Лабораторная работа №7, страница 106, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

Химические свойства глюкозы как альдегидоспирта. Качественная реакция на крахмал

Реактивы: 10%-ный раствор глюкозы, аммиачный раствор оксида серебра, вода, раствор формалина, растворы гидроксида натрия, сульфата меди (ІІ), крахмал, спиртовый раствор йода, раствор йодида калия.

Химическая посуда и лабораторное оборудование: пробирки, штатив для пробирок, стакан, спиртовка.

Техника безопасности.

Требуется соблюдение правил работы с растворами кислот, щелочей и нагревательными приборами.

Ход работы

Опыт 1. Взаимодействие глюкозы с оксидом серебра (І)

Налейте в пробирку 1 мл аммиачного раствора оксида серебра (І) и добавьте 1—1,5 мл 10%-го раствора глюкозы. Нагрейте смесь осторожно над пламенем спиртовки. Нагрев должен быть равномерным и медленным. На стенках пробирки должен образоваться осадок металлического серебра.

Вопросы и задания:

1. Объясните наблюдаемое явление.

2. Напишите уравнение реакции.

Опыт 2. Окисление метаналя гидроксидом меди (ІІ)

В пробирку налейте 1 мл сульфата меди (II) и 1 мл раствора гидроксида натрия. К образовавшемуся осадку прилейте 1—2 мл разбавленного водой формалина и смесь нагрейте.

Вопросы и задания:

1. Что образуется при окислении альдегидов? Как можно отличить альдегиды от других органических веществ?

2. Почему при взаимодействии альдегидов с гидроксидом меди (ІІ) появляется желтый, а затем красный осадок?

3. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Опыт 3. Взаимодействие крахмала с йодом

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. Полученный клейстер разбавьте холодной водой (1:20) и разлейте его по 3—5 мл в две пробирки. В первую пробирку добавьте немного спиртового раствора йода, а в другую — йодида калия. Что наблюдаете?

Вопросы и задания:

Почему синее окрашивание появилось только в первой пробирке? Объясните наблюдаемое явление.

Опыт 1. Взаимодействие глюкозы с оксидом серебра (I)

1. Объясните наблюдаемое явление.

Наблюдаемое явление — образование осадка металлического серебра на стенках пробирки, известное как реакция «серебряного зеркала». Это качественная реакция на альдегидную группу. Молекула глюкозы, являясь альдегидоспиртом, содержит в своей ациклической форме альдегидную группу (-CHO). В ходе реакции аммиачный раствор оксида серебра(I) (реактив Толленса), который является слабым окислителем, окисляет альдегидную группу глюкозы до карбоксильной группы (-COOH). Продуктом окисления глюкозы является глюконовая кислота, которая в аммиачной среде образует свою аммонийную соль (глюконат аммония). При этом ионы серебра $Ag^+$ из аммиачного комплекса $[Ag(NH_3)_2]^+$ восстанавливаются до металлического серебра $Ag^0$, которое и осаждается на стенках пробирки в виде блестящего налета.

Ответ: Наблюдается реакция «серебряного зеркала» — качественная реакция на альдегидную группу глюкозы. Глюкоза окисляется до глюконовой кислоты (в виде соли), а серебро(I) восстанавливается до металлического серебра, образуя зеркальный налет.

2. Напишите уравнение реакции.

Реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра (реактивом Толленса $[Ag(NH_3)_2]OH$) при нагревании. Альдегидная группа глюкозы окисляется, а серебро восстанавливается.

Ответ: $CH_2OH(CHOH)_4CHo + 2[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t} CH_2OH(CHOH)_4COONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_3 \uparrow + H_2O$

Опыт 2. Окисление метаналя гидроксидом меди (II)

1. Что образуется при окислении альдегидов? Как можно отличить альдегиды от других органических веществ?

При окислении альдегидов образуются карбоновые кислоты с тем же числом атомов углерода в молекуле. Отличить альдегиды от других классов органических соединений (например, кетонов, спиртов) можно с помощью качественных реакций с мягкими окислителями. К таким реакциям относятся реакция «серебряного зеркала» с аммиачным раствором оксида серебра(I) (появление серебряного налета) и реакция со свежеосажденным гидроксидом меди(II) $Cu(OH)_2$ при нагревании. В последнем случае наблюдается изменение цвета осадка с голубого на красный, что свидетельствует о наличии альдегидной группы. Кетоны в этих условиях, как правило, не окисляются.

Ответ: При окислении альдегидов образуются карбоновые кислоты. Отличить альдегиды можно с помощью качественных реакций, например, с гидроксидом меди(II) при нагревании (появление красного осадка $Cu_2O$) или с реактивом Толленса (образование «серебряного зеркала»).

2. Почему при взаимодействии альдегидов с гидроксидом меди (II) появляется желтый, а затем красный осадок?

При нагревании альдегида с голубым осадком гидроксида меди(II) $Cu(OH)_2$ происходит окислительно-восстановительная реакция. Ионы меди $Cu^{2+}$ восстанавливаются до ионов $Cu^{+}$. Сначала образуется гидроксид меди(I) $CuOH$ — осадок желтого цвета. Это соединение неустойчиво и при дальнейшем нагревании практически сразу разлагается (дегидратирует) с образованием оксида меди(I) $Cu_2O$ — осадка кирпично-красного или красного цвета.

Ответ: Появление желтого осадка обусловлено образованием неустойчивого гидроксида меди(I) ($CuOH$), который при нагревании разлагается до красного оксида меди(I) ($Cu_2O$).

3. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Сначала при смешивании растворов сульфата меди(II) и гидроксида натрия образуется голубой осадок гидроксида меди(II):

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

Затем при нагревании с метаналем (формальдегидом) гидроксид меди(II) окисляет его до муравьиной кислоты (которая в щелочной среде образует формиат натрия), а сам восстанавливается до гидроксида меди(I), который затем разлагается до оксида меди(I):

$HCHo + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} HCOOH + 2CuOH \downarrow + H_2O$

$2CuOH \xrightarrow{t} Cu_2o \downarrow + H_2O$

Суммарное уравнение реакции метаналя с гидроксидом меди(II):

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

$HCHo + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} HCOOH + Cu_2o \downarrow + 2H_2O$

Опыт 3. Взаимодействие крахмала с йодом

Почему синее окрашивание появилось только в первой пробирке? Объясните наблюдаемое явление.

Синее окрашивание появилось только в первой пробирке, потому что в нее был добавлен спиртовой раствор йода, содержащий молекулярный йод ($I_2$). Во вторую пробирку добавили раствор йодида калия, который содержит только ионы йода ($I^-$), а не молекулярный йод.

Наблюдаемое явление — это качественная реакция на крахмал. Крахмал состоит из полисахаридов амилозы и амилопектина. Молекулы амилозы имеют спиральную структуру. Молекулы йода $I_2$ способны встраиваться внутрь этих спиралей, образуя так называемое соединение включения (клатрат). В результате этого взаимодействия изменяется электронная структура молекул йода, что приводит к появлению интенсивного сине-фиолетового окрашивания. Йодид-ионы ($I^-$) не способны образовывать такой комплекс, поэтому во второй пробирке окрашивание не наблюдается.

Ответ: Синее окрашивание — это результат образования комплекса включения между молекулярным йодом ($I_2$) и спиралевидными молекулами амилозы (компонента крахмала). В первой пробирке был добавлен раствор, содержащий молекулярный йод, а во второй — раствор йодида калия, содержащий йодид-ионы ($I^-$), которые не образуют такого комплекса.