Всероссийская олимпиада школьников по химии 2002-2003 г
Областной этап. Экспериментальный тур.
Одиннадцатый класс.

Определение содержания углеводов

Задание 1. Приготовление вытяжки и план анализа.

Если получать гидроксид меди в присутствии калий-натриевой соли винной кислоты (КООС-СНОН-СНОН-СООNa), то он не выпадает в осадок, а образуется ярко-синий раствор, в которой медь присутствует в виде соединения KNa[CuC₄H₂O₆]. Этот раствор (реактив Фелинга) используется для определения содержания углеводов, восстанавливающих медь(II) до оксида меди(I) (метод Бертрана). Выделить и взвесить Cu₂O сложно, и его определяют используя окислительно-восстановительные реакции. Содержание углевода устанавливают с помощью специальной таблицы.

Для работы необходимо приготовить вытяжку из растительного сырья. Для этого взвесьте стаканчик с измельченным сырьем, перенесите основную его часть в колбу, и взвесьте стаканчик снова. Запишите обе массы.

В колбу добавьте 100 мл горячей воды и поставьте ее на водяную баню при 70^oC на 20-30 минут. Затем охладите колбу и отфильтруйте основную часть раствора через бумажный фильтр в сухую колбу.

Чем можно объяснить образование реактива Фелинга? Какое строение он имеет? Чем объясняются восстанавливающие свойства сахаров? Составьте план анализа, если в Вашем распоряжении кроме фелинговой жидкости имеется подкисленный раствор Fe₂(SO₄)₃ неизвестной концентрации, раствор KMnO₄ с известной концентрацией, оборудование для титрования. Напишите схемы предполагаемых реакций.

На выполнение этого задания Вам отводится 20-30 минут. Если вы справились с ним раньше – сдайте отчет и получите у преподавателя задание 2.

" - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Задание 2. Проведение анализа.

(Выдается отдельно, после выполнения задания 1)

Отмерьте пипеткой 10 мл фильтрата и перенесите в колбу для титрования, добавьте 20 мл воды. Прилейте в колбу 20 мл фелинговой жидкости, перемешайте смесь, доведите до кипения и кипятите 1-2 минуты.

Дайте отстоятся полученному осадку 1-2 минуты и осторожно слейте жидкость. Промойте образовавшийся осадок декантацией: прилейте дистиллированной воды, перемешайте и снова слейте жидкость. Главное на этом этапе – не потерять часть осадка!

К промытому осадку добавьте 10-20 капель подкисленного раствора сульфата железа(III), перемешайте до растворения. Подготовьте бюретку для титрования.

Титруйте (небольшими порциями добавляйте раствор KMnO₄ при постоянном перемешивании) до появления розовой окраски, запишите объем израсходованного раствора. Если позволяет время, повторите анализ два - три раза, запишите все данные, для расчетов используйте среднее арифметическое сходящихся результатов.

Оформите отчет. В отчете напишите уравнения реакций, и данные титрования: объем пробы – объем раствора. Выведите формулы для расчета: а) массы меди по объему и концентрации KMnO₄; б) массовой доли углевода в растительном сырье, учтя его массу (m_у) и массу сырья(m_с), объем вытяжки (V_выт) и объем взятой для титрования пробы (V_пр). Проведите необходимые расчеты (масса углевода находится по таблице).

" - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Задание 1. План, схемы реакций ясны из задания 2.

Соль винной кислоты содержит две гидроксо-группы и подобно диолам образует с медью соединение:

Восстановительные свойства сахаров объясняются наличием карбонильной (альдегидной) группы. Схема реакции:

R-CHO + 2 KNa[CuC₄H₂O₆] + 2Н₂O => R-COOH + Cu₂O+ 2 KNaC₄H₄O₆.

Задание 2.
Уравнения реакций: Cu₂O + Fe₂(SO₄)₃ + H₂SO₄ = 2CuSO₄ + 2FeSO₄ + Н₂O

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₃)₄ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8Н₂O

Согласно уравнениям n(FeSO₄) = 5n(KMnO₄), n(Cu₂O) = n(FeSO₄)/2 = 2,5n(KMnO₄),

n(Cu) = 5n(KMnO₄) = 5c(KMnO₄)V(KMnO₄)*10^–3

m(Cu) = n*M=63,6*5cV*10^–3 г = 63,6*5cV мг

Пусть c(KMnO₄)=0,02 моль/л, Vср = 5,5 мл, тогда m(Cu) = 63,6*5*0,02*5,5 = 35 мг, m(УВ)табл = 17,4 мг в объеме пробы.

Если для анализа взята навеска 2 г, объем вытяжки 100 мл, а объем пробы – 25 мл, получаем следующую формулу для расчета:

w(УВ) = m табл*Vвыт/(10Vпр * mс) = 17,4*100/(10*25*2) = 3,5%

Оценивание:

Задание 1. План анализа, ответы на вопросы, схемы реакций (возможно без коэффициентов) 5 баллов

Задание 2. Отчет 2 балла, техника работы 5 баллов, формулы, расчеты 5 баллов

Дополнительные баллы участникам, первым закончившим эксперимент, за быстроту и аккуратность в работе, при условии правильного выполнения и достаточно полного писания хода работы до 3 баллов

Суммарная оценка: 20 баллов

При использовании материалов ссылка на сайт обязательна.
© Можаев Г.М.
kontren.narod.ru