Лабораторный опыт 11, страница 339 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Лабораторный опыт 11. Свойства глюкозы

1. Ознакомьтесь со свойствами глюкозы: отметьте её агрегатное состояние, цвет, запах, растворимость в воде. Пользуясь индикатором, определите кислотность приготовленного раствора.

2. Положите в сухую пробирку небольшое количество глюкозы и нагрейте её на пламени спиртовки. Что наблюдаете? Как изменяется окраска вещества? Какая жидкость оседает на стенках пробирки? Сделайте вывод о термической устойчивости глюкозы.

3. Получите из сульфата меди гидроксид меди(II), отметьте цвет вещества и его растворимость в воде. К полученному осадку добавьте раствор глюкозы. Что наблюдаете? Нагрейте раствор. Какое вещество выпадает в осадок? Запишите уравнение реакции. Сделайте вывод о том, какие функциональные группы входят в состав глюкозы.

1. Ознакомьтесь со свойствами глюкозы: отметьте её агрегатное состояние, цвет, запах, растворимость в воде. Пользуясь индикатором, определите кислотность приготовленного раствора.

Глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) при нормальных условиях является твёрдым кристаллическим веществом белого цвета, без запаха. Она хорошо растворима в воде, образуя бесцветный прозрачный раствор. На вкус глюкоза сладкая, но менее сладкая, чем сахароза.
Приготовленный водный раствор глюкозы имеет нейтральную среду. При использовании индикаторов (например, лакмуса или универсального индикатора) их цвет не изменится, что соответствует значению pH около 7. Это связано с тем, что глюкоза является неэлектролитом и не диссоциирует в воде с образованием ионов $H^+$ или $OH^-$.

Ответ: Агрегатное состояние – твёрдое; цвет – белый; запах – отсутствует; растворимость в воде – хорошая. Кислотность раствора – нейтральная ($pH \approx 7$).

2. Положите в сухую пробирку небольшое количество глюкозы и нагрейте её на пламени спиртовки. Что наблюдаете? Как изменяется окраска вещества? Какая жидкость оседает на стенках пробирки? Сделайте вывод о термической устойчивости глюкозы.

При нагревании глюкозы в сухой пробирке наблюдаются следующие изменения:
1. Сначала глюкоза плавится, превращаясь в бесцветную вязкую жидкость.
2. При дальнейшем нагревании вещество начинает темнеть: сначала оно приобретает жёлтый, затем карамельный (коричневый) цвет. Этот процесс называется карамелизацией.
3. При сильном прокаливании вещество обугливается, превращаясь в чёрную массу, которая представляет собой аморфный углерод.
На холодных верхних стенках пробирки конденсируются капельки бесцветной жидкости. Это вода ($H_2O$), которая выделяется в процессе термического разложения глюкозы. Упрощенно процесс можно описать уравнением:
$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{t^{\circ}} 6C + 6H_2O$
Поскольку глюкоза легко разлагается при нагревании, можно сделать вывод о её низкой термической устойчивости.

Ответ: При нагревании глюкоза плавится, затем темнеет (карамелизуется) и обугливается. Окраска меняется с белой на жёлтую, коричневую и, наконец, чёрную. На стенках пробирки оседают капли воды. Вывод: глюкоза – термически неустойчивое вещество.

3. Получите из сульфата меди гидроксид меди(II), отметьте цвет вещества и его растворимость в воде. К полученному осадку добавьте раствор глюкозы. Что наблюдаете? Нагрейте раствор. Какое вещество выпадает в осадок? Запишите уравнение реакции. Сделайте вывод о том, какие функциональные группы входят в состав глюкозы.

Получение гидроксида меди(II) и его свойства.
Гидроксид меди(II) получают реакцией обмена между раствором сульфата меди(II) ($CuSO_4$) и раствором щёлочи (например, $NaOH$).
$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$
Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) представляет собой студенистый осадок голубого цвета, нерастворимый в воде.
Взаимодействие с глюкозой без нагревания.
При добавлении к свежеосаждённому гидроксиду меди(II) раствора глюкозы осадок растворяется, и образуется прозрачный раствор ярко-синего цвета. Это качественная реакция на многоатомные спирты. Она доказывает, что в молекуле глюкозы есть несколько гидроксильных групп ($-OH$), расположенных у соседних атомов углерода. Образуется растворимый комплекс – сахарат меди(II).
Взаимодействие с глюкозой при нагревании.
Если полученный синий раствор нагреть, его цвет меняется на жёлтый, а затем образуется осадок кирпично-красного цвета. Этот осадок – оксид меди(I) ($Cu_2O$). В этой реакции глюкоза проявляет восстановительные свойства, окисляясь до глюконовой кислоты, а медь(II) восстанавливается до меди(I). Эта реакция является качественной на альдегидную группу ($-CHO$).
Уравнение реакции при нагревании:
$CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^{\circ}} CH_2OH(CHOH)_4COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$
(глюкоза + гидроксид меди(II) $\rightarrow$ глюконовая кислота + оксид меди(I) + вода)
Вывод о строении глюкозы.
Проведённые реакции доказывают двойственную природу глюкозы. Реакция с $Cu(OH)_2$ без нагревания указывает на наличие в её молекуле нескольких гидроксильных групп (как у многоатомного спирта). Реакция с $Cu(OH)_2$ при нагревании доказывает наличие альдегидной группы. Таким образом, глюкоза является альдегидоспиртом.

Ответ: При добавлении щёлочи к сульфату меди(II) выпадает голубой осадок $Cu(OH)_2$, нерастворимый в воде. При добавлении глюкозы осадок растворяется с образованием ярко-синего раствора. При нагревании этого раствора выпадает кирпично-красный осадок оксида меди(I) $Cu_2O$. Уравнение реакции: $CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^{\circ}} CH_2OH(CHOH)_4COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$. Вывод: в состав глюкозы входят несколько гидроксильных групп и одна альдегидная группа.