лабораторный опыт 7, страница 44 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

1. Объясните наблюдаемые явления.

Наблюдаемые явления:

1. При добавлении раствора йода к крахмальному клейстеру наблюдается появление синего или сине-фиолетового окрашивания. Это объясняется образованием комплекса включения между молекулами йода и спиральной структурой амилозы (одного из компонентов крахмала). Молекулы йода проникают внутрь спирали, образуя окрашенный комплекс. При нагревании этот комплекс разрушается, и раствор обесцвечивается, так как тепловая энергия разрушает водородные связи, стабилизирующие спираль амилозы, и комплекс распадается. При охлаждении цвет может восстановиться, если спиральная структура амилозы восстанавливается и йод снова захватывается.

2. При добавлении разбавленного крахмального клейстера к гидроксиду меди(II) и последующем нагревании не наблюдается растворения гидроксида меди(II) и восстановления $Cu(II)$. Это связано с тем, что крахмал является полисахаридом и не содержит свободных альдегидных групп, которые могли бы восстанавливать ионы меди(II) до меди(I) оксида (красного цвета), как это происходит с восстанавливающими сахарами (например, глюкозой). Крахмал не является восстанавливающим сахаром.

3. При капании раствора йода на кусочек белого хлеба и свежий срез клубня картофеля наблюдается появление сине-фиолетового пятна. Это свидетельствует о присутствии крахмала в этих продуктах, поскольку и хлеб (приготовленный из муки, богатой крахмалом), и картофель являются основными источниками крахмала. Реакция с йодом является качественной реакцией на крахмал.

Ответ:

2. Напишите формулу элементарного звена крахмала. Содержит ли это элементарное звено альдегидную группу?

Элементарным звеном крахмала является остаток $\alpha$-D-глюкозы, или ангидроглюкоза. Формула элементарного звена крахмала: $(C_6H_{10}O_5)_n$, где $C_6H_{10}O_5$ представляет собой элементарное звено.

В полимерной цепи крахмала (как амилозы, так и амилопектина) большинство молекул глюкозы связаны гликозидными связями, при этом альдегидные группы (которые находятся в циклической форме как полуацетали) участвуют в образовании этих связей. Поэтому элементарное звено крахмала, будучи частью длинной полимерной цепи, не содержит свободной альдегидной группы. Только концевая (редуцирующая) группа всей полимерной цепи может в равновесии иметь свободную альдегидную группу, но это не относится к элементарному звену внутри цепи.

Ответ:

3. В 2015 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), опираясь на анализ последних научных данных, выпустила рекомендации сократить взрослым и детям ежедневное потребление свободных сахаров до менее чем 10% от своего суммарного энергопотребления. На официальном сайте ВОЗ указано, что свободные сахара — это моносахариды и дисахариды, добавляемые в пищевые продукты и напитки производителями, поварами или потребителями, и сахара, естественно присутствующие в меде, сиропах, фруктовых соках и концентратах фруктовых соков. Приведите формулы и названия одного моносахарида и одного дисахарида. Можно ли отнести крахмал к свободным сахарам?

Примеры:

Моносахарид: Глюкоза ($C_6H_{12}O_6$)

Дисахарид: Сахароза ($C_{12}H_{22}O_{11}$)

Крахмал нельзя отнести к свободным сахарам согласно определению ВОЗ. Свободные сахара включают моносахариды и дисахариды. Крахмал является полисахаридом, состоящим из большого числа моносахаридных звеньев. Он относится к сложным углеводам и расщепляется в пищеварительной системе до глюкозы, но сам по себе не является свободным сахаром.

Ответ:

4. Суммарное энергопотребление ребенка в возрасте 5–6 лет составляет примерно 2000 ккал в сутки. В таблице указана примерная энергетическая ценность (ккал/г) основных компонентов продуктов питания. Пользуясь данными таблицы, рассчитайте, какую максимальную массу свободных сахаров может потребить 5–6-летний ребенок в сутки, чтобы не превысить норму, рекомендуемую ВОЗ.

Дано:

Энергопотребление ребенка, $E_{total} = 2000 \text{ ккал/сутки}$

Рекомендация ВОЗ по свободным сахарам $< 10\%$ от $E_{total}$

Энергетическая ценность углеводов, $E_{carbs} = 4 \text{ ккал/г}$

Перевод в СИ:

$E_{total} = 2000 \text{ ккал/сутки} = 2000 \times 4184 \text{ Дж/сутки} = 8368000 \text{ Дж/сутки}$

$E_{carbs} = 4 \text{ ккал/г} = 4 \times 4184 \text{ Дж/г} = 16736 \text{ Дж/г}$

Найти:

Максимальная масса свободных сахаров, $m_{sugar,max}$

Решение:

1. Определим максимальное количество энергии, которое может быть получено из свободных сахаров:

$E_{sugar,max} = 10\% \text{ от } E_{total} = 0.10 \times 2000 \text{ ккал/сутки} = 200 \text{ ккал/сутки}$

2. Рассчитаем максимальную массу свободных сахаров, используя их энергетическую ценность:

$m_{sugar,max} = \frac{E_{sugar,max}}{E_{carbs}} = \frac{200 \text{ ккал}}{4 \text{ ккал/г}} = 50 \text{ г}$

Ответ: Максимальная масса свободных сахаров, которую может потребить 5–6-летний ребенок в сутки, составляет 50 г.

5. Детские соки и нектары часто продаются в пакетиках объемом 200 мл. На одном из таких пакетиков указана пищевая ценность 100 мл нектара: Углеводы, г........... 11,0. Предположим, что все углеводы в составе нектара — это свободные сахара. Сколько пакетиков данного нектара может выпить 5–6-летний ребенок в сутки, чтобы не превысить норму потребления свободных сахаров, рекомендуемую ВОЗ?

Дано:

Максимальная масса свободных сахаров для ребенка (из задачи 4), $m_{sugar,max} = 50 \text{ г}$

Объем одного пакетика нектара, $V_{pack} = 200 \text{ мл}$

Содержание углеводов в 100 мл нектара, $m_{carbs,100ml} = 11.0 \text{ г}$

Предположение: все углеводы — это свободные сахара.

Перевод в СИ: Не требуется.

Найти:

Количество пакетиков, $N_{packets}$

Решение:

1. Определим массу свободных сахаров в одном пакетике нектара (объемом 200 мл):

Масса сахаров в 100 мл = $11.0 \text{ г}$

Масса сахаров в 200 мл = $11.0 \text{ г} \times \frac{200 \text{ мл}}{100 \text{ мл}} = 11.0 \text{ г} \times 2 = 22.0 \text{ г}$

Таким образом, $m_{sugar,packet} = 22.0 \text{ г/пакетик}$

2. Рассчитаем максимальное количество пакетиков, которое ребенок может выпить:

$N_{packets} = \frac{m_{sugar,max}}{m_{sugar,packet}} = \frac{50 \text{ г}}{22.0 \text{ г/пакетик}} \approx 2.27 \text{ пакетиков}$

Поскольку ребенок не может выпить часть пакетика сверх нормы, округляем до целого наименьшего числа пакетиков.

$N_{packets} = 2 \text{ пакетика}$

Ответ: Ребенок может выпить 2 пакетика данного нектара в сутки, чтобы не превысить норму потребления свободных сахаров.