Страница 159 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Лабораторный опыт. Приготовление крахмального клейстера и взаимодействие крахмала с иодом

1) Налейте в пробирку 4-5 мл воды, добавьте немного крахмала и встряхните смесь. Образующуюся суспензию понемногу вливайте в пробирку с кипящей водой, постоянно взбалтывая раствор.

2) Полученный клейстер разбавьте холодной водой $(1 : 20)$ и разлейте его по 3-5 мл в две пробирки. В одну пробирку добавьте немного раствора иода в спирте, а в другую — раствор иодида калия.

• Почему синее окрашивание появилось только в первой пробирке?

Почему синее окрашивание появилось только в первой пробирке?

Синее окрашивание является качественной реакцией на крахмал, которая происходит при его взаимодействии с молекулярным иодом ($I_2$). Чтобы понять, почему окрашивание появилось только в первой пробирке, необходимо проанализировать состав веществ, добавленных в каждую из них.

Крахмал состоит из двух полисахаридов: амилозы и амилопектина. Молекулы амилозы имеют спиральную структуру. Именно с этой структурой и связано появление синего цвета.

• В первую пробирку с крахмальным клейстером добавили спиртовой раствор иода. Этот раствор содержит молекулярный иод ($I_2$). Молекулы иода встраиваются внутрь спирали амилозы, образуя так называемое соединение включения, или клатрат. Этот комплекс поглощает свет в желто-красной части спектра, из-за чего раствор приобретает характерный интенсивный сине-фиолетовый цвет.
• Во вторую пробирку добавили раствор иодида калия ($KI$). Иодид калия является солью и в водном растворе диссоциирует на ионы калия ($K^+$) и иодид-ионы ($I^-$): $$ KI \rightleftharpoons K^+ + I^- $$ В этом растворе отсутствует молекулярный иод ($I_2$), который необходим для образования окрашенного комплекса с крахмалом. Сами по себе иодид-ионы ($I^-$) не могут встроиться в спираль амилозы и вызвать изменение цвета.

Таким образом, реакция произошла только в первой пробирке, так как только там присутствовал необходимый для этого реагент — молекулярный иод.

Ответ: Синее окрашивание появилось только в первой пробирке, потому что для качественной реакции на крахмал необходим молекулярный иод ($I_2$), который содержался в спиртовом растворе, добавленном в первую пробирку. Во вторую пробирку был добавлен раствор иодида калия ($KI$), который содержит иодид-ионы ($I^-$), но не содержит молекулярного иода, поэтому характерная реакция не произошла.

Лабораторный опыт. Гидролиз крахмала

1) В пробирку налейте 2 мл крахмального клейстера, добавьте 6 мл воды и осторожно прилейте 0,5–1 мл раствора серной кислоты.

2) Кипятите смесь в течение 5 мин, затем нейтрализуйте её раствором гидроксида натрия и добавьте немного свежеприготовленного осадка гидроксида меди(II). Содержимое пробирки вновь нагрейте.

• Что происходит с крахмалом при его нагревании в присутствии серной кислоты?

• О чём свидетельствует появление осадка жёлтого и красно-го цвета? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Что происходит с крахмалом при его нагревании в присутствии серной кислоты?

При нагревании крахмального клейстера с водой в присутствии серной кислоты происходит гидролиз крахмала. Крахмал является природным полимером (полисахаридом), макромолекулы которого состоят из остатков глюкозы. Серная кислота в этой реакции выступает в роли катализатора, ускоряя процесс расщепления длинных полисахаридных цепей. В результате гидролиза крахмал последовательно расщепляется до более простых углеводов: сначала до декстринов (фрагментов с меньшей молекулярной массой), затем до дисахарида мальтозы и, в конечном итоге, до моносахарида — глюкозы. Это можно представить суммарным уравнением:

$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \xrightarrow{H_2SO_4, t} nC_6H_{12}O_6$

Таким образом, в пробирке образуется раствор глюкозы.

Ответ: При нагревании в присутствии серной кислоты происходит каталитический гидролиз крахмала, в результате которого образуется глюкоза.

О чём свидетельствует появление осадка жёлтого и красного цвета? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Появление осадка жёлтого, а затем красного цвета свидетельствует о протекании качественной реакции на альдегиды (в данном случае на глюкозу, которая является альдегидоспиртом). Это доказывает, что в результате гидролиза крахмала образовалась глюкоза.

Процесс протекает в несколько стадий:

1. Нейтрализация серной кислоты, использованной в качестве катализатора, раствором гидроксида натрия. Это необходимо, так как последующая реакция требует щелочной среды.

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

2. При добавлении свежеприготовленного гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$) и последующем нагревании, глюкоза окисляется. Её альдегидная группа ($-CHO$) окисляется до карбоксильной группы ($-COOH$), образуя глюконовую кислоту. При этом медь(II) в составе гидроксида меди(II) (синий осадок) восстанавливается до меди(I).

Сначала образуется неустойчивый гидроксид меди(I) ($CuOH$) — осадок жёлтого цвета. При дальнейшем нагревании он разлагается на оксид меди(I) ($Cu_2O$) — осадок кирпично-красного цвета — и воду.

Суммарное уравнение реакции окисления глюкозы гидроксидом меди(II):

$CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CH_2OH(CHOH)_4COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

Ответ: Появление осадка жёлтого (гидроксид меди(I)) и красного (оксид меди(I)) цвета свидетельствует о том, что в растворе присутствует глюкоза, которая образовалась в результате гидролиза крахмала. Уравнения реакций:
1. Нейтрализация: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$
2. Окисление глюкозы: $CH_2OH(CHOH)_4CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CH_2OH(CHOH)_4COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$