Номер 5, страница 331 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Задания для повторения. Параграф 57. Шестичленные гетероциклы. Глава 5. Азот- и серосодержащие органические соединения - номер 5, страница 331.

Условие.

5. Объясните различное физиологическое действие метанола и этанола на организм и предложите простой и безопасный способ, как в школьной лаборатории можно отличить метанол от этанола.

Решение.

Решение 2.

Различное физиологическое действие метанола и этанола на организм

Различие в физиологическом действии метанола ($CH_3OH$) и этанола ($C_2H_5OH$) на организм человека обусловлено продуктами их метаболизма (окисления) в печени. Оба спирта окисляются одним и тем же ферментом – алкогольдегидрогеназой, но результаты этого процесса кардинально различаются.

Этанол (этиловый спирт)
При попадании в организм этанол под действием ферментов окисляется до ацетальдегида (уксусного альдегида):
$C_2H_5OH \xrightarrow{фермент} CH_3CHO$
Ацетальдегид является токсичным веществом, вызывающим симптомы похмелья, но он относительно быстро превращается в нетоксичную уксусную кислоту, которая затем расщепляется до углекислого газа и воды, включаясь в обмен веществ.
$CH_3CHO \xrightarrow{фермент} CH_3COOH \rightarrow CO_2 + H_2O$
Таким образом, хотя этанол и его промежуточный продукт ацетальдегид токсичны, организм обладает эффективными механизмами для их обезвреживания и выведения.

Метанол (метиловый спирт)
Метанол, окисляясь теми же ферментами, превращается в чрезвычайно ядовитые вещества – формальдегид (метаналь) и муравьиную кислоту:
$CH_3OH \xrightarrow{фермент} HCHO$ (формальдегид)
$HCHO \xrightarrow{фермент} HCOOH$ (муравьиная кислота)
Формальдегид – сильный яд, который вызывает денатурацию белков и необратимое повреждение тканей. Он особенно пагубно влияет на сетчатку глаза, вызывая атрофию зрительного нерва и, как следствие, слепоту. Муравьиная кислота, в свою очередь, нарушает кислотно-щелочной баланс крови, приводя к тяжелому состоянию – метаболическому ацидозу. Это вызывает общее отравление, поражение центральной нервной системы, почек и может привести к летальному исходу даже от малых доз (10-30 мл).

Ответ: Основное различие в физиологическом действии метанола и этанола заключается в продуктах их метаболизма. Этанол окисляется до относительно быстро обезвреживаемого ацетальдегида и затем до уксусной кислоты. Метанол окисляется до крайне токсичных формальдегида и муравьиной кислоты, которые вызывают тяжелое поражение зрительного нерва, центральной нервной системы и приводят к сильному отравлению, часто со смертельным исходом.

Простой и безопасный способ, как в школьной лаборатории можно отличить метанол от этанола

В школьной лаборатории для различения метанола и этанола можно использовать качественную реакцию окисления спиртов с помощью раскаленной медной проволоки. Этот метод нагляден и безопасен при соблюдении техники безопасности.

Ход эксперимента:

1. В две пробирки наливают по 1-2 мл исследуемых спиртов.
2. Берут медную проволоку, свернутую на конце в спираль.
3. Спираль прокаливают в пламени горелки докрасна. На воздухе медь покрывается черным налетом оксида меди(II) ($CuO$). Реакция: $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$.
4. Горячую проволоку с черным налетом опускают в первую пробирку, наблюдая за изменениями и запахом. Затем процедуру повторяют для второй пробирки.

Наблюдения и результаты:

Оксид меди(II) окисляет спирт до соответствующего альдегида, при этом сам восстанавливаясь до чистой меди, в результате чего черный налет исчезает.

• В пробирке с этанолом появится характерный резкий запах прелых яблок – это запах уксусного альдегида (этаналя).
  $C_2H_5OH + CuO \xrightarrow{t} CH_3CHO \uparrow + Cu + H_2O$
• В пробирке с метанолом появится крайне резкий, удушливый, неприятный запах формальдегида (метаналя), который сильно отличается от запаха уксусного альдегида.
  $CH_3OH + CuO \xrightarrow{t} HCHO \uparrow + Cu + H_2O$

Различие в запахе образующихся альдегидов позволяет однозначно идентифицировать спирты. Опыт следует проводить в хорошо проветриваемом помещении или под вытяжкой, так как формальдегид токсичен.

Ответ: Отличить метанол от этанола в школьной лаборатории можно с помощью реакции с раскаленной медной проволокой, покрытой оксидом меди(II). При контакте с этанолом появится запах прелых яблок (уксусный альдегид), а при контакте с метанолом – резкий, удушливый запах формальдегида.