Продолжение. См. № 45, 46, 47, 48/2003; Практическая работа 13.
|
| Демонстрационный опыт | Задания | Наблюдения и выводы |
|---|---|---|
| При
встряхивании и нагревании на водяной бане смеси
трех реагентов – СН3СООН (конц.), изо-С5Н11ОН
и Н2SO4 (конц.) – появляется запах
грушевой эссенции.
|
Записать две стадии реакции этерификации уксусной кислоты при действии изопентилового спирта, показав роль концентрированной Н2SO4. Отметить особенности электронной структуры реагентов (в электронно-структурной форме) | ... |
| Отделить эфир с помощью делительной воронки, добавить к нему равный объем насыщенного раствора NaCl и снова разделить в делительной воронке | Наблюдать разделение жидкостей | ... |
Примечание. Для доказательства того, что в продуктах реакции образуется вода, можно в сборник поместить немного безводного CuSO4. Белый цвет кристаллов в ходе отгонки эфира становится голубым:
| Порядок работы | Задания | Наблюдения и выводы |
|---|---|---|
| Смешать в
колбе-реакторе по 2 мл этанола, ледяной уксусной
кислоты и 0,5–1 мл Н2SO4 (конц.),
перемешать стеклянной палочкой, осторожно
понюхать. Закрыть реактор пробкой с газоотводной
трубкой-холодильником, где сверху закрепить
хлоркальциевую трубку с безводным CuSO4.
Поместить прибор в водяную баню (кипящую или
порядка 70 °С) и нагревать 5–8 мин.
После охлаждения раствора произвести пробу на запах, добавить равный объем насыщенного раствора хлорида натрия. Перелить смесь в делительную воронку и отделить эфирный слой. Сдать полученный эфир лаборанту или учителю |
Почему реакция этерификации обратима? Kакие условия способствуют смещению равновесия и увеличению скорости прямой реакции? Kаковы ощутимые признаки этой реакции? Пояснить роль Н2SO4 (конц.). Записать (постадийно) в структурной форме уравнение реакции этерификации. Kакие вещества присутствуют в образующемся растворе? Kакова роль насыщенного раствора NаСl? Что такое «высаливание»? Перечислить области практического применения сложных эфиров | ... |
Практическая работа 14.
Качественные реакции глюкозы,
сахарозы и крахмала
Цели. Закрепить представления об
особенностях состава и структуры, взаимного
влияния атомов и характерных свойств моно-, ди- и
полисахаридов на примере 
-D-глюкозы, сахарозы и крахмала.
Оборудование и реактивы. Штатив с
пробирками, стеклянная палочка, стеклянная
воронка, фильтр, водяная баня, центрифуга,
химический стакан на 50 мл (2 шт.), шпатель, железный
штатив с кольцом, санитарная склянка; NaHCO3
(кристал.), CuSO3 (кристал.), растворы глюкозы (
= 1%), крахмального
клейстера ( = 1%),
сахарозы ( = 20% и = 1%), NaOH ( = 10%),
CuSO4 ( = 5%), Н2SO4
( = 10%), [Ag(NH3)2]OH
(аммиачный р-р), Ca(OH)2 (свежеприготовленное
известковое молоко), раствор I2 в KI
(разбавленный дистиллированной водой до желтой
окраски).
Глюкоза – альдегидоспирт, ей свойственны реакции, характерные для многоатомных спиртов (образование простых и сложных эфиров, окисление и т. д.) и для альдегидов (реакция «серебряного зеркала» с аммиачным комплексом [Ag(NH3)2]OH и реакция с Cu(OH)2 в избытке щелочи, все на водяной бане). Однако с фуксинсернистой кислотой окрашивание, свойственное альдегидам, появляется лишь при длительном стоянии (постепенный сдвиг химического равновесия).
Существование веществ в нескольких, находящихся в состоянии химического равновесия изомерных формах – таутомерия (сами изомеры – таутомеры).
Сахароза (дисахарид) не обладает восстанавливающими свойствами, т.е. оба гликозидных гидроксила исходных мономеров участвуют в образовании эфирной связи и не способны переходить в нециклическую таутомерную форму альдегида и кетона. Это становится возможным при гидролизе дисахарида в кислой (рН < 7) среде на водяной бане. Сахарозе свойственны реакции многоатомных спиртов: образование ярко-синего сахарата меди(II) и осадка сахарата кальция C12H22O11•3СaO•6H2O (может быть иного состава), на чем основаны методы очистки сахара в производстве.
Характерное для крахмала синее окрашивание с раствором йода в йодиде калия (разбавленном водой) в процессе гидролиза изменяется на фиолетовое (амилодекстрины), далее на красное (эритродекстрины), и, наконец, возникающая желтая окраска йода уже не будет изменяться. Образующуюся в конечном итоге глюкозу можно обнаружить характерными качественными реакциями.
| Порядок работы | Задания | Наблюдения и выводы |
|---|---|---|
| В пробирку налить 3–4 мл 1%-го раствора глюкозы и половинный объем 10%-го раствора едкого натра. K смеси прибавить по каплям (при встряхивании) 5%-й раствор медного купороса.Смесь поместить на водяную баню, постоянно следить за изменением цветовой гаммы | Что происходит с осадком образовавшегося гидроксида меди(II)? О чем говорит изменение цвета смеси до помещения на водяную баню? Что происходит при нагревании смеси на водяной бане? Записать уравнения происходящих реакций, сделать обобщающий вывод | … |
| В чистую пробирку налить 3–4 мл аммиачного раствора оксида серебра(I), добавить 2 мл 1%-го раствора глюкозы и поместить в нагретую (70–80 °С) водяную баню. Держать 5–10 мин, после чего осмотреть пробирку. Жидкость из пробирки вылить в специальную склянку | Что собой представляет аммиачный раствор оксида серебра(I)? Что наблюдается на стенках пробирки по окончании реакции? Записать уравнения реакций образования реагента и его взаимодействия с глюкозой. Обосновать изменения, происходящие с глюкозой | … |
| В пробирке (стаканчике) к 5 мл 20%-го раствора сахарозы прибавитьпо каплям свежеприготовленное известковое молоко (при помешивании стеклянной палочкой). Всего прибавить 2,5 мл известкового молока, размешать и через несколько минут смесь отфильтровать. Фильтрат нагретьдо кипения, затем охладить | Убедиться, что плохо растворимое в воде известковое молоко растворяется в растворе сахарозы. Пояснить причину. При каких условиях фильтрат содержит сахарат кальция? Что наблюдаетсяпри нагревании, а затем при охлаждении фильтрата? Kакие промышленные методы основанына способности сахарозы образовывать растворимые сахараты кальция? | … |
| K 3–4 мл 1%-го раствора
сахарозы в пробирке прилить 0,5–1 мл 10%-го раствора
H2SO4, кипятить содержимое 1–2 мин на водяной бане. Затем 0,5 мл гидролизата отлить в другую пробирку, а весь оставшийся раствор при охлаждении нейтрализовать сухим NaHCO3 (добавлять небольшими порциями до прекращения выделения газа СО2). После нейтрализации добавить равный объем свежеприготовленного раствора 5%-го CuSO4 в избытке 10%-го раствора NaOH. Взболтать смеси и поместить на водяную баню, не прекращая наблюдения. Остаток гидролизата (0,5 мл) проверить на фруктозу реактивом Селиванова –3 мл (0,05 г резорцина в 100 мл соляной кислоты (1:1)) |
Что происходит с
дисахаридом – сахарозой – при нагревании в
кислой среде? Записать уравнение реакции в
структурной форме. Kакие способы доказательства
протекания гидролиза можно применить (назвать
реагенты и эффект)? Записать соответствующие
уравнения реакций применяемых методов. Примечание. При нагревании с соляной кислотой кетогексоза (фруктоза) превращается в гидроксиметилфурфурол:
который с резорцином образует
соединение красного цвета (водяная баня |
… |
| K 2 мл 1%-го крахмального
клейстера прибавить равный объем 5%-го раствора
CuSO4 в избытке 10%-го раствора NaOH (свежеприготовленного),
взболтать, нагреть на водяной бане. В колбу
поместить 40 мл 1%-го крахмального клейстера,
добавить 5–10 мл 10%-го раствора H2SO4,
нагревать на водяной бане. В пять-шесть пробирок
налить по 2 мл разбавленного раствора йода в йодиде калия (отметить окраску раствора). Испытание смеси на йод продолжать через каждые 1–2 мин нагревания на водяной бане (отбирать пробы раствора из колбы с крахмальным клейстером и добавлять их поочередно к раствору I2 в пробирках). После исчезновения окраски смесь кипятить еще 2–3 мин, после чего смесь охладить и нейтрализовать сухим CuSO3, взбалтывая. Профильтровать смесь и фильтрат испытать реагентом на глюкозу |
На основании строения молекулы крахмала объяснить, почему при нагревании раствора крахмала с Сu(OH)2 в избытке щелочи наблюдается только реакция многоатомного спирта, а реакции, характерной для альдегидов, нет. Что происходит с крахмалом при нагревании в кислой среде? Почему изменяется окраска гидролизата с йодом по мере нагревания на водяной бане? Составить схему ступенчатого гидролиза крахмала с промежуточным образованием декстринов, мальтозы и, наконец, глюкозы. Подтвердить свою схему экспериментально (разная окраска йода по мере гидролиза крахмала). Будет ли способен соответствующий дисахарид (мальтоза) к реакциям окисления? Ответ обосновать | … |
80 °С, 8 мин)Задание. Клетчатка со
смесью концентрированных кислот H2SO4
и HNO3 образует азотнокислые эфиры по
свободным гидроксигруппам [C6H7O2(OH)3]n.
Составить уравнения реакций образования
тринитрата целлюлозы (пироксилина), динитрата
(коллоксилина) и мононитрата. Указать их
практическую значимость и вычислить степень
этерификации (массовую долю (N)) в каждом производном.