Контрольные вопросы по теме

“Углеводы”

1. Напишите реакцию окисления гидроксидом меди (II) фруктозы, глюкозы.

2. Напишите схемы образования всех таутомерных форм для Д,L-глюкозы, Д,L фруктозы, Д,L-маннозы, Д,L-галактозы. Дайте им систематические названия.

3. Докажите с помощью химической реакции, что глюкоза, фруктоза являются многоатомными спиртами.

4. Напишите реакцию окисления оксидом серебра (II) глюкозы. Доказательством какой функциональной группы в глюкозе является эта реакция?

5. Напишите реакцию образования фенилозазона глюкозы. Какие моносахариды образуют такой же озазон? В чем практическое значение этой реакции?

6. Что происходит при действии разбавленных растворов щелочей на моносахариды? Напишите химизм процесса.

7. Какую реакцию используют для идентификации пентоз?

8. Какую реакцию используют для идентификации кетогексоз?

9. От чего зависит способность к осмолению дисахаридов? Какие дисахариды способны осмоляться?

10. Напишите схемы образования и гидролиза дисахаридов: мальтозы, лактозы, целлобиозы, сахарозы. Дайте им систематические названия.

11. Способны ли полисахариды давать реакцию с реактивом Фелинга? Почему?

12. С помощью какой реакции можно отличить полисахариды от моносахаридов и дисахаридов?

13. Напишите реакции нитрования и ацилирования целлюлозы.

Карбоновые кислоты и их производные

Опыт №1. Получение и свойства уксусной кислоты

Получение уксусной кислоты.

В пробирку с газоотводной трубкой помещают 1 г ацетата натрия и приливают 2 – 3 мл концентрированной серной кислоты. Закрепляют пробирку в штативе и осторожно нагревают. Присутствие паров кислоты определяют по запаху и с помощью влажной синей лакмусовой бумажки.

Б. Свойства уксусной кислоты.

Наливают в пробирку (закрепленную в штатив!) 2 – 3 мл уксусной кислоты и помещают в нее немного магния. Что наблюдаете? Подожгите выделяющийся газ. Составьте уравнение реакции.

Образование и гидролиз ацетата железа.

В пробирке растворяют 0,1 -0,2 г ацетата натрия в 2- 3 мл воды и добавляют 5 – 6 капель раствора хлорида железа (III) при встряхивании: жидкость, оставаясь прозрачной, окрашивается в желтовато – красный цвет. Затем раствор нагревают до кипения и кипятят 1 – 2 мин, при этом выделяется красно – коричневый хлопьевидный осадок.

Прекратив нагревание, дают жидкости отстоятся, после чего осторожно, не взбалтывая осадка отбирают пипеткой немного прозрачного обесцветившегося раствора, переносят его в другую пробирку и добавляют несколько капель раствора гексацианоферрата (II) калия – реактива на ионы трехвалентного железа.

Этот опыт можно проводить также и с уксусной кислотой. В этом случае растворяют несколько капель кислоты в 2 – 3 мл воды., тщательно нейтрализуют раствором щелочи по лакмусу и затем уже добавляют FeCI₃ .

При действии хлорида железа(III) на ацетат натрия первоначально по обычной обменной реакции образуется ацетат железа:

3CH₃COONa + FeCl₃ → (CH3COO )₃Fe + 3NaCI

Он сразу же частично гидролизуется до комплексного соединения – хлорида основного гесаацетата железа (III) [Fe3(OH)₂(CH3COO)6]⁺CI^-. Образованием этого комплексного соединения и обусловлено желтовато – красное окрашивание раствора. При кипячении раствора происходит гидролиз комплексной соли (упрощенно ацетата железа) с образованием основной соли, которая выпадает в виде хлопьев красно- коричневого цвета:

(CH3COO)₃Fe + H₂O→ CH₃COOH + Fe(CH₃COO)₂OH

При этом железо количественно выпадает в осадок в виде нерастворимого основного ацетата. Эту реакцию часто применяют для удаления Fe(III) из раствора. Аналогичную реакцию с хлоридом железа (III) дают соли муравьиной и пропионовой кислоты.

Опыт № 2. Свойства муравьиной кислоты

Реакция серебреного зеркала.

Готовят в пробирке аммиачный раствор оксида серебра. Для этого к 1 – 2 мл водного раствора нитрата серебра добавляют по каплям разбавленный раствор аммиака до растворения образовавшегося осадка. К полученному раствору приливают 0,5 мл муравьиной кислоты или формиата натрия. Пробирку с реакционной смесью нагревают несколько минут на водяной бане при 60 – 70⁰С. Металлическое серебро выделяется в виде зеркального налета на стенках пробирки или в виде темного осадка. Напишите уравнения проведенных реакций.

Окисление перманганатом калия.

В пробирку с газоотводной трубкой наливают 0,5 – 1 мл муравьиной кислоты или ее соли, 1 мл разбавленной серной кислоты и 1 – 2 мл раствора перманганата калия. Конец газоотводной трубки погружают в другую пробирку (почти до дна), содержащую 1 – 2 мл известковой воды, и осторожно нагревают смесь до начала кипения. Какие изменения в пробирке вы наблюдаете? Напишите уравнения реакций и подберите коэффициенты.

Разложение муравьиной кислоты (тяга!).

В пробирке с гибкой газоотводной трубкой осторожно смешивают 1 мл концентрированной серной кислоты и 1 мл муравьиной кислоты или 1 г ее соли. Пробирку осторожно нагревают. Муравьиная кислота разлагается с образованием оксида углерода (II) и воды. Оксид углерода (II) поджигают у отверстия газоотводной трубки. Обратите внимание на характер пламени. После окончания работы пробирку с реакционной смесью необходимо охладить, чтобы прекратить выделение ядовитого СО. Напишите уравнения разложения муравьиной кислоты в условиях описанного опыта.

Опыт № 3. Свойства щавелевой кислоты

Разложение щавелевой кислоты.

В пробирку с газоотводной трубкой насыпают 1 г щавелевой кислоты, добавляют 1 мл концентрированной серной кислоты. Конец газоотводной трубке опускают в пробирку с известковой водой. Пробирку с реакционной смесью нагревают. Что происходит с известковой водой? Поджигают выделяющийся газ, нерастворимый в воде, у отверстия пробирки с известковой водой. Какой вывод можно сделать исходя из результатов опыта? Напишите уравнения реакций.

Окисление щавелевой кислоты.

В пробирку помещают несколько кристаллов щавелевой кислоты, добавляют 1 мл разбавленной серной кислоты и 1 мл раствора перманганата калия. Пробирку закрывают газоотводной трубкой, конец которой опускают в пробирку с известковой водой. Реакционную смесь осторожно нагревают. Как изменяется окраска реакционной смеси и что происходит в пробирке с известковой водой? Напишите уравнения реакций и подберите коэффициенты.

Опыт № 4. Образование и гидролиз уксусно-этилового эфира

А. Смешивают в двух пробирках по 2 мл этилового спирта и по 2 мл ледяной уксусной кислоты. Во вторую пробирку добавляют 0,5 мл концентрированной серной кислоты. Встряхивают пробирки, помещают их на 10 мин в горячую (60 -70⁰С), но не кипящую водяную баню, следя за тем, чтобы жидкость в пробирках не кипела. Затем обе пробирки охлаждают. Для выделения из раствора уксусно-этилового эфира (этилацетата) к содержимому обеих пробирок добавляют по 3 – 4 мл насыщенного раствора хлорида натрия (высаливание). Этилацетат всплывает в виде бесцветной жидкости с приятным запахом.

В одинаковых ли количествах образуется этилацетат в двух пробирках? Напишите уравнение реакции образования этилацетата и рассмотрите механизм реакции этерификации. В чем заключается роль минеральной кислоты.

Б. Сняв пипеткой, часть отслоившегося этилацетата, помещают примерно равные его количества (по 6 – 8 капель) в три чистые пробирки. Приливают во все пробирки по 1 мл воды и добавляют во вторую пробирку 1 – 2 капли разбавленной серной кислоты, а в третью пробирку – 1 -2 капли концентрированного раствора щелочи. Нагревая при встряхивании одновременно все пробирки в горячей (60 – 70⁰С) воде, отмечают различие в скорости исчезновения капель, а также запаха сложного эфира во всех трех пробирках.

Напишите уравнения реакций гидролиза этилацетата в разных средах.

Опыт № 5. Свойства олеиновой кислоты

Реакция с бромной водой.

К 1 – 2 мл олеиновой кислоты приливают 1 мл бромной воды и сильно встряхивают. Бромная вода, находящаяся в нижнем слое, обесцвечивается вследствие протекания следующей реакции:

9,10-дибромстеариновая кислота

Окисление олеиновой кислоты.

К 1 мл олеиновой кислоты в пробирке прибавляют 2 – 3 мл разбавленного раствора перманганата калия, 1 мл разбавленного раствора карбоната натрия. Смесь энергично взбалтывают. Отмечают изменения, происходящие с реакционной смесью.

Перманганат калия восстанавливается при этом до оксида марганца (IV):

9,10-диоксистеариновая кислота

Изомеризация олеиновой кислоты в элаидиновую (тяга!)

К 1мл олеиновой кислоты в пробирке прибавляют немного медных стружек (или проволоки) и 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Содержимое пробирки осторожно перемешивают и ставят в штативе в вытяжной шкаф на 1 – 1,5 ч. При стоянии масса затвердевает вследствие образования твердой элаидиновой кислоты.

Опыт № 6. Реакция оксикислот с хлоридом железа (III)

Перед опытом добавляют к раствору хлорида железа (III) несколько капель насыщенного водного раствора фенола до появления фиолетовой окраски. Опыт проводят с разбавленными водными растворами кислот. К 1 – 2 мл раствора каждой из исследуемых кислот добавляют по 2 – 3 мл раствора хлорида железа (III), содержащего фенол. В растворах оксикислот появляется ярко–желтая окраска с зеленоватым оттенком. Это связано с тем, что α–оксикислоты вытесняют фенол из комплексного фенолята с образованием более стойких комплексных солей железа.

Исходный раствор хлорида железа (III) имеет коричневато–желтый цвет, поэтому для большей четкости перехода окраски целесообразно применять фиолетовый раствор его, содержащий фенолят железа, α–оксикислота, связывая железо, разрушает фенолят, и фиолетовая окраска раствора переходит в желтую.

Опыт № 7. Разложение молочной кислоты концентрированной серной кислотой

В пробирку наливают 1 мл молочной кислоты и 1 мл концентрированной серной кислоты. Закрыв пробирку пробкой с газоотводной трубкой, нагревают смесь до кипения. При разложении образовавшейся муравьиной кислоты выделяется оксид углерода (II), который поджигают.

При нагревании, особенно в кислой среде, молочная кислота легко распадается на муравьиную кислоту и уксусный альдегид:

Такой распад характерен именно для α–оксикислот. В присутствии концентрированной серной кислоты муравьиная кислота разлагается дальше с образованием СО.

Опыт № 8. Окисление молочной кислоты в кислой среде

В пробирку с газоотводной трубкой помещают 0,5 – 1 мл молочной кислоты, равный объем разбавленной серной кислоты и 1 – 2 мл раствора перманганата калия. Закрепив пробирку наклонно в лапке штатива, погружают конец газоотводной трубки в пробирку – приемник с 1 – 2 мл воды, охлаждаемую в стакане с водой; конец трубки должен быть погружен в воду. Осторожно нагревают быстро обесцвечивающуюся смесь почти до конца. Через несколько минут прекращают нагревание и разбирают прибор. Полученный в пробирке – приемнике водный раствор летучих продуктов реакции имеет запах уксусного альдегида и дает характерные реакции на альдегиды.

Из продуктов распада молочной кислоты в кислой среде перманганата калия окисляет в первую очередь муравьиную кислоту с образованием оксида углерода (IV), а альдегид успевает частично перейти в приемник.

В щелочной среде молочная кислота окисляется перманганатом калия до пировиноградной кислоты CH3COCOOH без разрыва углерод – углеродной связи.

Опыт № 9. Взаимодействие бензойной кислоты и салициловой кислот с бромом

А.К 1 мл водного раствора каждой исследуемых кислот добавляют по каплям бромную воду и отмечают, заметны ли изменения.

Б.В пробирку с раствором салициловой кислоты продолжают добавлять бромную воду при встряхивании до появления неисчезающей ярко–желтой окраски раствора и перехода белого осадка в желтоватый. Полученную смесь кипятят 2 – 3 мин для удаления избытка брома при этом осадок растворяется. Охладив пробирку, добавляют 0,5 мл бензола. Затем приливают несколько капель раствора йодида калия; при встряхивании бензольный слой окрашивается выделяющимся йодом в красно-фиолетовый цвет.

Бензойная кислота в условиях опыта не бромируется. Салициловая же кислота бромируется очень быстро, так как фенольный гидроксил резко повышает подвижность водородных атомов бензольного ядра. При этом первоначально образуется малорастворимая и неокрашенная 3,5 – дибромсалициловая кислота (Тпл. 228⁰С).

При действии избытка брома карбоксильная группа отщепляется в виде СО2 и замещается бромом с образованием трибромфенола, для которого характерно превращение при дальнейшем бромировании в желтой тетрабромид. Последний является окислителям и выделяет йод из раствора йодида калия.

Опыт № 10. Сравнение окисляемости бензойной и салициловой кислот

К 1 – 2 мл насыщенного водного раствора каждой из исследуемых кислот добавляют равный объем раствора карбоната натрия и затем раствор перманганата калия по каплям при встряхивании до прекращения изменения окраски смеси. Отмечают различие хода реакции для исследуемых кислот.

Данный опыт, как и предыдущий, четко показывает различие свойств бензойной и салициловой кислот, обусловленных наличием в молекуле последней фенольного гидроксила. Салициловая кислота, как и фенолы, легко окисляется перманганатом калия в щелочной среде с образованием сложной смеси продуктов.

Опыт № 11. Отношение бензойной и салициловой кислот к нагреванию

Небольшое количество каждой кислоты нагревают в сухой пробирке до расплавления и начала кипения. Нагревают в пламени горелки не только дно пробирки, но и стенки ее выше уровня жидкости. Кислоты частично возгоняются; в пробирке с салициловой кислотой появляется характерный запах фенола.

Легкость распада кислот ароматического ряда при нагревании определяется наличием и положением заместителей в бензольном ядре.Бензойная кислота не разлагается даже при 400⁰С. Салициловая кислота уже при 230 - 250⁰С декарбоксилируется, образуя фенол.