Вопрос в начале параграфа, страница 134 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Повторите качественные реакции на органические вещества.

Качественные реакции на непредельные углеводороды (алкены и алкины)

Непредельные углеводороды, содержащие двойные ($C=C$) или тройные ($C \equiv C$) связи, легко вступают в реакции присоединения. Это свойство используется для их качественного обнаружения.

1. Реакция с бромной водой ($Br_2(aq)$). При пропускании алкена или алкина через бромную воду (раствор брома в воде, имеющий желто-бурый цвет) происходит ее обесцвечивание, так как бром присоединяется по кратной связи.

Пример для этена:

$CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow CH_2Br-CH_2Br$ (1,2-дибромэтан)

Признак реакции: обесцвечивание бромной воды.

2. Реакция с раствором перманганата калия ($KMnO_4$) (реакция Вагнера). При взаимодействии непредельных соединений с водным раствором перманганата калия (фиолетового цвета) происходит его обесцвечивание и выпадение бурого осадка диоксида марганца ($MnO_2$).

Пример для этена (в нейтральной или слабощелочной среде):

$3CH_2=CH_2 + 2KMnO_4 + 4H_2O \rightarrow 3HO-CH_2-CH_2-OH + 2MnO_2 \downarrow + 2KOH$

Признак реакции: обесцвечивание фиолетового раствора и образование бурого осадка.

Ответ: Обесцвечивание бромной воды или раствора перманганата калия.

Качественная реакция на многоатомные спирты

Многоатомные спирты (например, глицерин, этиленгликоль) содержат несколько гидроксогрупп ($–OH$) у соседних атомов углерода. Они реагируют со свежеосажденным гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$) с образованием ярко-синего раствора комплексного соединения (хелата).

Гидроксид меди(II) получают реакцией обмена между раствором сульфата меди(II) и щелочи:

$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

$Cu(OH)_2$ – осадок голубого цвета.

При добавлении многоатомного спирта (например, глицерина) осадок растворяется:

$2C_3H_5(OH)_3 + Cu(OH)_2 \rightarrow$ глицерат меди(II) (раствор ярко-синего цвета) $+ 2H_2O$

Признак реакции: растворение голубого осадка $Cu(OH)_2$ и образование ярко-синего раствора.

Ответ: Взаимодействие со свежеосажденным гидроксидом меди(II) с образованием ярко-синего раствора.

Качественная реакция на фенолы

Фенолы – это соединения, в которых гидроксогруппа ($–OH$) связана непосредственно с бензольным кольцом. Качественной реакцией на фенолы является их взаимодействие с раствором хлорида железа(III) ($FeCl_3$).

В результате реакции образуется комплексное соединение фиолетового цвета. Реакция очень чувствительна.

$6C_6H_5OH + FeCl_3 \rightarrow H_3[Fe(OC_6H_5)_6] + 3HCl$

Признак реакции: появление характерного фиолетового окрашивания.

Ответ: Взаимодействие с раствором хлорида железа(III) с образованием фиолетового окрашивания.

Качественные реакции на альдегиды

Альдегиды содержат альдегидную группу ($-CHO$) и обладают выраженными восстановительными свойствами, что используется в качественных реакциях.

1. Реакция «серебряного зеркала» (с аммиачным раствором оксида серебра, реактивом Толленса $[Ag(NH_3)_2]OH$). При нагревании альдегида с реактивом Толленса серебро восстанавливается до металлического состояния и осаждается на стенках сосуда в виде блестящего зеркального налета.

$R-CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t} R-COONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_3 + H_2O$

Признак реакции: образование серебряного налета («зеркала») на стенках пробирки.

2. Реакция с гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$) при нагревании. При нагревании альдегида со свежеосажденным гидроксидом меди(II) (голубой осадок) происходит окисление альдегидной группы до карбоксильной, а медь(II) восстанавливается до оксида меди(I) ($Cu_2O$), который имеет кирпично-красный цвет.

$R-CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} R-COOH + Cu_2O \downarrow + 2H_2O$

Признак реакции: изменение цвета осадка с голубого на кирпично-красный.

Ответ: Реакция «серебряного зеркала» с реактивом Толленса или образование кирпично-красного осадка $Cu_2O$ при нагревании с $Cu(OH)_2$.

Качественные реакции на карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты содержат карбоксильную группу ($-COOH$), которая обусловливает их кислотные свойства.

1. Действие на индикаторы. Водные растворы карбоновых кислот изменяют окраску индикаторов (лакмус становится красным, метилоранж – розовым), так как диссоциируют с образованием ионов водорода ($H^+$).

$R-COOH \rightleftharpoons R-COO^- + H^+$

Признак реакции: изменение цвета индикатора.

2. Взаимодействие с карбонатами и гидрокарбонатами. Карбоновые кислоты, будучи более сильными, чем угольная кислота ($H_2CO_3$), вытесняют ее из солей (карбонатов и гидрокарбонатов). Реакция сопровождается выделением углекислого газа ($CO_2$), что наблюдается как «вскипание».

$2R-COOH + Na_2CO_3 \rightarrow 2R-COONa + H_2O + CO_2 \uparrow$

$R-COOH + NaHCO_3 \rightarrow R-COONa + H_2O + CO_2 \uparrow$

Признак реакции: выделение пузырьков газа.

Ответ: Изменение окраски индикаторов или выделение углекислого газа при реакции с карбонатами/гидрокарбонатами.

Качественные реакции на белки

Белки – это полипептиды. Для них характерны цветные реакции, позволяющие обнаружить либо пептидные связи, либо определенные аминокислотные остатки.

1. Биуретовая реакция (на пептидные связи). При добавлении к раствору белка нескольких капель раствора сульфата меди(II) ($CuSO_4$) и избытка щелочи ($NaOH$) появляется фиолетовое окрашивание. Реакция положительна для всех белков, так как доказывает наличие пептидных связей (не менее двух).

Признак реакции: появление фиолетового окрашивания.

2. Ксантопротеиновая реакция (на ароматические аминокислоты). При действии концентрированной азотной кислоты ($HNO_3$) на белок при нагревании появляется желтое окрашивание. Это происходит из-за нитрования бензольных колец в составе ароматических аминокислот (тирозин, фенилаланин, триптофан). При добавлении щелочи окраска становится оранжевой.

Признак реакции: появление желтого окрашивания при действии $HNO_3(конц.)$ и нагревании.

Ответ: Биуретовая (фиолетовое окрашивание с $CuSO_4$ в щелочной среде) и ксантопротеиновая (желтое окрашивание с $HNO_3(конц.)$) реакции.

Качественная реакция на крахмал

Крахмал является полисахаридом. Качественной реакцией на крахмал является его взаимодействие с иодом.

При добавлении к раствору или суспензии крахмала (например, крахмальному клейстеру) раствора иода (спиртового или водного раствора иода в иодиде калия) появляется характерное интенсивное синее окрашивание. Оно исчезает при нагревании и появляется вновь при охлаждении. Это связано с образованием комплекса включения, где молекулы иода располагаются внутри спиральной структуры молекулы амилозы (компонента крахмала).

Признак реакции: появление синего окрашивания.

Ответ: Взаимодействие с раствором иода с образованием синего окрашивания.

Качественные реакции на глюкозу

Глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) является альдегидоспиртом, то есть её молекула одновременно содержит альдегидную группу (в открытой форме) и несколько гидроксогрупп. Поэтому для глюкозы характерны качественные реакции как на многоатомные спирты, так и на альдегиды.

1. Реакция на многоатомный спирт. Как многоатомный спирт, глюкоза реагирует со свежеосажденным гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$) при комнатной температуре с образованием ярко-синего раствора сахарата меди(II).

2. Реакция на альдегидную группу. Как альдегид, глюкоза при нагревании восстанавливает $Cu(OH)_2$ до кирпично-красного оксида меди(I) ($Cu_2O$). Также глюкоза дает реакцию «серебряного зеркала» с реактивом Толленса.

Таким образом, с одним и тем же реактивом ($Cu(OH)_2$) можно провести две разные качественные реакции: без нагревания (на многоатомные спирты) и с нагреванием (на альдегидную группу).

Ответ: Образование ярко-синего раствора с $Cu(OH)_2$ без нагревания и образование кирпично-красного осадка $Cu_2O$ при нагревании с $Cu(OH)_2$.