Номер 864, страница 205 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

864. Натриевую соль аланина растворили в воде. К раствору добавляли соляную кислоту до тех пор, пока $ \text{pH} $ раствора не стал приблизительно равен 7. Затем к полученному раствору прибавили избыток соляной кислоты. Напишите уравнения протекающих при этом реакций. Какие вещества будут входить в состав твердого остатка, полученного после выпаривания образовавшегося раствора?

Напишите уравнения протекающих при этом реакций.

Аланин ($CH_3-CH(NH_2)-COOH$) — это амфотерное соединение (аминокислота), которое может реагировать и с кислотами, и с основаниями. Его натриевая соль, аланинат натрия ($CH_3-CH(NH_2)-COONa$), является солью, образованной слабой кислотой (аланином) и сильным основанием ($NaOH$), поэтому ее водный раствор имеет щелочную среду ($pH > 7$) из-за гидролиза по аниону.

Процесс можно разделить на два этапа:

1. Добавление соляной кислоты до $pH \approx 7$.

При добавлении соляной кислоты ($HCl$) к раствору аланината натрия происходит реакция нейтрализации. Более сильная соляная кислота вытесняет более слабую аминокислоту из ее соли. Реакция продолжается до тех пор, пока вся соль не прореагирует. В результате образуется аланин, который в нейтральной среде существует преимущественно в виде биполярного иона (цвиттер-иона), и хлорид натрия.

Уравнение первой реакции:

$CH_3-CH(NH_2)-COONa + HCl \rightarrow H_3N^+-CH(CH_3)-COO^- + NaCl$

2. Добавление избытка соляной кислоты.

После того как вся натриевая соль превратилась в аланин, дальнейшее добавление соляной кислоты приводит к реакции с самим аланином (в форме цвиттер-иона). В кислой среде протонируется основный центр цвиттер-иона — карбоксилатная группа ($-COO^-$). В результате образуется катион аланина, который с хлорид-ионом из соляной кислоты образует соль — гидрохлорид аланина.

Уравнение второй реакции:

$H_3N^+-CH(CH_3)-COO^- + HCl \rightarrow [H_3N^+-CH(CH_3)-COOH]Cl^-$

Ответ:

1. $CH_3-CH(NH_2)-COONa + HCl \rightarrow H_3N^+-CH(CH_3)-COO^- + NaCl$

2. $H_3N^+-CH(CH_3)-COO^- + HCl \rightarrow [H_3N^+-CH(CH_3)-COOH]Cl^-$

Какие вещества будут входить в состав твердого остатка, полученного после выпаривания образовавшегося раствора?

После проведения всех описанных реакций конечный раствор будет содержать:

хлорид натрия ($NaCl$), образовавшийся в первой реакции;

гидрохлорид аланина ($[H_3N^+-CH(CH_3)-COOH]Cl^-$), образовавшийся во второй реакции;

непрореагировавший избыток соляной кислоты ($HCl$);

растворитель — воду ($H_2O$).

При выпаривании раствора удаляются летучие вещества. Вода ($T_{кип} = 100^\circ C$) и соляная кислота (является раствором летучего газа $HCl$ в воде) испарятся. В твердом остатке останутся только нелетучие кристаллические вещества — соли.

Ответ: В состав твердого остатка будут входить две соли: хлорид натрия ($NaCl$) и гидрохлорид аланина ($[H_3N^+-CH(CH_3)-COOH]Cl^-$).