Практическая работа 3, страница 243 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

Практическая работа 3

Решение экспериментальных задач

1. В трёх пронумерованных пробирках находятся растворы следующих веществ:

   • Вариант 1. Глицерин, глюкоза, формальдегид.

   • Вариант 2. Формальдегид, глюкоза, этанол.

   • Вариант 3. Уксусная кислота, глицерин, глюкоза.

   • Вариант 4. Этанол, сахароза, глюкоза.

   С помощью одного реактива (какого?) определите, в какой из пробирок находится каждое из веществ.

2. Опытным путём докажите наличие крахмала в белом хлебе и картофеле.

3. Докажите, что в состав молекулы сахарозы входят остатки глюкозы. Для этого осуществите гидролиз сахарозы.

Гидролиз сахарозы

В пробирку поместите 0,3–0,5 г сахарозы и $7-8 \text{ см}^3$ воды. Раствор разделите на три части. В первую пробирку добавьте $1 \text{ см}^3$ разбавленной серной кислоты, центры кипения и кипятите 1–2 минуты. Во вторую пробирку также добавьте кислоту, но нагревание не проводите. Третья пробирка — контрольная. Затем во всех пробирках осуществите качественную реакцию на глюкозу.

Дополнительный эксперимент

Опытным путём докажите наличие глюкозы в составе фруктов (яблоки, груши, виноград и др.)

1. В трёх пронумерованных пробирках находятся растворы следующих веществ:

Для определения веществ во всех вариантах можно использовать один универсальный реактив – свежеприготовленный гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$). Его получают смешиванием раствора сульфата меди(II) ($CuSO_4$) и раствора щёлочи (например, $NaOH$). Гидроксид меди(II) представляет собой синий осадок, который по-разному взаимодействует с предложенными классами соединений.

Вариант 1. Глицерин, глюкоза, формальдегид.

Ход эксперимента: В каждую из трёх пробирок добавляем свежеосаждённый $Cu(OH)_2$. Наблюдаем изменения при комнатной температуре, а затем нагреваем пробирки.

Наблюдения и выводы:

• В пробирках с глицерином ($C_3H_5(OH)_3$) и глюкозой ($C_6H_{12}O_6$) осадок $Cu(OH)_2$ растворяется с образованием ярко-синего раствора. Это качественная реакция на многоатомные спирты.

• В пробирке с формальдегидом ($HCHO$) при комнатной температуре изменений не наблюдается (остаётся синий осадок).

• Для различения глицерина и глюкозы нагреваем две пробирки с ярко-синими растворами. В пробирке с глюкозой выпадает кирпично-красный осадок оксида меди(I) ($Cu_2O$), так как глюкоза является альдегидоспиртом. В пробирке с глицерином красный осадок не образуется.

Ответ: Реактивом является гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$. Формальдегид не растворяет $Cu(OH)_2$ при комнатной температуре. Глицерин и глюкоза растворяют $Cu(OH)_2$, образуя ярко-синие растворы. При нагревании только раствор с глюкозой даёт красный осадок $Cu_2O$.

Вариант 2. Формальдегид, глюкоза, этанол.

Ход эксперимента: В каждую из трёх пробирок добавляем свежеосаждённый $Cu(OH)_2$. Наблюдаем изменения при комнатной температуре, а затем нагреваем пробирки.

Наблюдения и выводы:

• В пробирке с глюкозой ($C_6H_{12}O_6$) осадок $Cu(OH)_2$ растворяется при комнатной температуре с образованием ярко-синего раствора (реакция на многоатомный спирт).

• В пробирках с формальдегидом ($HCHO$) и этанолом ($C_2H_5OH$) видимых изменений при комнатной температуре нет.

• Нагреваем все три пробирки. В пробирке с глюкозой из синего раствора выпадает кирпично-красный осадок $Cu_2O$. В пробирке с формальдегидом также выпадает кирпично-красный осадок $Cu_2O$ (реакция на альдегидную группу). В пробирке с этанолом изменений не происходит.

Ответ: Реактивом является гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$. Глюкоза растворяет $Cu(OH)_2$ при комнатной температуре. При нагревании глюкоза и формальдегид дают красный осадок $Cu_2O$. Этанол не реагирует ни в одном из случаев.

Вариант 3. Уксусная кислота, глицерин, глюкоза.

Ход эксперимента: В каждую из трёх пробирок добавляем свежеосаждённый $Cu(OH)_2$. Наблюдаем изменения при комнатной температуре, а затем нагреваем пробирки.

Наблюдения и выводы:

• Во всех трёх пробирках осадок $Cu(OH)_2$ растворяется. Уксусная кислота ($CH_3COOH$) реагирует с $Cu(OH)_2$ как основанием, образуя голубой раствор ацетата меди(II). Глицерин ($C_3H_5(OH)_3$) и глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) реагируют как многоатомные спирты, образуя ярко-синие (васильковые) комплексные соединения.

• Нагреваем все три пробирки. Только в пробирке с глюкозой выпадает кирпично-красный осадок $Cu_2O$. В пробирках с уксусной кислотой и глицерином при нагревании красный осадок не образуется.

• Уксусную кислоту и глицерин можно различить по оттенку раствора после добавления $Cu(OH)_2$: раствор ацетата меди(II) – голубой, а глицерата меди(II) – ярко-синий.

Ответ: Реактивом является гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$. Все три вещества растворяют осадок $Cu(OH)_2$. При нагревании только глюкоза даёт красный осадок. Уксусная кислота и глицерин различаются по цвету образующихся растворов (голубой и ярко-синий соответственно).

Вариант 4. Этанол, сахароза, глюкоза.

Ход эксперимента: В каждую из трёх пробирок добавляем свежеосаждённый $Cu(OH)_2$. Наблюдаем изменения при комнатной температуре, а затем нагреваем пробирки.

Наблюдения и выводы:

• В пробирке с этанолом ($C_2H_5OH$) видимых изменений не происходит (остаётся синий осадок).

• В пробирках с сахарозой ($C_{12}H_{22}O_{11}$) и глюкозой ($C_6H_{12}O_6$) осадок $Cu(OH)_2$ растворяется с образованием ярко-синего раствора, так как оба являются многоатомными спиртами.

• Для различения сахарозы и глюкозы нагреваем две пробирки с ярко-синими растворами. В пробирке с глюкозой выпадает кирпично-красный осадок $Cu_2O$. В пробирке с сахарозой красный осадок не образуется, так как сахароза – невосстанавливающий дисахарид.

Ответ: Реактивом является гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$. Этанол не реагирует. Сахароза и глюкоза образуют ярко-синие растворы. При нагревании только раствор с глюкозой даёт красный осадок $Cu_2O$.

2. Опытным путём докажите наличие крахмала в белом хлебе и картофеле.

Ход эксперимента:

1. Возьмём кусочек белого хлеба и срез сырого картофеля.

2. Нанесём на каждый образец по несколько капель раствора йода (например, аптечной йодной настойки или раствора Люголя).

Наблюдения и выводы:

В местах нанесения раствора йода и на хлебе, и на картофеле появляется характерное тёмно-синее, почти чёрное окрашивание. Это качественная реакция на крахмал: молекулы крахмала (амилозы) образуют с йодом комплексное соединение включения синего цвета.

Ответ: Появление интенсивного синего окрашивания при действии раствора йода на белый хлеб и картофель доказывает наличие в них крахмала.

3. Докажите, что в состав молекулы сахарозы входят остатки глюкозы. Для этого осуществите гидролиз сахарозы.

Ход эксперимента и наблюдения:

1. Готовим раствор сахарозы и разливаем его в три пробирки.

2. В первую пробирку добавляем разбавленную серную кислоту и кипятим 1–2 минуты. Происходит кислотный гидролиз сахарозы. Уравнение реакции: $C_{12}H_{22}O_{11} (\text{сахароза}) + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4, t} C_6H_{12}O_6 (\text{глюкоза}) + C_6H_{12}O_6 (\text{фруктоза})$.

3. Во вторую пробирку (контрольную) добавляем кислоту, но не нагреваем. В третью пробирку (контрольную) ничего не добавляем.

4. После охлаждения первой пробирки нейтрализуем кислоту в первой и второй пробирках щёлочью (например, $NaOH$).

5. Во все три пробирки добавляем свежеприготовленный гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$ и нагреваем.

Результаты:

• В первой пробирке (после гидролиза) наблюдается образование кирпично-красного осадка оксида меди(I) ($Cu_2O$). Это доказывает, что в результате гидролиза сахарозы образовались восстанавливающие моносахариды (глюкоза и фруктоза), которые содержат или могут образовывать альдегидную группу. Упрощённое уравнение реакции для глюкозы: $CH_2OH-(CHOH)_4-CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CH_2OH-(CHOH)_4-COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$.

• Во второй и третьей пробирках (контрольных) красный осадок не образуется. Это показывает, что сама сахароза не является восстанавливающим сахаром, и для её гидролиза необходимы как кислота (катализатор), так и нагревание.

Ответ: Образование продуктов, дающих качественную реакцию на альдегидную группу (красный осадок с $Cu(OH)_2$ при нагревании) после кислотного гидролиза сахарозы, доказывает, что в состав её молекулы входят остатки моносахаридов, одним из которых является глюкоза.

Дополнительный эксперимент

Опытным путём докажите наличие глюкозы в составе фруктов (яблоки, груши, виноград и др.)

Ход эксперимента:

1. Получим небольшое количество сока из любого фрукта (например, раздавив несколько ягод винограда или выжав сок из кусочка яблока).

2. В пробирку с фруктовым соком добавим немного раствора щёлочи (для нейтрализации фруктовых кислот), а затем несколько капель раствора сульфата меди(II) $CuSO_4$. Образуется синий осадок гидроксида меди(II) $Cu(OH)_2$.

3. Наблюдаем, что осадок тут же растворяется, образуя ярко-синий раствор. Это говорит о наличии в соке многоатомных спиртов (глюкозы, фруктозы).

4. Нагреем пробирку.

Наблюдения и выводы:

При нагревании цвет раствора меняется с синего на жёлтый, а затем образуется отчётливый кирпично-красный осадок $Cu_2O$. Эта реакция подтверждает наличие в соке восстанавливающих сахаров, в том числе глюкозы.

Ответ: Фруктовый сок даёт качественную реакцию на многоатомные спирты (растворение $Cu(OH)_2$ при комнатной температуре) и на альдегидную группу (образование красного осадка $Cu_2O$ при нагревании), что доказывает присутствие в нём глюкозы (и фруктозы).