Страница 155 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Лабораторный опыт. Взаимодействие сахарозы с гидроксидом кальция

1) Насыпьте в пробирку 1 г сахарозы и прилейте 5 мл воды. К полученному раствору, непрерывно взбалтывая, добавляйте по каплям свежеприготовленную суспензию, в которой массовая доля $Ca(OH)_2$ равна $0,1-0,15$, до образования осадка. Это свидетельствует о том, что гидроксид кальция содержится в избытке.

2) Примерно через 5 мин полученную смесь отфильтруйте. Немного фильтрата налейте в пробирку и через стеклянную трубку продолжительное время продувайте в него выдыхаемый воздух.

Почему для опыта требовалось брать свежеприготовленную суспензию гидроксида кальция?

• На основании опыта сделайте вывод о растворимости сахарата кальция.

• Почему при продувании воздуха через раствор сахарата кальция вначале образовался осадок, а затем он растворился?

• Составьте уравнения соответствующих реакций.

Почему для опыта требовалось брать свежеприготовленную суспензию гидроксида кальция?
Гидроксид кальция $Ca(OH)_2$ является щелочью и активно реагирует с углекислым газом $CO_2$, содержащимся в воздухе. В результате этой реакции образуется нерастворимый в воде карбонат кальция $CaCO_3$ (мел) по уравнению: $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$. Если использовать суспензию, которая хранилась некоторое время на воздухе, она уже будет содержать примесь карбоната кальция. Это вещество не вступает в реакцию с сахарозой и будет мешать проведению эксперимента, искажая наблюдения и результаты. Использование свежеприготовленной суспензии гарантирует, что в реакции участвует именно гидроксид кальция.
Ответ: Свежеприготовленную суспензию гидроксида кальция используют для того, чтобы избежать его взаимодействия с углекислым газом из воздуха, в результате которого образуется побочный продукт — карбонат кальция, мешающий проведению опыта.

На основании опыта сделайте вывод о растворимости сахарата кальция.
В ходе эксперимента после смешивания раствора сахарозы с суспензией гидроксида кальция и протекания реакции полученную смесь отфильтровали. Фильтрация — это процесс отделения нерастворимых твердых частиц от жидкости. В данном случае нерастворимым был избыток гидроксида кальция. Жидкость, прошедшая через фильтр (фильтрат), содержит продукт реакции — сахарат кальция. Тот факт, что дальнейшие манипуляции проводятся именно с фильтратом, доказывает, что сахарат кальция растворим в воде.
Ответ: Сахарат кальция является растворимым в воде соединением.

Почему при продувании воздуха через раствор сахарата кальция вначале образовался осадок, а затем он растворился?
Выдыхаемый человеком воздух содержит повышенную концентрацию углекислого газа $CO_2$. При продувании этого воздуха через раствор сахарата кальция происходят две последовательные реакции.
1. Образование осадка: Углекислый газ, растворяясь в воде, образует угольную кислоту $H_2CO_3$. Эта кислота является более сильной, чем сахароза (проявляющая кислотные свойства в составе сахарата), и вытесняет ее из соли. В результате образуется нерастворимый в воде карбонат кальция $CaCO_3$, который выпадает в виде белого осадка.
2. Растворение осадка: При дальнейшем (продолжительном) продувании воздуха, то есть в условиях избытка углекислого газа, карбонат кальция $CaCO_3$ вступает в реакцию с водой и $CO_2$. В результате образуется гидрокарбонат кальция $Ca(HCO_3)_2$, который, в отличие от карбоната, хорошо растворим в воде. Это и приводит к растворению ранее выпавшего осадка.
Ответ: Осадок образуется из-за реакции сахарата кальция с углекислым газом с образованием нерастворимого карбоната кальция. Затем этот осадок растворяется из-за реакции с избытком углекислого газа и водой с образованием растворимого гидрокарбоната кальция.

Составьте уравнения соответствующих реакций.
Реакции, протекающие в ходе эксперимента:
1. Образование растворимого сахарата кальция при взаимодействии сахарозы с гидроксидом кальция:
$C_{12}H_{22}O_{11} + Ca(OH)_2 \rightarrow C_{12}H_{22}O_{11} \cdot CaO + H_2O$
2. Образование осадка карбоната кальция при продувании углекислого газа через раствор сахарата кальция:
$C_{12}H_{22}O_{11} \cdot CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + C_{12}H_{22}O_{11}$
3. Растворение осадка карбоната кальция в избытке углекислого газа:
$CaCO_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$
Ответ:
$C_{12}H_{22}O_{11} \cdot CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + C_{12}H_{22}O_{11}$
$CaCO_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$