Этот урок проведём в день сбора винограда в деревне: утром на винограднике листья создают глюкозу, днём жирный казан моют домашним мылом, вечером в подвале бродит виноградный сок. Мы увидим в анимациях этерификацию, превращение жира в мыло, строение глюкозы, сахарозы, крахмала и целлюлозы и решим задания ГЭЦ.
≈ 55 минутГлав: 4Заданий ГЭЦ: 7материал 10–11 классовНачало сентября, сбор винограда в деревне. Ученик 11 класса рано утром выходит с дедушкой на виноградник. Солнце только встало, листья лоз блестят на свету. Дедушка протягивает ягоду: «Попробуй — как мёд. Эту сладость листья сделали из воздуха и воды».
Сладость винограда дают в основном глюкоза (C₆H₁₂O₆) и фруктоза. Листья синтезируют её на солнечном свету из углекислого газа и воды — это фотосинтез. В одной грозди около 36 г глюкозы. Сколько литров (н. у.) углекислого газа поглотили листья из воздуха, чтобы её создать?
На солнечном свету лист поглощает CO₂, выделяет O₂ и синтезирует глюкозу.Сначала предположиКак ты думаешь, сколько литров CO₂ поглотили листья ради 36 г глюкозы? Ответ рассчитаем в 3-й главе.
Сегодня в деревне увидим три «химических» события: рождение глюкозы в листе, мытьё казана бабушкиным домашним мылом и брожение виноградного сока в подвале. За ними стоят три темы урока: сложные эфиры (жиры — тоже эфиры), мыло и углеводы.
Глава 1Сложные эфиры — вещества строения R–COO–R′, получаемые при взаимодействии карбоновых кислот со спиртами. Общая формула эфиров предельных одноосновных кислот и предельных одноатомных спиртов CₙH₂ₙO₂ (n ≥ 2) — такая же, как у кислот (межклассовые изомеры).
Этерификация идёт при нагревании в присутствии кислотного катализатора (конц. H₂SO₄) и обратима. Опыт со спиртом, меченным изотопом ¹⁸O, показал: вода образуется из группы OH кислоты и водорода гидроксила спирта — кислород спирта остаётся в эфире.
Анимация · этерификация и гидролизКонц. H₂SO₄ связывает воду и смещает равновесие в сторону эфира. Обратный процесс — гидролиз — в кислой среде обратим, а в щелочной необратим: кислота уходит в виде соли.Номенклатура и свойстваСколько граммов этилацетата получится из 30 г уксусной кислоты и 23 г этанола, если выход 80 %?
Реакция обратима, поэтому практический выход меньше 100 %.
При гидролизе 4,4 г сложного эфира получено 2,3 г предельной одноосновной карбоновой кислоты и 3 г предельного одноатомного спирта. Определите число атомов углерода в молекуле сложного эфира. Aᵣ(H)=1, Aᵣ(C)=12, Aᵣ(O)=16
Сумма масс кислоты и спирта больше массы эфира — разницу даёт присоединившаяся вода.
По закону сохранения массы вещества вычислим массу израсходованной воды. 4,4 + x = 2,3 + 3 x = 0,9 г 0,9 г воды -----------4,4 г эфира 18 г воды----------- Mᵣ(эфира) Mᵣ(эфира) = 88 По общей формуле: Mᵣ(CₙH₂ₙO₂) = 14n + 32 = 88 n=4Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 07.06.2026, IV группа специальностей (PDF)Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 13.07.2025
Вычислите x.
A) 9n – 1B) 9n + 1C) 9n + 5D) 9n + 3E) 9nВ нециклической молекуле атомы связаны σ-связями в «дерево»: σ-связей на одну меньше, чем атомов. π-связь (C=O) в это число не входит.
Общее число атомов углерода в молекуле сложного эфира, полученного этерификацией, равно сумме атомов углерода в молекулах образующих его спирта и карбоновой кислоты. Так как общая формула сложных эфиров C_yH_2yO₂, то y=n+2n=3n, и формулу эфира с 3n атомами углерода можно записать как C₃ₙH₆ₙO₂. При подсчёте числа сигма- связей в молекуле эфира получаем σ=3n+6n+2-1= 9n+1Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, IV группа специальностей (PDF)Проверь себя
Сколько граммов этанола получится при полном гидролизе 8,8 г этилацетата?
n = 8,8/88 = 0,1 моль → 0,1 моль C₂H₅OH · 46 г/моль.
Глава 2В полдень сборщики собираются во дворе, бабушка сварила в большом казане плов на сливочном масле. После обеда мыть казан выпадает ученику. В горячей воде жирные пятна не отмываются, и бабушка даёт ему своё домашнее мыло: «Сама сварила из бараньего жира». Мыло пенится, и жир легко смывается.
При кипячении со щёлочью жир превращается в мыло и глицерин. Если считать жир тристеарином, сколько граммов мыла (стеарата натрия) получится из 89 г жира? И как мыло «захватывает» жир?
В тазу пена; в круге ионы мыла образуют мицеллу вокруг капли жира.ЖирыЖиры (триглицериды) — сложные эфиры трёхатомного спирта глицеринаC₃H₅(OH)₃ и высших карбоновых кислот. Жиры с остатками предельных кислот (стеариновой, пальмитиновой) твёрдые (животные жиры), с остатками непредельных (олеиновой, линолевой) — жидкие (растительные масла).
Как моет мыло? Длинный углеводородный «хвост» иона стеарата не растворяется в воде и «уходит» в жир, а карбоксилатная «голова» (–COO⁻) обращена к воде. Капля жира окружается ионами — возникает мицелла, и она смывается водой. В жёсткой воде мыло плохо пенится: ионы Ca²⁺ образуют нерастворимый стеарат кальция. Синтетические моющие средства (алкилсульфаты, алкилбензолсульфонаты) этого недостатка не имеют.
ИсторияВопрос про казан. M((C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅) = 57·12 + 110 + 96 = 890 г/моль, n = 89/890 = 0,1 моль. По уравнению n(C₁₇H₃₅COONa) = 3 · 0,1 = 0,3 моль, M = 306 г/моль: m = 0,3 · 306 = 91,8 г мыла; кроме того, получается 0,1 · 92 = 9,2 г глицерина. В мицелле «хвосты» мыла погружены в каплю жира, отрицательные «головы» обращены к воде — поэтому жир смывается, будто растворился.
Пример 2Сколько моль H₂ расходуется на полное гидрирование 1 моль триолеина (C₁₇H₃₃COO)₃C₃H₅ и какой жир получается?
Каждая C=C присоединяет одну молекулу H₂.
Сколько граммов глицерина получится при омылении 44,5 г тристеарина? (M = 890 г/моль)
n = 44,5/890 = 0,05 моль → 0,05 моль C₃H₅(OH)₃ · 92 г/моль.
Глава 3Вечером дедушка ведёт ученика в подвал. На полу в большой стеклянной бутыли стоит виноградный сок, отжатый на прошлой неделе. Горлышко бутыли трубкой соединено с банкой воды — «гидрозатвор»: из трубки непрерывно выходят пузырьки, а воздух внутрь не попадает. «Сок бродит, — говорит дедушка, — сахар превращается в вино».
Дрожжи расщепляют глюкозу на этанол и углекислый газ. Если в соке полностью сбродит 90 г глюкозы, сколько литров (н. у.) газа выйдет через гидрозатвор и сколько граммов этанола образуется?
В бутыли бродит сок; через гидрозатвор выходят пузырьки CO₂.УглеводыУглеводы — природные органические вещества, состав которых в основном выражается формулой Cₙ(H₂O)ₘ. Не гидролизуются моносахариды (глюкоза, фруктоза C₆H₁₂O₆), гидролизуются до двух моносахаридов дисахариды (сахароза C₁₂H₂₂O₁₁), до многих — полисахариды (крахмал, целлюлоза (C₆H₁₀O₅)ₙ).
Анимация · глюкоза и фруктозаГлюкоза — альдегидоспирт (альдогексоза), фруктоза — кетоспирт (кетогексоза). В растворе глюкоза в основном существует в циклических α- и β-формах; между открытой и циклическими формами — равновесие.Вопрос с виноградника. Фотосинтез: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂. n(C₆H₁₂O₆) = 36/180 = 0,2 моль, n(CO₂) = 6 · 0,2 = 1,2 моль, V = 1,2 · 22,4 = 26,88 л. Столько же кислорода листья выделили. А так как CO₂ в воздухе всего 0,04 %, ради одной грозди листья «процедили» больше 67 000 литров воздуха!
Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 01.06.2025Вычислите сумму m+n. Aᵣ(C)=12, Aᵣ(O)=16, Aᵣ(H)=1
Рисунок меняется вместе с шагами.A) 52B) 60C) 54D) 56E) 58Так как числа моль равны, разность масс пропорциональна «масштабу» реакции: 14,4 / 72 = 0,2 — это 0,2 уравнения.
6·44 г 6·32 г … 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 6 · 44 – 6 · 32 = 72 г разница 72 г разница ---- 6·44 г (CO₂) 14,4 г разница ---- m г (CO₂)m = 52,8г (CO₂ расходуется) 72 г разница ----- 6 моль … 14,4 г разница ----- n моль …n = 1,2 моль m + n = 52,8 + 1,2 = 54Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 01.06.2025, IV группа специальностей (PDF)
В лаборатории выбери вид брожения и меняй массу глюкозы: какой продукт получается и выделяется ли газ?
Лаборатория · брожение глюкозыАнимация · брожениемасса глюкозы90 гn(C₆H₁₂O₆) = 0 моль; органический продукт: 0 г; газ: 0 л (н. у.)При спиртовом и маслянокислом брожении на моль глюкозы выделяется 2 моль CO₂ (при маслянокислом ещё 2 моль H₂), при молочнокислом газ не выделяется.Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 01.06.2025Определите x, y и z.
Рисунок меняется вместе с шагами.A) 4 | 6 | 5B) 8 | 6 | 2C) 8 | 6 | 6D) 6 | 8 | 6E) 6 | 8 | 5Водороды этанола: CH₃ — 3, CH₂ — 2, OH — 1.
C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2H₂ + C₄H₈O₂ (x = 8) C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ (y = 6) … (z = 6)Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 01.06.2025, IV группа специальностей (PDF)История
Вопрос из подвала. n(C₆H₁₂O₆) = 90/180 = 0,5 моль. C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂: n(CO₂) = n(C₂H₅OH) = 1 моль. V(CO₂) = 22,4 л, m(C₂H₅OH) = 46 г. Гидрозатвор выпускает углекислый газ, но не впускает воздух: если бы попал кислород, уксуснокислые бактерии превратили бы этанол в уксусную кислоту.
Проверь себяСколько граммов серебра выделит 36 г глюкозы в реакции серебряного зеркала?
n(C₆H₁₂O₆) = 0,2 моль → n(Ag) = 0,4 моль · 108.
Глава 4СахарозаC₁₂H₂₂O₁₁ (свекловичный и тростниковый сахар) состоит из остатков глюкозы и фруктозы. Свободной альдегидной группы в ней нет, поэтому реакцию серебряного зеркала она не даёт. В кислой среде гидролизуется: C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O H⁺→ C₆H₁₂O₆ (глюкоза) + C₆H₁₂O₆ (фруктоза). Мальтоза и лактоза (молочный сахар) — тоже дисахариды.
ПолисахаридыКрахмал и целлюлоза — природные полимеры состава (C₆H₁₀O₅)ₙ. Крахмал построен из остатков α-глюкозы, целлюлоза — β-глюкозы. Крахмал (амилоза и амилопектин) — запасной углевод растений, целлюлоза — материал клеточных стенок (хлопок ~98 % целлюлозы). Крахмал с йодом даёт синее окрашивание.
Анимация · гидролиз крахмалаКаждое звено полисахарида — C₆H₁₀O₅; с присоединённой водой оно становится C₆H₁₂O₆. Поэтому из 162 г крахмала получается 180 г глюкозы. Целлюлоза гидролизуется так же, но труднее.В каждом звене целлюлозы три группы OH, поэтому она образует сложные эфиры: с азотной кислотой — тринитроцеллюлозу [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]ₙ (бездымный порох), с уксусной — триацетилцеллюлозу (ацетатный шёлк). В каждом звене атомы C1–C5 асимметричны (четыре разных заместителя), а C6 — группа CH₂OH.
Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 13.07.2025Сколько моль диоксида углерода образуется при полном сгорании целлюлозы, содержащей m асимметрических атомов углерода?
A) 6mB) 1,5mC) 5mD) 3mE) 1,2mC6 — группа CH₂OH, у неё два одинаковых H, поэтому она не асимметрична.
Общее число атомов углерода в макромолекуле целлюлозы 6n, число асимметрических атомов углерода — 5n. Составим пропорцию: 5n -------------- 6n моль CO₂ m------------------x моль CO₂ x = 1,2mИсточник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, IV группа специальностей (PDF)Пример 3
При гидролизе крахмала получено 72 г глюкозы (выход 100 %). Сколько граммов крахмала было взято?
Знать n полимера не нужно — счёт ведётся по звеньям.
Сколько граммов глюкозы получится при гидролизе 34,2 г сахарозы?
M(C₁₂H₂₂O₁₁) = 342; n = 0,1 моль → 0,1 моль глюкозы · 180.
ПрактикумЭти задания взяты из экзаменов ГЭЦ. Сначала реши сам, затем открой «Ответ и пояснение ГЭЦ».
ГЭЦ · 12.07.2026Определите название сложного эфира, образованного кислотой CH₃COOH и спиртом CH₃OH.
A) этилацетатB) пропилацетатC) метилформиатD) этилформиатE) метилацетатОтвет и пояснение ГЭЦОтвет: метилацетат (вариант E).
CH₃COOH + CH₃OH → H₂O + CH₃COOCH₃ (метилацетат) Название полученного сложного эфира — метилацетат.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 12.07.2026, IV группа специальностей (PDF)ГЭЦ · 07.06.2026
Какие функциональные группы есть в открытой цепной структурной формуле фруктозы?
A)B)C)D)E)Ответ и пояснение ГЭЦОтвет: кетогруппа (–CO–) и –OH (вариант E).
Так как фруктоза — пятиатомный кетоспирт, в её молекуле 1 кетогруппа ( … ) и 5 гидроксильных (-OH) групп.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 07.06.2026, IV группа специальностей (PDF)Итоги
Наоборот: от кислоты OH, от спирта H; кислород спирта остаётся в эфире (опыт с ¹⁸O).
«Жиры — не сложные эфиры, а отдельный класс».Жиры — сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот и гидролизуются как эфиры.
«Сахароза — сахар, значит, даёт серебряное зеркало».В сахарозе нет свободной альдегидной группы; реакцию даёт только после гидролиза (за счёт глюкозы).
«Крахмал и целлюлоза — одно и то же: формулы одинаковые».Крахмал построен из α-, целлюлоза из β-глюкозы, различаются и n; свойства совсем разные (целлюлоза не синеет с йодом, не набухает в воде).
ИтогиЗадания расположены от простых к сложным. Сначала реши сам, потом выбери вариант; пояснение откроется после ответа.
1 · Уровень 1Продукты реакции этерификации:
RCOOH + R′OH ⇄ RCOOR′ + H₂O.
2 · Уровень 1Какой углевод даёт реакцию серебряного зеркала?
В открытой форме глюкозы есть альдегидная группа.
3 · Уровень 2Название эфира HCOOC₂H₅:
Радикал спирта этил + соль муравьиной кислоты формиат.
4 · Уровень 2Какую окраску даёт крахмал с раствором йода?
Синий комплекс йода с крахмалом — качественная реакция на крахмал.
5 · Уровень ГЭЦСколько граммов NaOH расходуется на полное омыление 89 г тристеарина?
n = 89/890 = 0,1 моль; n(NaOH) = 3 · 0,1 = 0,3 моль; m = 0,3 · 40 = 12 г.
6 · Уровень ГЭЦСколько литров (н. у.) CO₂ выделяется при спиртовом брожении 36 г глюкозы?
n = 36/180 = 0,2 моль → 0,4 моль CO₂ · 22,4 = 8,96 л.
Экзаменационные задания и официальные пояснения — ГЭЦ (PDF на азербайджанском языке, в уроке — в переводе):
История, сцены, примеры, задания «Проверь себя» и «Самостоятельная работа» — наши, не из материалов ГЭЦ. Задания и пояснения ГЭЦ даны в переводе с азербайджанского; знак «…» обозначает пропущенную часть.