Номер 13, страница 94 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

Задания с развёрнутым ответом

13. Подвергается ли сахароза гидролизу в стакане сладкого чая с лимоном? Как это проверить?

Решение

Да, сахароза в стакане сладкого чая с лимоном подвергается гидролизу. Сахароза ($C_{12}H_{22}O_{11}$) является дисахаридом, который может расщепляться на составляющие его моносахариды (глюкозу и фруктозу) под действием воды в присутствии катализатора. В данном случае катализаторами выступают:

1. Лимонная кислота, содержащаяся в лимоне. Она создает кислую среду (ионы $H^+$), которая катализирует реакцию гидролиза.
2. Высокая температура горячего чая, которая значительно ускоряет эту реакцию.

Уравнение реакции гидролиза сахарозы выглядит следующим образом:

$C_{12}H_{22}O_{11} \text{ (сахароза)} + H_2O \xrightarrow{H^+, t^\circ} C_6H_{12}O_6 \text{ (глюкоза)} + C_6H_{12}O_6 \text{ (фруктоза)}$

Проверить протекание этой реакции можно с помощью качественной реакции на альдегидную группу, которую содержат продукты гидролиза (глюкоза является альдозоспиртом, а фруктоза в щелочной среде изомеризуется в глюкозу). Сама сахароза является невосстанавливающим сахаром и не дает положительной реакции.

Для проверки необходимо провести следующий эксперимент:

1. Взять пробу чая с сахаром и лимоном. Поскольку реактив для обнаружения альдегидной группы (гидроксид меди(II)) требует щелочной среды, необходимо сначала нейтрализовать лимонную кислоту, добавив в пробу немного раствора щелочи или пищевой соды ($NaHCO_3$).
2. Добавить к пробе несколько капель раствора сульфата меди(II) ($CuSO_4$) и избыток раствора щелочи (например, $NaOH$). Образуется ярко-синий осадок гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$), который тут же растворится, образуя прозрачный раствор синего цвета (признак многоатомных спиртов).
3. Нагреть полученный раствор. Если гидролиз произошел, то в растворе присутствуют глюкоза и фруктоза. Они вступят в реакцию с гидроксидом меди(II), восстанавливая медь $Cu^{2+}$ до $Cu^{1+}$. При этом цвет раствора изменится, и выпадет характерный осадок оксида меди(I) ($Cu_2O$) кирпично-красного цвета.

Уравнение реакции окисления глюкозы гидроксидом меди(II):

$C_5H_{11}O_5-CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} C_5H_{11}O_5-COOH \text{ (глюконовая кислота)} + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

Если провести такой же опыт с раствором сахара в воде без лимона, то при нагревании цвет раствора не изменится, что докажет отсутствие гидролиза в нейтральной среде при тех же условиях.

Ответ: Да, сахароза подвергается гидролизу в чае с лимоном, так как лимонная кислота и высокая температура являются катализаторами этого процесса. Проверить это можно с помощью качественной реакции на восстанавливающие сахара (глюкозу и фруктозу), которые являются продуктами гидролиза. Например, при добавлении к чаю с лимоном гидроксида меди(II) и последующем нагревании будет наблюдаться образование кирпично-красного осадка оксида меди(I), что свидетельствует о протекании гидролиза.