Опыт 3, страница 163 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Опыт 3. Выданы пробирки с растворами: а) глицерина; б) альдегида; в) глюкозы. При помощи одних и тех же реактивов определите каждое вещество. Напишите уравнения проделанных реакций.

Для определения каждого из веществ (глицерина, альдегида и глюкозы) можно использовать один и тот же реактив — свежеосажденный гидроксид меди(II), $Cu(OH)_2$. Его получают, смешивая раствор сульфата меди(II) ($CuSO_4$) и раствор щелочи (например, $NaOH$). Определение проводят в два этапа: сначала наблюдают реакцию при комнатной температуре, а затем при нагревании.

Решение

Эксперимент по распознаванию веществ проводится следующим образом: в три пробирки с исследуемыми растворами добавляют по несколько капель раствора $CuSO_4$ и избыток раствора $NaOH$. В каждой пробирке образуется голубой осадок $Cu(OH)_2$. Далее наблюдают за изменениями при комнатной температуре и при последующем нагревании.

а) глицерина

Глицерин является многоатомным спиртом. При добавлении к нему гидроксида меди(II) при комнатной температуре голубой осадок растворяется, образуя прозрачный раствор ярко-синего цвета — глицерат меди(II). Это отличает глицерин от альдегида. При последующем нагревании этого раствора видимых изменений не происходит, в отличие от глюкозы. Таким образом, глицерин идентифицируется по образованию синего раствора, который устойчив к нагреванию.

Уравнение реакции образования глицерата меди(II):

$2C_3H_5(OH)_3 + Cu(OH)_2 \rightarrow \text{растворимый глицерат меди(II) (ярко-синий раствор)} + 2H_2O$

Ответ: Глицерин определяется по образованию ярко-синего раствора с гидроксидом меди(II) при комнатной температуре и отсутствию образования красного осадка при последующем нагревании.

б) альдегида

Альдегид, в отличие от глицерина и глюкозы, не содержит соседних гидроксогрупп, поэтому при комнатной температуре он не реагирует с гидроксидом меди(II), и голубой осадок не растворяется. Это позволяет сразу отличить альдегид от двух других веществ. При нагревании пробирки с альдегидом и $Cu(OH)_2$ происходит окислительно-восстановительная реакция: альдегид окисляется до карбоновой кислоты, а медь(II) восстанавливается до оксида меди(I), который выпадает в виде кирпично-красного осадка.

Уравнение реакции окисления альдегида (в общем виде):

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

Ответ: Альдегид определяется по отсутствию реакции с гидроксидом меди(II) при комнатной температуре и образованию кирпично-красного осадка $Cu_2O$ при нагревании.

в) глюкозы

Глюкоза обладает двойственной химической природой: она является одновременно и многоатомным спиртом, и альдегидом (в открытой форме). Поэтому она будет проявлять свойства обоих классов соединений. Как многоатомный спирт, глюкоза при комнатной температуре растворяет осадок $Cu(OH)_2$, образуя ярко-синий раствор сахарата меди(II), так же как и глицерин. Однако, в отличие от глицерина, при нагревании этого синего раствора альдегидная группа глюкозы вступает в реакцию, восстанавливая медь(II) до оксида меди(I) ($Cu_2O$), что приводит к выпадению кирпично-красного осадка.

Уравнения реакций для глюкозы:

1. При комнатной температуре (как многоатомный спирт):

$2C_6H_{12}O_6 + Cu(OH)_2 \rightarrow \text{растворимый сахарат меди(II) (ярко-синий раствор)} + 2H_2O$

2. При нагревании (как альдегид):

$HOCH_2(CHOH)_4CHo + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} HOCH_2(CHOH)_4COOH \text{ (глюконовая кислота)} + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

Ответ: Глюкоза определяется по образованию ярко-синего раствора с гидроксидом меди(II) при комнатной температуре и последующему выпадению кирпично-красного осадка $Cu_2O$ из этого раствора при нагревании.