4. Составьте уравнения следующих превращений: сахароза +H₂O H+,t X₁ → этанол → X₂ → сложный эфир. H2SO4 <140°C X3 → CO2 Укажите условия протекания реакций и назовите вещества Х₁, Хи Хз

Ответ: X₁ - глюкоза и фруктоза, X₂ - уксусная кислота, X₃ - этилен.

Решение:

Схема превращений:

сахароза → X₁ → этанол → X₂ → сложный эфир

H₂SO₄, t < 140°C X₃ → CO₂

• Шаг 1: Гидролиз сахарозы

  Сахароза (C₁₂H₂₂O₁₁) при гидролизе в кислой среде (H⁺, t) расщепляется на глюкозу (C₆H₁₂O₆) и фруктозу (C₆H₁₂O₆):

  C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → H⁺, t → C₆H₁₂O₆ (глюкоза) + C₆H₁₂O₆ (фруктоза)

  Вещество X₁: смесь глюкозы и фруктозы.

• Шаг 2: Спиртовое брожение глюкозы

  Глюкоза под действием ферментов дрожжей превращается в этанол (C₂H₅OH):

  C₆H₁₂O₆ → ферменты → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

• Шаг 3: Окисление этанола

  Этанол окисляется до уксусной кислоты (CH₃COOH):

  C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O

  Вещество X₂: уксусная кислота.

• Шаг 4: Получение сложного эфира (этерификация)

  Этанол реагирует с уксусной кислотой, образуя этиловый эфир уксусной кислоты (этилацетат) и воду:

  CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O

  Сложный эфир: этилацетат (CH₃COOC₂H₅).

• Шаг 5: Дегидратация этилового спирта

  Этанол при нагревании с серной кислотой (H₂SO₄) при температуре ниже 140°C дегидратируется с образованием этилена (C₂H₄):

  C₂H₅OH → H₂SO₄, t < 140°C → C₂H₄ + H₂O

  Этилен (C₂H₄) при сгорании образует CO₂:

  C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

  Вещество X₃: этилен.

Условия протекания реакций:

• Гидролиз сахарозы: кислая среда (H⁺), нагревание (t).
• Спиртовое брожение глюкозы: ферменты дрожжей.
• Получение сложного эфира: кислотный катализатор (H₂SO₄).
• Дегидратация этанола: H₂SO₄, t < 140°C.

Ответ: X₁ - глюкоза и фруктоза, X₂ - уксусная кислота, X₃ - этилен.