Страница 93 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. Сахар крови — это

1) фруктоза

2) глюкоза

3) сахароза

4) крахмал

Решение
Термин «сахар крови» используется для обозначения концентрации глюкозы в крови. Глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) — это моносахарид, который является главным источником энергии для клеток организма, в особенности для клеток головного мозга. Уровень глюкозы в крови строго регулируется гормональной системой (в частности, инсулином и глюкагоном) для поддержания гомеостаза.

Давайте разберем предложенные варианты:
1) фруктоза — это фруктовый сахар, который также является моносахаридом. После всасывания в кровь она в основном направляется в печень для дальнейшего метаболизма, где может превращаться в глюкозу. Однако под «сахаром крови» подразумевают именно глюкозу.
2) глюкоза — это основной транспортный сахар в крови всех высших животных. Именно ее уровень измеряют при анализе крови на сахар, и она является непосредственным источником энергии для клеточного дыхания. Следовательно, это правильный ответ.
3) сахароза — это дисахарид, известный как столовый сахар. Он состоит из остатков глюкозы и фруктозы. В пищеварительном тракте сахароза расщепляется на эти два моносахарида, и только после этого они всасываются в кровь.
4) крахмал — это полисахарид, который является запасным углеводом у растений. В организме человека он расщепляется ферментами до глюкозы в ходе пищеварения.

Таким образом, из всех перечисленных веществ именно глюкоза является тем, что в медицине и биологии называют «сахаром крови».

Ответ: 2) глюкоза.

6. Некоторое вещество с гидроксидом меди(II) образует ярко-синий раствор, а при дальнейшем нагревании — красный осадок. Это вещество

1) сахароза

2) фруктоза

3) сорбит

4) глюкоза

В условии задачи описаны две последовательные качественные реакции, анализ которых позволяет определить искомое вещество.

Первая стадия — образование ярко-синего раствора при взаимодействии с гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$). Эта реакция является качественной на многоатомные спирты, у которых гидроксильные группы (–OH) расположены у соседних атомов углерода. Все предложенные вещества — сахароза, фруктоза, сорбит и глюкоза — являются многоатомными спиртами, поэтому все они образуют с $Cu(OH)_2$ растворимый комплекс ярко-синего цвета. Следовательно, на основании первой стадии сделать однозначный выбор невозможно.

Вторая стадия — образование красного осадка при дальнейшем нагревании. Это качественная реакция на альдегидную группу (–CHO). Вещества, содержащие такую группу (или способные ее образовывать в условиях реакции), называются восстанавливающими. При нагревании они окисляются, а ион меди(II) ($Cu^{2+}$) восстанавливается до оксида меди(I) ($Cu_2O$), который представляет собой нерастворимое вещество красного цвета. Проанализируем предложенные варианты с этой точки зрения.

1) сахароза. Сахароза является невосстанавливающим дисахаридом. В ее молекуле нет свободной альдегидной группы, поэтому она не вступает в реакцию окисления с $Cu(OH)_2$ при нагревании. Этот вариант не подходит.

2) фруктоза. Фруктоза — это кетоза (содержит кето-группу). В щелочной среде, создаваемой реагентом, фруктоза способна изомеризоваться в альдозы (глюкозу и маннозу), которые содержат альдегидную группу. Поэтому фруктоза является восстанавливающим сахаром и дает красный осадок при нагревании, то есть соответствует условию.

3) сорбит. Сорбит — это шестиатомный спирт, продукт восстановления глюкозы. В его молекуле отсутствуют карбонильные (альдегидная или кетонная) группы, поэтому он не может окисляться и не дает красного осадка. Этот вариант не подходит.

4) глюкоза. Глюкоза — это альдоза (содержит альдегидную группу в своей ациклической форме). Она является классическим примером восстанавливающего сахара и напрямую вступает в реакцию окисления с гидроксидом меди(II) при нагревании, образуя красный осадок $Cu_2O$. Уравнение реакции:
$CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CH_2OH(CHOH)_4COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$
Этот вариант полностью соответствует условию.

Таким образом, оба вещества — и глюкоза, и фруктоза — удовлетворяют обоим условиям задачи. Однако глюкоза является альдозой и вступает в реакцию напрямую, в то время как кетоза-фруктоза реагирует опосредованно, через изомеризацию. В тестовых заданиях с единственным выбором глюкоза считается наиболее точным и классическим ответом, поскольку она непосредственно содержит альдегидную группу.

Ответ: 4) глюкоза

7. Укажите вещество X в цепочке превращений

$ \text{сахароза} \rightarrow \text{X} \rightarrow \text{глюконовая кислота} $

1) фруктоза

2) глюкоза

3) молочная кислота

4) этанол

Решение

Рассмотрим предложенную цепочку химических превращений:

сахароза $\rightarrow$ X $\rightarrow$ глюконовая кислота

Первый этап — это превращение сахарозы в вещество X. Сахароза ($C_{12}H_{22}O_{11}$) является дисахаридом. При гидролизе в присутствии кислоты или ферментов сахароза распадается на два моносахарида: глюкозу и фруктозу.

Уравнение реакции гидролиза сахарозы:

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

Таким образом, вещество X является одним из продуктов гидролиза — глюкозой или фруктозой. Чтобы определить, какое именно это вещество, рассмотрим второй этап цепочки.

Второй этап — это превращение вещества X в глюконовую кислоту. Глюконовая кислота ($C_6H_{12}O_7$) образуется при окислении альдегидной группы ($-CHO$) глюкозы. Глюкоза является альдогексозой, то есть содержит альдегидную группу, и легко окисляется до соответствующей карбоновой кислоты.

Например, реакция с аммиачным раствором оксида серебра (реактивом Толленса):

$CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \rightarrow CH_2OH(CHOH)_4COONH_4 + 2Ag\downarrow + 3NH_3 + H_2O$

Полученный аммоний глюконат затем переводят в глюконовую кислоту.

Фруктоза, в свою очередь, является кетогексозой (содержит кетонную группу). Кетоны в мягких условиях не окисляются с сохранением углеродного скелета. Следовательно, из фруктозы невозможно получить глюконовую кислоту в одну стадию таким путем.

Таким образом, веществом X в данной цепочке является глюкоза.

Ответ: 2) глюкоза.

8. Раствор крахмала от раствора мыла можно отличить с помощью

1) щёлочи

2) иода

3) сульфата меди(II)

4) хлорида железа(III)

Чтобы различить раствор крахмала и раствор мыла, необходимо найти вещество (реагент), которое будет вступать в характерную, визуально наблюдаемую реакцию с одним из растворов, но не будет реагировать схожим образом с другим.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) щёлочи
Раствор мыла уже имеет щелочную среду из-за гидролиза анионов жирных кислот ($RCOO^- + H_2O \rightleftharpoons RCOOH + OH^-$). Добавление щёлочи просто увеличит pH раствора, но не вызовет заметного визуального эффекта. Раствор крахмала со щёлочью при комнатной температуре также не вступает в реакцию с видимыми изменениями. Следовательно, щёлочь не подходит для различения этих растворов.

2) иода
Взаимодействие с иодом (обычно в виде раствора Люголя) является классической качественной реакцией на крахмал. Крахмал, а точнее его компонент амилоза, имеет спиральную структуру, в которую встраиваются молекулы иода. Это приводит к образованию комплекса включения, имеющего интенсивную сине-фиолетовую окраску. Раствор мыла с иодом такой реакции не даёт, он лишь окрасится в светло-коричневый цвет, свойственный самому раствору иода. Эта чёткая и специфическая реакция позволяет легко отличить крахмал.

3) сульфата меди(II)
Растворимые соли меди(II), такие как $CuSO_4$, реагируют с растворами мыла (растворимыми солями высших жирных кислот), образуя нерастворимый осадок соответствующей соли меди, например, стеарата меди(II) сине-зелёного цвета: $2C_{17}H_{35}COONa + CuSO_4 \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2Cu{\downarrow} + Na_2SO_4$. С раствором крахмала видимой реакции не будет. Таким образом, этот реагент можно использовать, но он характеризует общее свойство мыла образовывать осадки с солями тяжелых металлов.

4) хлорида железа(III)
Аналогично сульфату меди(II), хлорид железа(III) ($FeCl_3$) будет реагировать с мылом с образованием нерастворимого осадка стеарата железа(III) бурого цвета ($3RCOONa + FeCl_3 \rightarrow (RCOO)_3Fe{\downarrow} + 3NaCl$). С крахмалом реакции не будет. Этот способ также позволяет различить растворы.

Сравнивая все варианты, наиболее специфичным, известным и однозначным методом является использование иода, так как он даёт уникальную цветную реакцию именно с крахмалом.

Ответ: 2

9. Верны ли утверждения?

А. Молекула сахарозы состоит из остатков молекул глюкозы и фруктозы.

Б. Целлофан — это полимерный материал на основе целлюлозы.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Для определения правильного варианта ответа необходимо проанализировать каждое из предложенных утверждений.

А. Молекула сахарозы состоит из остатков молекул глюкозы и фруктозы.

Сахароза, или обычный сахар, с химической формулой $C_{12}H_{22}O_{11}$ относится к классу дисахаридов. Молекула сахарозы образована двумя моносахаридными остатками: α-глюкозы и β-фруктозы, которые соединены между собой гликозидной связью. При гидролизе (реакции с водой) в присутствии кислоты или ферментов сахароза распадается на глюкозу и фруктозу. Таким образом, данное утверждение является верным.

Б. Целлофан — это полимерный материал на основе целлюлозы.

Целлюлоза, с общей формулой $(C_6H_{10}O_5)_n$, является природным полимером (полисахаридом), составляющим основу клеточных стенок растений. Целлофан представляет собой тонкую прозрачную плёнку, которую получают путём химической переработки целлюлозы (например, из древесины или хлопка). Процесс включает получение вязкого раствора (вискозы) и его последующую регенерацию в виде плёнки. Следовательно, целлофан — это искусственный полимерный материал, произведенный на основе природного полимера целлюлозы. Данное утверждение также является верным.

Поскольку оба утверждения (А и Б) верны, правильным является вариант ответа, утверждающий, что верны оба утверждения.

Ответ: 3

10. Укажите пищевой продукт, не содержащий углеводов.

1) молоко

2) хлеб

3) кофе

4) сахар

Для того чтобы определить, какой из продуктов не содержит углеводов, необходимо рассмотреть химический состав каждого из них.

1) молоко

Молоко содержит в своем составе молочный сахар — лактозу. Лактоза ($C_{12}H_{22}O_{11}$) является углеводом из группы дисахаридов. Содержание углеводов в коровьем молоке составляет примерно 4,8 г на 100 г продукта. Таким образом, молоко содержит углеводы.

2) хлеб

Основным компонентом муки, из которой делают хлеб, является крахмал. Крахмал (с общей формулой $(C_6H_{10}O_5)_n$) — это сложный углевод (полисахарид). Хлеб является продуктом с высоким содержанием углеводов (в среднем 40–50 г на 100 г).

3) кофе

Речь идет о напитке кофе без добавок (сахара, молока, сливок). Сами по себе кофейные зерна содержат углеводы, но в процессе обжарки и заваривания в готовый напиток переходит их ничтожно малое количество. Черный кофе практически не содержит белков, жиров и углеводов, его пищевая ценность близка к нулю. Следовательно, из представленных вариантов это единственный продукт, который можно считать не содержащим углеводы.

4) сахар

Пищевой сахар (сахароза, $C_{12}H_{22}O_{11}$) является практически чистым углеводом. Содержание углеводов в сахаре приближается к 100%. Этот продукт является концентрированным источником углеводов.

Таким образом, проанализировав все варианты, можно сделать вывод, что напиток кофе (без добавок) является продуктом, не содержащим углеводов в значимых количествах.

Ответ: 3

11. В отличие от целлюлозы крахмал

1) является природным полимером

2) не гидролизуется

3) образуется в процессе фотосинтеза

4) является основным углеводом пищи

5) вступает в качественную реакцию с иодом

1) является природным полимером

И крахмал, и целлюлоза являются природными полимерами (полисахаридами). Оба вещества синтезируются растениями. Крахмал служит запасным питательным веществом, а целлюлоза является основным структурным компонентом клеточных стенок растений. Их общая химическая формула — $(C_6H_{10}O_5)_n$. Поскольку оба вещества — природные полимеры, это их общее свойство, а не отличительный признак.

Ответ: утверждение неверно.

2) не гидролизуется

Утверждение ложно. Оба полисахарида способны к гидролизу — реакции расщепления при взаимодействии с водой в присутствии катализаторов (кислот или ферментов). Конечным продуктом полного гидролиза как крахмала, так и целлюлозы является мономер глюкоза. Уравнение реакции в общем виде: $(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \rightarrow nC_6H_{12}O_6$. Существенное различие состоит в том, что крахмал гидролизуется гораздо легче (например, в пищеварительном тракте человека), в то время как для гидролиза целлюлозы требуются значительно более жесткие условия или специфические ферменты, отсутствующие у многих организмов.

Ответ: утверждение неверно.

3) образуется в процессе фотосинтеза

В процессе фотосинтеза растения синтезируют глюкозу. Эта глюкоза используется для различных нужд, в том числе для запасания энергии. Крахмал является основной формой, в которой растения запасают энергию, и его синтез тесно связан с процессом фотосинтеза (он накапливается в хлоропластах). Целлюлоза также синтезируется из глюкозы, полученной в результате фотосинтеза, однако она выполняет строительную (структурную) функцию, образуя клеточные стенки, и не является запасающим веществом. Таким образом, образование в качестве запасного продукта фотосинтеза — характерная черта именно крахмала.

Ответ: утверждение верно.

4) является основным углеводом пищи

Для человека и многих всеядных животных крахмал — это основной источник углеводов в пище. Продукты, богатые крахмалом (зерновые, картофель), составляют основу рациона. Ферменты пищеварительной системы человека способны расщеплять крахмал до глюкозы, которая усваивается организмом как источник энергии. Целлюлоза (клетчатка) не переваривается и не усваивается организмом человека, так как в нем нет необходимых для этого ферментов. Она проходит через пищеварительный тракт, выполняя роль пищевых волокон.

Ответ: утверждение верно.

5) вступает в качественную реакцию с иодом

Это классический химический способ отличить крахмал. При добавлении раствора иода к крахмалу наблюдается интенсивное сине-фиолетовое окрашивание. Это происходит потому, что одна из фракций крахмала, амилоза, имеет спиралевидную структуру молекулы, в полость которой могут встраиваться молекулы иода, образуя так называемый комплекс включения. Молекулы целлюлозы имеют линейное строение и плотно упакованы, поэтому они не могут образовывать такой комплекс. Реакция целлюлозы с иодом не дает характерного окрашивания.

Ответ: утверждение верно.