Номер 1, страница 15 - гдз по химии 10 класс тетрадь для практических работ Матулис, Матулис

I. Определение органических веществ.

В данном задании выбран Вариант 1, включающий вещества: глицерин, глюкоза, формальдегид.

Решение

Для определения органических веществ глицерина, глюкозы и формальдегида с помощью свежеосажденного гидроксида меди(II) необходимо провести два этапа наблюдения: при комнатной температуре и при нагревании.

Наблюдения:

1. При добавлении $Cu(OH)_2$ к растворам:
   • В одной пробирке образуется прозрачный ярко-синий раствор (комплекс меди с многоатомным спиртом). Это может быть глицерин или глюкоза.
   • В другой пробирке $Cu(OH)_2$ остается в виде голубого осадка или суспензии, либо происходит незначительное изменение. Это указывает на формальдегид (так как он не является многоатомным спиртом).
2. При нагревании пробирок:
   • Пробирка с формальдегидом (которая не изменилась при комнатной температуре) при нагревании даст красный осадок $Cu_2O$.
   • Из двух пробирок, где образовался ярко-синий раствор при комнатной температуре:
     • Одна пробирка сохранит ярко-синий цвет, указывая на глицерин.
     • Другая пробирка при нагревании образует красный осадок $Cu_2O$, указывая на глюкозу (поскольку глюкоза содержит альдегидную группу).

Обоснование и уравнения реакций:

Глицерин ($C_3H_8O_3$) является многоатомным спиртом и реагирует со свежеосажденным гидроксидом меди(II) без нагревания, образуя растворимый комплекс ярко-синего цвета:

$\text{2C}_3\text{H}_5(\text{OH})_3 + \text{Cu(OH)}_2 \rightarrow (\text{C}_3\text{H}_5\text{O}_3)_2\text{Cu} + \text{2H}_2\text{O}$

(Голубой осадок $Cu(OH)_2$ растворяется с образованием васильково-синего раствора глицерата меди.)

Глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) одновременно содержит несколько гидроксильных групп (как многоатомный спирт) и альдегидную группу. Поэтому она проявляет свойства как многоатомного спирта, так и альдегида:

Реакция с глюкозой (при комнатной температуре, как многоатомный спирт):

$\text{2C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + \text{Cu(OH)}_2 \rightarrow (\text{C}_6\text{H}_{11}\text{O}_6)_2\text{Cu} + \text{2H}_2\text{O}$

(Образуется прозрачный васильково-синий раствор.)

Реакция с глюкозой (при нагревании, как альдегид):

$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + \text{2Cu(OH)}_2 \xrightarrow{\text{t}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_7 + \text{Cu}_2\text{O}\downarrow + \text{2H}_2\text{O}$

(Глюкоза окисляется до глюконовой кислоты, а гидроксид меди(II) восстанавливается до оксида меди(I) - красного осадка.)

Формальдегид ($CH_2O$) является альдегидом. Он не имеет достаточное количество соседних гидроксильных групп для реакции с $Cu(OH)_2$ при комнатной температуре с образованием растворимого комплекса. При нагревании альдегидная группа формальдегида восстанавливает $Cu(OH)_2$ до $Cu_2O$:

$\text{CH}_2\text{O} + \text{2Cu(OH)}_2 \xrightarrow{\text{t}} \text{HCOOH} + \text{Cu}_2\text{O}\downarrow + \text{2H}_2\text{O}$

(Формальдегид окисляется до муравьиной кислоты, а гидроксид меди(II) восстанавливается до оксида меди(I) - красного осадка.)

Таким образом, по характерным изменениям цвета и образованию осадков можно однозначно определить каждое вещество.

Ответ: Вещества в пробирках идентифицированы как Глюкоза, Глицерин и Формальдегид по результатам реакций со свежеосажденным гидроксидом меди(II) при комнатной температуре и при нагревании.

II. Качественная реакция на крахмал.

Качественной реакцией на крахмал является его взаимодействие с раствором йода. Молекулы амилозы, входящие в состав крахмала, имеют спиральную форму, во внутреннюю часть которой могут помещаться молекулы йода. При этом образуется соединение включения, имеющее ярко-синий цвет.

Реакция является очень чувствительной. При нагревании синий цвет исчезает, так как соединение включения разрушается, а при охлаждении — снова появляется.

Ответ: Качественная реакция на крахмал — это реакция с йодом, приводящая к образованию ярко-синего соединения включения.

III. Гидролиз сахарозы.

Гидролиз сахарозы ($C_{12}H_{22}O_{11}$) приводит к образованию двух моносахаридов: глюкозы ($C_6H_{12}O_6$) и фруктозы ($C_6H_{12}O_6$).

Уравнение гидролиза сахарозы:

$\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 (\text{глюкоза}) + \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 (\text{фруктоза})$

Глюкоза, являясь альдогексозой, содержит альдегидную группу, которая способна вступать в реакцию "серебряного зеркала" или восстанавливать гидроксид меди(II) при нагревании. Фруктоза, кетогексоза, также является восстанавливающим сахаром, так как в щелочной среде она изомеризуется в глюкозу.

Для доказательства наличия продуктов гидролиза (глюкозы и фруктозы) используется реакция с гидроксидом меди(II). При нагревании продуктов гидролиза с $Cu(OH)_2$ наблюдается образование красного осадка оксида меди(I) ($Cu_2O$), что подтверждает наличие восстанавливающих сахаров.

Ответ: Гидролиз сахарозы приводит к образованию глюкозы и фруктозы, которые могут быть обнаружены с помощью качественной реакции на альдегидную группу (восстановление $Cu(OH)_2$ до $Cu_2O$) при нагревании.