Номер 863, страница 205 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

863. Гидрохлорид аланина $\text{CH}_3\text{CH}(\text{NH}_3\text{Cl})\text{COOH}$ растворили в воде.

К раствору прибавляли гидроксид натрия до тех пор, пока $\text{pH}$ раствора не стал приблизительно равен 7. Затем к полученному раствору прибавили избыток гидроксида натрия. Напишите уравнения протекающих при этом реакций. Какие вещества будут входить в состав твердого остатка, полученного после выпаривания образовавшегося раствора?

Решение

Гидрохлорид аланина в водном растворе диссоциирует на хлорид-ион $Cl^-$ и катион аланина $HOOC-CH(CH_3)-NH_3^+$. Этот катион является кислотой (из-за наличия карбоксильной группы $-COOH$ и протонированной аминогруппы $-NH_3^+$), поэтому исходный раствор имеет кислую среду ($pH < 7$).

Процесс добавления гидроксида натрия можно разделить на два этапа:

1. При добавлении гидроксида натрия ($NaOH$) до достижения $pH \approx 7$ происходит реакция нейтрализации более сильного кислотного центра — карбоксильной группы. В результате образуется цвиттер-ион аланина, в котором положительный и отрицательный заряды скомпенсированы. Также в растворе образуется хлорид натрия. Уравнение первой реакции:

$HOOC-CH(CH_3)-NH_3^+Cl^- + NaOH \rightarrow H_3N^+-CH(CH_3)-COO^- + NaCl + H_2O$

2. При дальнейшем добавлении избытка гидроксида натрия ($NaOH$) происходит нейтрализация второго, более слабого кислотного центра — аммонийной группы $-NH_3^+$ в цвиттер-ионе. В результате образуется натриевая соль аланина (аланинат натрия).

$H_3N^+-CH(CH_3)-COO^- + NaOH \rightarrow H_2N-CH(CH_3)-COO^-Na^+ + H_2O$

Таким образом, после завершения всех реакций в конечном растворе будут присутствовать три вещества: хлорид натрия ($NaCl$), образовавшийся на первом этапе, аланинат натрия ($H_2N-CH(CH_3)-COONa$), образовавшийся на втором этапе, и избыток гидроксида натрия ($NaOH$), добавленный по условию. При выпаривании воды все эти нелетучие вещества останутся в твердом остатке.

Ответ:

Уравнения протекающих реакций:

1) $HOOC-CH(CH_3)-NH_3^+Cl^- + NaOH \rightarrow H_3N^+-CH(CH_3)-COO^- + NaCl + H_2O$

2) $H_3N^+-CH(CH_3)-COO^- + NaOH \rightarrow H_2N-CH(CH_3)-COO^-Na^+ + H_2O$

В состав твердого остатка, полученного после выпаривания образовавшегося раствора, входят: аланинат натрия ($H_2N-CH(CH_3)-COONa$), хлорид натрия ($NaCl$) и гидроксид натрия ($NaOH$).