свойствами, достаточными для реакции с реактивом Толленса при комнатной температуре или небольшом нагревании.

Порядок проведения эксперимента:

1. Взять две чистые пробирки и в каждую налить по небольшому объему (например, 1-2 мл) неизвестного раствора.

2. В обе пробирки добавить по несколько капель свежеприготовленного реактива Толленса.

3. Осторожно нагреть пробирки на водяной бане (не доводя до кипения). Избегать прямого нагрева на пламени, так как это может привести к образованию сажи или опасным перегревам.

Ответ: В пробирке с пропаналем произойдет изменение: на внутренних стенках пробирки образуется блестящий налет металлического серебра (так называемое «серебряное зеркало») или, при избытке реактива или сильном нагревании, черный осадок серебра. В пробирке с пропан-1-олом никаких видимых изменений не произойдет, так как спирт не реагирует с реактивом Толленса в этих условиях. Таким образом, пробирка, в которой образовалось серебряное зеркало, содержит пропаналь, а другая – пропан-1-ол.

Объясните наблюдаемые явления.

Наблюдаемое явление – образование серебряного зеркала (или черного осадка) в пробирке с пропаналем – является результатом окислительно-восстановительной реакции. Реактив Толленса ($[Ag(NH_3)_2]OH$) содержит ионы серебра в степени окисления $+1$. Альдегиды, к которым относится пропаналь, являются сильными восстановителями благодаря наличию легко окисляемой альдегидной группы. В ходе реакции пропаналь окисляется до соответствующей карбоновой кислоты (в щелочной среде реактива Толленса образуется её аммониевая соль – аммониевая соль пропановой кислоты), а ионы серебра $Ag^+$ из реактива Толленса восстанавливаются до нейтрального металлического серебра $Ag^0$. Именно это металлическое серебро и осаждается на стенках пробирки в виде блестящего зеркального налета. Пропан-1-ол не вступает в такую реакцию, поскольку его гидроксильная группа не обладает достаточными восстановительными свойствами, чтобы быть окисленной реактивом Толленса при данных условиях.

Ответ: Явление образования серебряного зеркала объясняется окислением альдегидной группы пропаналя до карбоксильной группы и одновременным восстановлением ионов серебра из реактива Толленса до металлического серебра. Пропан-1-ол не вступает в эту реакцию, так как не является альдегидом и не обладает такими восстановительными свойствами.

Напишите уравнение реакции.

Уравнение реакции между пропаналем и реактивом Толленса:

$$CH_3CH_2CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t^\circ} CH_3CH_2COONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_3 + H_2O$$

В этой реакции пропаналь ($CH_3CH_2CHO$) окисляется до аммониевой соли пропановой кислоты ($CH_3CH_2COONH_4$). Ионы серебра из диамминсеребра(I) гидроксида ($[Ag(NH_3)_2]OH$) восстанавливаются до металлического серебра ($Ag \downarrow$), которое осаждается на стенках пробирки в виде «серебряного зеркала».

Ответ: $CH_3CH_2CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t^\circ} CH_3CH_2COONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_3 + H_2O$