Страница 87 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. Гидролиз сахарозы приводит к образованию

1) фруктозы и молочной кислоты

2) фруктозы и глюкозы

3) глюкозы

4) фруктозы

Решение:

Сахароза, химическая формула которой $C_{12}H_{22}O_{11}$, является дисахаридом. Это означает, что её молекула состоит из двух остатков моносахаридов. В случае сахарозы, это остатки глюкозы и фруктозы, соединенные гликозидной связью. Оба моносахарида, глюкоза и фруктоза, являются изомерами и имеют одинаковую химическую формулу $C_6H_{12}O_6$.

Гидролиз — это реакция разложения сложного вещества при взаимодействии с водой. При гидролизе сахарозы молекула воды разрывает гликозидную связь, в результате чего образуются два моносахарида, из которых состояла сахароза. Реакция обычно катализируется кислотой (например, при нагревании в присутствии $H_2SO_4$) или ферментом (например, инвертазой).

Уравнение реакции гидролиза сахарозы выглядит так:
$C_{12}H_{22}O_{11} \text{ (сахароза)} + H_2O \xrightarrow{H^+ \text{ или фермент}} C_6H_{12}O_6 \text{ (глюкоза)} + C_6H_{12}O_6 \text{ (фруктоза)}$

Исходя из уравнения реакции, продуктами гидролиза сахарозы являются глюкоза и фруктоза. Проанализируем предложенные варианты:

1) фруктозы и молочной кислоты — неверно. Молочная кислота является продуктом молочнокислого брожения сахаров, а не их прямого гидролиза.

2) фруктозы и глюкозы — верно. Это именно те два моносахарида, которые образуются в результате гидролиза сахарозы.

3) глюкозы — неполный ответ. При гидролизе сахарозы образуется и глюкоза, и фруктоза. Только глюкоза образуется при гидролизе таких дисахаридов, как мальтоза или целлобиоза.

4) фруктозы — неполный ответ, так как помимо фруктозы образуется также и глюкоза.

Следовательно, гидролиз сахарозы приводит к образованию смеси фруктозы и глюкозы.

Ответ: 2) фруктозы и глюкозы.

7. Целлюлоза используется в производстве

1) взрывчатых веществ

2) волокон

3) бумаги

4) все ответы верны

Чтобы определить правильный ответ, рассмотрим каждую из предложенных областей применения целлюлозы.

Целлюлоза — это органическое соединение, самый распространённый в природе полисахарид, главная составная часть клеточных стенок растений. Её химическая формула — $(C_6H_{10}O_5)_n$.

Решение

1) взрывчатых веществ
Целлюлоза служит сырьём для производства нитроцеллюлозы (или нитроклетчатки). Путём обработки целлюлозы концентрированной азотной кислотой в присутствии серной кислоты получают её сложные эфиры. В зависимости от степени этерификации получают коллоксилин (используется в лаках и целлулоиде) или пироксилин (тринитроцеллюлоза). Пироксилин является мощным взрывчатым веществом и основой бездымного пороха. Следовательно, целлюлоза используется в производстве взрывчатых веществ.

2) волокон
Целлюлоза является основой для многих видов волокон. Натуральные волокна, такие как хлопок и лён, по своей сути являются почти чистой целлюлозой. Кроме того, из целлюлозы (чаще всего древесной) производят искусственные волокна путём химической модификации. Примерами являются вискозное, ацетатное и медно-аммиачное волокна, которые широко применяются в текстильной промышленности для изготовления тканей и других материалов.

3) бумаги
Это одно из наиболее известных и масштабных применений целлюлозы. Бумагу и картон производят из целлюлозной массы, получаемой в основном из древесины. Процесс включает механическое измельчение и химическую обработку (варку) растительного сырья для выделения целлюлозных волокон, которые затем формуются, прессуются и высушиваются для получения бумажного листа.

Поскольку целлюлоза используется в производстве взрывчатых веществ, волокон и бумаги, все три первых варианта ответа являются верными. Таким образом, наиболее полным и правильным является четвёртый вариант.

Ответ: 4) все ответы верны.

8. Укажите формулу вещества X в цепочке превращений

сахароза $\rightarrow$ X $\rightarrow$ этиловый спирт

1) $C_6H_{12}O_6$

2) $C_2H_5OH$

3) $CO_2$

4) $C_3H_6O_3$

Решение

Данная цепочка превращений описывает процесс получения этилового спирта из сахарозы путем брожения. Этот процесс можно разделить на два основных этапа.

1. Первый этап: сахароза → X.
Сахароза ($C_{12}H_{22}O_{11}$) — это дисахарид. Чтобы она могла подвергнуться брожению, ее необходимо сначала расщепить на составляющие ее моносахариды. Этот процесс называется гидролизом. В результате гидролиза сахарозы образуется смесь двух моносахаридов — глюкозы и фруктозы. Оба они имеют одинаковую молекулярную формулу $C_6H_{12}O_6$.
Уравнение реакции:
$C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \xrightarrow{H^+, t°} C_6H_{12}O_6 + C_6H_{12}O_6$
Таким образом, вещество X — это моносахарид (глюкоза или фруктоза) с формулой $C_6H_{12}O_6$.

2. Второй этап: X → этиловый спирт.
Полученный на первом этапе моносахарид $C_6H_{12}O_6$ подвергается спиртовому брожению под действием ферментов дрожжей. В результате образуется этиловый спирт ($C_2H_5OH$) и углекислый газ ($CO_2$).
Уравнение реакции:
$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2C_2H_5OH + 2CO_2$

Следовательно, промежуточным веществом X в данной цепочке является моносахарид с формулой $C_6H_{12}O_6$, что соответствует варианту ответа 1.

Ответ: 1) $C_6H_{12}O_6$

9. Верны ли утверждения?

А. Крахмал образуется в процессе фотосинтеза.

Б. Клетчатка — синоним термина «целлюлоза».

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Для выбора правильного ответа необходимо проанализировать истинность каждого утверждения.

А. Крахмал образуется в процессе фотосинтеза.

Фотосинтез — это процесс, в результате которого зелёные растения на свету синтезируют органические вещества из неорганических. Первичным продуктом фотосинтеза является моносахарид глюкоза ($C_6H_{12}O_6$), которая образуется из углекислого газа и воды. Суммарное уравнение реакции: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$. Затем растение использует глюкозу для своих нужд, а её излишки полимеризует в крахмал ($(C_6H_{10}O_5)_n$), который откладывается в клетках в качестве запасного питательного вещества. Таким образом, утверждение А верно.

Б. Клетчатка — синоним термина «целлюлоза».

Целлюлоза, также полисахарид с формулой $(C_6H_{10}O_5)_n$, является основным структурным компонентом клеточных стенок растений. В русском языке слово «клетчатка», происходящее от слова «клетка», является общепринятым и широко используемым синонимом для научного термина «целлюлоза». Хотя в диетологии понятие пищевой клетчатки (пищевых волокон) может включать и другие полисахариды (гемицеллюлозу, пектин), в общем биологическом и химическом контексте эти два термина считаются взаимозаменяемыми. Следовательно, утверждение Б также верно.

Поскольку оба утверждения, А и Б, являются верными, правильным вариантом ответа будет тот, который указывает, что верны оба утверждения.

Ответ: 3

10. При полном гидролизе целлюлозы образуется

1) сахароза

2) фруктоза

3) глюкоза

4) этанол

Решение

Целлюлоза – это полисахарид, природный полимер, макромолекулы которого состоят из остатков моносахарида β-глюкозы, соединенных между собой гликозидными связями. Общая формула целлюлозы: $(C_6H_{10}O_5)_n$.

Полный гидролиз целлюлозы представляет собой химическую реакцию ее расщепления под действием воды в присутствии катализатора (обычно сильной кислоты, например, серной) и при нагревании. В ходе этой реакции все гликозидные связи в полимерной цепи разрываются, и в качестве конечного продукта образуются молекулы мономера, из которого состояла целлюлоза.

Уравнение реакции полного гидролиза целлюлозы: $$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \xrightarrow{H^+, t^\circ} nC_6H_{12}O_6$$ Продуктом реакции является глюкоза ($C_6H_{12}O_6$).

Проанализируем предложенные варианты ответов:

1) сахароза
Сахароза ($C_{12}H_{22}O_{11}$) является дисахаридом, состоящим из остатков глюкозы и фруктозы. Она не может быть продуктом полного гидролиза целлюлозы, так как целлюлоза состоит только из остатков глюкозы.

2) фруктоза
Фруктоза ($C_6H_{12}O_6$) – это моносахарид, изомер глюкозы. Она является мономером для другого полисахарида – инулина. Продуктом гидролиза целлюлозы она не является.

3) глюкоза
Глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) – это моносахарид, который является структурной единицей (мономером) целлюлозы. Следовательно, при полном гидролизе целлюлозы образуется именно глюкоза. Этот вариант является правильным.

4) этанол
Этанол (этиловый спирт, $C_2H_5OH$) не является углеводом. Его можно получить из глюкозы в процессе спиртового брожения, но он не является продуктом гидролиза целлюлозы. Процесс получения этанола из целлюлозы включает две стадии: гидролиз целлюлозы до глюкозы, а затем брожение глюкозы.

Ответ: 3) глюкоза

11. Выберите утверждения, справедливые для глюкозы и фруктозы.

1) являются дисахаридами

2) имеют одинаковый состав молекул

3) образуются при гидролизе сахарозы

4) не растворяются в воде

5) при спиртовом брожении образуют этанол

Для того чтобы выбрать верные утверждения, проанализируем каждое из них.

1) являются дисахаридами
Это утверждение неверно. И глюкоза, и фруктоза являются моносахаридами. Их общая формула — $C_6H_{12}O_6$. Моносахариды — это простейшие углеводы, которые не подвергаются гидролизу. Дисахариды, в отличие от них, состоят из двух остатков моносахаридов и при гидролизе распадаются на них.
Ответ: Неверно.

2) имеют одинаковый состав молекул
Это утверждение верно. Как уже было сказано, и глюкоза, и фруктоза имеют одинаковую молекулярную формулу $C_6H_{12}O_6$. Это означает, что их молекулы состоят из одинакового набора атомов: 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода. Такие вещества, имеющие одинаковый состав, но разное строение молекул, называются изомерами. Глюкоза является альдегидоспиртом, а фруктоза — кетоспиртом.
Ответ: Верно.

3) образуются при гидролизе сахарозы
Это утверждение верно. Сахароза ($C_{12}H_{22}O_{11}$) — это дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и фруктозы. При нагревании с водой в присутствии кислоты или под действием фермента инвертазы сахароза гидролизуется, образуя молекулу глюкозы и молекулу фруктозы. Уравнение реакции:
$C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6$ (глюкоза) $+ C_6H_{12}O_6$ (фруктоза).
Ответ: Верно.

4) не растворяются в воде
Это утверждение неверно. В молекулах глюкозы и фруктозы содержится большое количество гидроксильных групп (-OH), которые способны образовывать водородные связи с молекулами воды. Это обуславливает их хорошую растворимость в воде. Они представляют собой бесцветные кристаллические вещества, сладкие на вкус.
Ответ: Неверно.

5) при спиртовом брожении образуют этанол
Это утверждение верно. Под действием ферментов дрожжей и глюкоза, и фруктоза способны подвергаться процессу спиртового брожения. В результате этого биохимического процесса образуются этанол (этиловый спирт) и углекислый газ. Суммарное уравнение реакции:
$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{ферменты \ дрожжей} 2C_2H_5OH + 2CO_2\uparrow$.
Ответ: Верно.

Таким образом, справедливыми для глюкозы и фруктозы являются утверждения 2, 3 и 5.