Номер 52, страница 167 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

5.52. Предложите способы получения из глюкозы четырёх разных калиевых солей, в состав которых входит углерод.

Дано:

Исходное вещество - глюкоза ($C_6H_{12}O_6$).

Найти:

Предложить способы получения четырёх разных калиевых солей, в состав которых входит углерод.

Решение:

Глюкоза является многофункциональным соединением (альдегидоспиртом), которое может вступать в разнообразные химические реакции, приводящие к образованию кислот или других веществ, из которых затем можно получить соли калия.

1. Получение глюконата калия

Глюкоза может быть окислена по альдегидной группе мягкими окислителями (например, бромной водой или аммиачным раствором оксида серебра) с образованием глюконовой кислоты.

1) Окисление глюкозы до глюконовой кислоты:
$C_5H_{11}O_5-CHO + Br_2 + H_2O \rightarrow C_5H_{11}O_5-COOH + 2HBr$

2) Нейтрализация полученной кислоты гидроксидом калия:
$C_5H_{11}O_5-COOH + KOH \rightarrow C_5H_{11}O_5-COOK + H_2O$

В результате образуется органическая соль — глюконат калия.

Ответ: Глюконат калия ($C_6H_{11}O_7K$).

2. Получение дикалий глюкарата (сахарата калия)

При действии на глюкозу сильных окислителей (например, концентрированной азотной кислоты) происходит окисление как альдегидной группы, так и первичной спиртовой группы. В результате образуется двухосновная глюкаровая (сахарная) кислота.

1) Окисление глюкозы до глюкаровой кислоты:
$HOCH_2-(CHOH)_4-CHO + 3[O] \xrightarrow{HNO_3, t} HOOC-(CHOH)_4-COOH + H_2O$

2) Нейтрализация двухосновной кислоты избытком гидроксида калия с образованием средней соли:
$HOOC-(CHOH)_4-COOH + 2KOH \rightarrow KOOC-(CHOH)_4-COOK + 2H_2O$

В результате образуется дикалий глюкарат.

Ответ: Дикалий глюкарат ($C_6H_8O_8K_2$).

3. Получение ацетата калия

Данный способ включает несколько стадий, начиная со спиртового брожения глюкозы.

1) Спиртовое брожение глюкозы под действием дрожжей с образованием этанола:
$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2C_2H_5OH + 2CO_2 \uparrow$

2) Окисление полученного этанола до уксусной кислоты (например, с помощью уксуснокислых бактерий или химических окислителей):
$C_2H_5OH + O_2 \xrightarrow{ферменты} CH_3COOH + H_2O$

3) Нейтрализация уксусной кислоты гидроксидом калия:
$CH_3COOH + KOH \rightarrow CH_3COOK + H_2O$

В результате образуется ацетат калия.

Ответ: Ацетат калия ($CH_3COOK$).

4. Получение карбоната калия

В качестве исходного вещества для получения неорганической соли калия можно использовать побочный продукт спиртового брожения глюкозы — диоксид углерода.

1) Получение диоксида углерода из глюкозы (см. пункт 3):
$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2C_2H_5OH + 2CO_2 \uparrow$

2) Пропускание диоксида углерода (кислотного оксида) через раствор гидроксида калия. В зависимости от соотношения реагентов можно получить карбонат или гидрокарбонат калия. Получим карбонат, используя избыток щелочи:
$CO_2 + 2KOH \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$

В результате образуется неорганическая соль — карбонат калия.

Ответ: Карбонат калия ($K_2CO_3$).