Вправа 1. Поясніть класифікацію вуглеводів, їх утворення та поширення в природі.
Вуглеводи поділяються на моносахариди, дисахариди, полісахариди.
Молекули дисахаридів складаються із двох, а полісахаридів — з великої кількості залишків молекул моносахаридів.
Глюкоза (моносахарид) міститься в солодких ягодах і фруктах, у складі бджолиного меду, в клітинному соці рослин. У крові людини вміст глюкози становить близько 0,1%.
Сахароза (дисахарид) міститься в цукровому буряку і цукровій тростині, є також у плодах і листках рослин, нектарі квітів.
Вправа 2. Охарактеризуйте утворення глюкози в процесі фотосинтезу. Напишіть рівняння реакції.
У природних умовах глюкоза синтезується в зелених листках рослин на світлі з вуглекислого газу та води.
6СO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2
Вправа 3. Проведіть уявний експеримент. Налийте в чисту пробірку розчин глюкози об’ємом 1–1,5 мл і вдвічі більший об’єм амоніачного розчину аргентум (І) оксиду. Нагрівайте вміст пробірки на малому вогні до почорніння розчину. Поясніть, які процеси ви очікуєте спостерігати. Як альдегід, глюкоза вступає в реакцію неповного окиснення з амоніачним розчином аргентум (І) оксиду і окиснюється до глюконової кислоти. На внутрішніх стінках пробірки утворюється тонкий блискучий шар срібла. Реакцію називають реакцією «срібного дзеркала», вона є якісною на альдегідну групу в молекулі органічної сполуки.
Напишіть рівняння реакції.
СH2OH-(CHOH)4-COH + Ag2O -> СH2OH-(CHOH)4-COOH + 2Ag↓
глюконова кислота
Вправа 4. У двох пробірках без написів є розчини глюкози та гліцеролу. Складіть план розпізнавання цих двох речовин.
ПЛАН
1. Добутьте осад купрум (ІІ) гідроксид реакцією обміну.
2. Насипте щойно добутий осад у дві пробірки.
3. До вмісту першої пробірки долийте розчин глюкози, а до вмісту другої - гліцеролу, перемішайте вміст пробірок.
4. Нагрійте дві пробірки.
5. Зробіть висновки.
Напишіть рівняння реакцій.
C3H8O3 + Cu(OH)2 -> C3H6O3Cu + 2H2O
яскраво-синє забарвлення розчину
C6H12O6 + 2Cu(OH)2 -> C6H12O7 + 2H2O + Cu2O↓
осад червоно-коричневого кольору
Вправа 5. Обчисліть, який об’єм карбон (ІV) оксиду (н.у.) виділиться внаслідок спиртового бродіння глюкози кількістю речовини 0,7 моль.
Відомо: γ(C6H12O6)=0,7 моль
Знайти: V(CO2)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
0,7 моль х л
С6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2↑
1 моль 44,8 л
За н.у. 1 моль газу займає 22,4 л, а 2 моль займуть удвічі більший об'єм, тобто 44,8 л
х=V(CO2)=0,7 моль • 44,8 л/моль : 1 моль=31,36 л
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: С6H12O6 ->2C2H5OH+2CO2↑
За рівнянням реакції γ(C6H12O6):γ(CO2)=1:2, тому
γ(CO2)=2•γ(C6H12O6)=2•0,7 моль=1,4 моль
V(CO2)=γ(CO2)•VM=1,4 моль•22,4 л/моль=31,36 л
Відповідь: 31,36 л CO2
Вправа 6. Під час гідрування глюкози утворився шестиатомний спирт масою 72,8 г. Обчисліть масу глюкози та об’єм водню (н.у.), що вступили в реакцію.
Відомо: m(C6H14O6)=72,8 г
Знайти: m(C6H12O6)-?, V(H2)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
х г у л 72,8 г
С6H12O6 + H2 -> С6H14O6
180 г 22,4 л 182 г
M(С6H12O6)=180 г/моль, маса 1 моль=180 г
M(С6H14O6)=182 г/моль, маса 1 моль=182 г
х=m(C6H12O6)=180 г • 72,8 г : 182 г=72 г
у=V(H2)=22,4 л • 72,8 г : 182 г=8,96 л
ІІ спосіб
M(С6H14O6)=182 г/моль
γ(C6H14О6)=m(C6H14О6):M(C6H14О6)=72,8 г : 182 г/моль=0,4 моль
Записуємо рівняння реакції: С6H12O6 + H2 -> С6H14O6
За рівнянням γ(C6H12О6):γ((H2):γ(C6H14О6)=1:1:1, кількості речовини однакові, тому
γ(C6H12О6)=γ(H2)=γ(C6H14О6)=0,4 моль
M(С6H12O6)=180 г/моль
m(C6H12О6)=γ(C6H4O6)•M(C6H12O6)=0,4 моль•180 г/моль=72 г
V(H2)=γ(H2)•VM=0,4 моль•22,4 л/моль=8,96 л
Відповідь: 72 г C6H12O6 і 8,96 л H2
Вправа 7. Поясніть, як за допомогою якісних реакцій розпізнати розчини глюкози та сахарози. Розпізнати глюкозу можна за допомогою якісних реакцій на альдегіди — взаємодією з амоніачним розчином аргентум (І) оксиду та свіжоодержаним купрум (ІІ) гідроксидом.
У молекулі сахарози містяться кілька гідроксильних груп, а альдегідної групи немає.
Складіть план дослідження та зробіть відповідні висновки.
ПЛАН №1 взаємодія з амоніачним розчином аргентум (I) оксиду:
1. Приготуйте суміш амоніачного розчину аргентум (I) оксиду.
2. У одну пробірку, з отриманою сумішшю, долийте розчин глюкози, а в другу - сахарози.
3. Нагрійте дві пробірки в склянці з гарячою водою.
4. Зробіть відповідні висновки.
Як альдегід, глюкоза взаємодіє з амоніачним розчином аргентум (I) оксиду з появою на внутрішніх стінках пробірки тонкого блискучого шару срібла.
Напишіть рівняння реакцій:
СН2ОН—(СНОН)4—СОН + Ag2O -> СН2ОН—(СНОН)4—СОOН + 2Ag↓
ПЛАН №2 взаємодія зі свіжоодержаним купрум (II) гідроксидом:
1. Добутьте осад купрум (ІІ) гідроксид реакцією обміну.
2. Насипте щойно добутий осад у дві пробірки.
3. До вмісту першої пробірки долийте розчин глюкози, а до вмісту другої - сахарози, перемішайте вміст пробірок.
4. Нагрійте дві пробірки.
5. Зробіть відповідні висновки.
І глюкоза, і сахароха взаємодіють з свіжедобутим осадом, подібно до багатоатомних спиртів - з утворенням розчину яскраво-синього кольору, проте при подальшому нагріванні утворених розчинів тільки за наявності глюкози, подібно до альдегідів, випадає жовтий осад купрум (І) гідроксиду. Ця сполука нестійка, вона одразу ж перетворюється на червоно-коричневий осад купрум (І) оксиду й воду.
Напишіть рівняння реакцій:
C6H12O6 + 2Cu(OH)2 -> C6H12O7 + Cu2O↓ + 2H2O
осад червоно-коричневого кольору
Вправа 8. Складіть рівняння реакцій за схемою: етен → етин → етаналь → карбон (ІV) оксид → глюкоза → молочна кислота. Глюкоза → етанол.
1) C2H4 → C2H2 + H2↑
2) C2H2 + H2O → CH3CHO
3) 2CH3CHO + 5O2 → 4CO2↑ + 4H2O
4) 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2↑
5) C6H12O6 → 2CH3—CH—COOH (молочна кислота) │ ОН |
6) C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2↑
Вправа 9. У цукровій тростині масова частка сахарози становить у середньому 20%. Обчисліть, яку масу фруктози можна добути з цукрової тростини масою 25 т.
Відомо: m(тростина)=25 т, ω(C12H22O11)=20%
Знайти: m(C6H12O6)-?
Розв'язування
І спосіб
m(C12H22O11)=(ω(C12H22O11)•m(тростини)):100%=20%•25 т:100%=5000 кг
Записуємо рівняння реакції:
5000 кг х кг
С12H22O11 + H2O -> С6H12O6 + C6H12O6
342 кг 180 кг
M(С12H22O11)=342 кг/кмоль, маса 1 кмоль=342 кг
M(С6H12O6)=180 кг/кмоль, маса 1 кмоль=180 кг
х=m(C6H12O6)=5000 кг • 180 кг : 342 кг=2631 кг=2,63 т
ІІ спосіб
m(C12H22O11)=(ω(C12H22O11)•m(тростини)):100%=20%•25 т:100%=5000 кг
M(С12H22O11)=342 кг/кмоль
γ(C12H22О11)=m(C12H22О11):M(C12H22О11)=5000 кг : 342 кг/кмоль=14,62 кмоль
Записуємо рівняння реакції:
С12H22O11 + H2O -> С6H12O6 + C6H12O6
глюкоза фруктоза
За рівнянням γ(C12H22О11):γ(C6H12О6)=1:1, кількості речовини однакові, тому
γ(C6H12О6)=γ(С12Н22О11)=14,6 кмоль
M(С6H12O6)=180 кг/кмоль
m(C6H12О6)=γ(C6H12O6)•M(C6H12O6)=14,62 кмоль•180 кг/кмоль=2632 кг=
=2,63 т
Відповідь: 2,63 т C6H12O6