Номер 3, страница 152 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

3. Даны растворы глюкозы и фруктозы. Как можно определить каждый из растворов? Составьте уравнения соответствующих реакций.

Решение

Глюкоза и фруктоза являются изомерами с одинаковой молекулярной формулой $C_6H_{12}O_6$. Однако они принадлежат к разным классам: глюкоза является альдоспиртом (альдогексоза), так как её молекула содержит альдегидную группу ($-CHO$), а фруктоза – кетоспиртом (кетогексоза), так как содержит кетонную группу ($>C=O$).

Это структурное различие позволяет их распознать с помощью качественных реакций на альдегидную группу. В отличие от сильных окислителей (таких как аммиачный раствор оксида серебра или гидроксид меди(II) при нагревании), которые реагируют с обоими сахарами (фруктоза в щелочной среде изомеризуется в глюкозу), мягкий окислитель, такой как бромная вода ($Br_2$), реагирует только с альдегидами.

Таким образом, чтобы различить растворы глюкозы и фруктозы, необходимо провести реакцию с бромной водой.

1. В две пробирки с исследуемыми растворами добавляем бромную воду, имеющую характерную желто-бурую окраску.
2. В пробирке, содержащей глюкозу, произойдет окисление альдегидной группы до карбоксильной, в результате чего бромная вода обесцветится. Продуктом реакции является глюконовая кислота.
3. В пробирке с фруктозой реакция не пойдет, так как кетоны не окисляются бромной водой, и окраска раствора останется без изменений.

Уравнение реакции взаимодействия глюкозы с бромной водой:

$HOCH_2-(CHOH)_4-CHO + Br_2 + H_2O \rightarrow HOCH_2-(CHOH)_4-COOH + 2HBr$

Для фруктозы реакция не протекает:

Фруктоза + $Br_2$ → реакция не идет.

Ответ: Для определения каждого из растворов следует добавить к ним бромную воду. Раствор, в котором бромная вода обесцветится, содержит глюкозу. Раствор, где окраска бромной воды не изменится, содержит фруктозу. Уравнение соответствующей реакции: $HOCH_2-(CHOH)_4-CHO \text{ (глюкоза)} + Br_2 + H_2O \rightarrow HOCH_2-(CHOH)_4-COOH \text{ (глюконовая кислота)} + 2HBr$.