Реклама в портала

Окисляване на бензен с калиев перманганат в кисела среда. Ненаситени въглеводороди. Алкини. Взаимодействие на ацетилен с амонячен разтвор на сребърен оксид

18. Редокс реакции (продължение 2)


18.9. OVR с участието на органични вещества

В ORR на органични вещества с неорганични вещества, органичните вещества най-често са редуциращи агенти. По този начин, когато органичната материя изгаря в излишък от кислород, винаги се образуват въглероден диоксид и вода. Реакциите са по-сложни при използване на по-малко активни окислители. В този раздел се разглеждат само реакциите на представители на най-важните класове органични вещества с някои неорганични окислители.

Алкени. По време на леко окисляване алкените се превръщат в гликоли (дивалентни алкохоли). Редуциращите атоми в тези реакции са въглеродни атоми, свързани с двойна връзка.

Реакцията с разтвор на калиев перманганат протича в неутрална или леко алкална среда, както следва:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (охлаждане)

При по-тежки условия окислението води до разкъсване на въглеродната верига при двойната връзка и образуването на две киселини (в силно алкална среда - две соли) или киселина и въглероден диоксид (в силно алкална среда - сол и карбонат):

1) 5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O (нагряване)

2) 5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O (нагряване)

3) CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 6KMnO 4 + 10KOH CH 3 COOK + C 2 H 5 COOK + 6H 2 O + 6K 2 MnO 4 (нагряване)

4) CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4 (нагряване)

Калиевият дихромат в среда на сярна киселина окислява алкени подобно на реакции 1 и 2.

Алкини. Алкините започват да се окисляват при малко по-тежки условия от алкените, така че те обикновено се окисляват чрез разкъсване на въглеродната верига при тройната връзка. Както в случая с алканите, редуциращите атоми тук са въглеродни атоми, свързани в този случай с тройна връзка. В резултат на реакциите се образуват киселини и въглероден диоксид. Окисляването може да се извърши с калиев перманганат или дихромат в кисела среда, например:

5CH 3 C CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O (нагряване)

Понякога е възможно да се изолират междинни продукти на окисление. В зависимост от позицията на тройната връзка в молекулата, това са дикетони (R 1 –CO–CO–R 2) или алдокетони (R–CO–CHO).

Ацетиленът може да се окисли с калиев перманганат в леко алкална среда до калиев оксалат:

3C 2 H 2 + 8KMnO 4 = 3K 2 C 2 O 4 + 2H 2 O + 8MnO 2 + 2KOH

В кисела среда окислението преминава до въглероден диоксид:

C 2 H 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4

Бензенови хомолози. Бензоловите хомолози могат да бъдат окислени с разтвор на калиев перманганат в неутрална среда до калиев бензоат:

C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 = C 6 H 5 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O (при кипене)

C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 = C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH (при нагряване)

Окисляването на тези вещества с калиев дихромат или перманганат в кисела среда води до образуването на бензоена киселина.

алкохоли. Директният продукт на окисление на първичните алкохоли са алдехиди, а продуктите на окисление на вторичните алкохоли са кетони.

Алдехидите, образувани по време на окисляването на алкохоли, лесно се окисляват до киселини, поради което алдехидите от първичните алкохоли се получават чрез окисляване с калиев дихромат в кисела среда при точката на кипене на алдехида. Когато алдехидите се изпарят, те нямат време да се окислят.

3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = 3CH 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O (нагряване)

При излишък на окислител (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) във всяка среда първичните алкохоли се окисляват до карбоксилни киселини или техните соли, а вторичните алкохоли се окисляват до кетони. Третичните алкохоли не се окисляват при тези условия, но метиловият алкохол се окислява до въглероден диоксид. Всички реакции протичат при нагряване.

Двувалентен алкохол, етиленгликол HOCH 2 –CH 2 OH, при нагряване в кисела среда с разтвор на KMnO 4 или K 2 Cr 2 O 7 лесно се окислява до въглероден диоксид и вода, но понякога е възможно да се изолират междинни продукти (HOCH 2 –COOH, HOOC– COOH и т.н.).

Алдехиди. Алдехидите са доста силни редуциращи агенти и следователно лесно се окисляват от различни окислители, например: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH. Всички реакции протичат при нагряване:

3CH 3 CHO + 2KMnO 4 = CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O
3CH 3 CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = 3CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
CH 3 CHO + 2OH = CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

Формалдехидът с излишък от окислител се окислява до въглероден диоксид.

18.10. Сравнение на редокс активността на различни вещества

От дефинициите на понятията „окислителен атом” и „редуциращ атом” следва, че атомите в най-висока степен на окисление имат само окислителни свойства. Напротив, атомите в най-ниска степен на окисление имат само редуциращи свойства. Атомите в междинни степени на окисление могат да бъдат както окислители, така и редуциращи агенти.

В същото време, въз основа само на степента на окисление, е невъзможно недвусмислено да се оценят редокс свойствата на веществата. Като пример, разгледайте връзките на елементи от групата VA. Съединенията на азота (V) и антимона (V) са повече или по-малко силни окислители, съединенията на бисмута (V) са много силни окислители, а съединенията на фосфора (V) практически нямат окислителни свойства. В този и други подобни случаи има значение колко характерно е дадено състояние на окисление за даден елемент, тоест колко стабилни са съединенията, съдържащи атоми на даден елемент в това състояние на окисление.

Всяка редокс реакция протича в посока на образуване на по-слаб окислител и по-слаб редуциращ агент. В общия случай възможността за възникване на ORR, както всяка друга реакция, може да се определи от знака на промяната в енергията на Гибс. В допълнение, за количествено определяне на редокс активността на веществата се използват електрохимичните характеристики на окислителите и редуциращите агенти (стандартни потенциали на редокс двойки). Въз основа на тези количествени характеристики е възможно да се конструират серии от редокс активност на различни вещества. Известната ви серия от метални напрежения е конструирана точно по този начин. Тази серия дава възможност да се сравнят редуциращите свойства на металите във водни разтвори при стандартни условия ( с= 1 mol/l, T= 298,15 K), както и окислителните свойства на простите водни процеси. Ако поставите йони (окислители) в горния ред на този ред и метални атоми (редуциращи агенти) в долния ред, тогава лявата страна на този ред (преди водорода) ще изглежда така:

В тази серия окислителните свойства на йоните (горния ред) се увеличават отляво надясно, а редукционните свойства на металите (долния ред), напротив, отдясно наляво.

Като се вземат предвид разликите в редокс активността в различни среди, е възможно да се конструират подобни серии за окислители. По този начин, за реакции в кисела среда (pH = 0), се получава "продължение" на поредицата от метални активности в посока на повишаване на окислителните свойства

Както в серията за метална активност, в тази серия окислителните свойства на окислителите (горен ред) нарастват отляво надясно. Но, използвайки тази серия, е възможно да се сравни редукционната активност на редуциращите агенти (долния ред) само ако тяхната окислена форма съвпада с тази, показана в горния ред; в този случай се засилва от дясно на ляво.

Нека да разгледаме няколко примера. За да разберем дали този ORR е възможен, ще използваме общо правило, което определя посоката на редокс реакциите (реакциите протичат в посока на образуване на по-слаб окислител и по-слаб редуциращ агент).

1. Възможно ли е да се редуцира кобалт от разтвор на CoSO 4 с магнезий?
Магнезият е по-силен редуциращ агент от кобалта, а Co 2 йони са по-силни окислители от Mg 2 йони, следователно е възможно.
2. Възможно ли е да се окисли медта до CuCl 2 в кисела среда с разтвор на FeCl 3?
Тъй като Fe 3B йони са по-силни окислители от Cu 2 йони, а медта е по-силен редуциращ агент от Fe 2 йони, това е възможно.
3. Възможно ли е да се получи разтвор на FeCl 3 чрез продухване на кислород през разтвор на FeCl 2, подкислен със солна киселина?
Изглежда не, тъй като в нашата серия кислородът е отляво на Fe3 йоните и е по-слаб окислител от тези йони. Но във воден разтвор кислородът почти никога не се редуцира до H 2 O 2; в този случай той се редуцира до H 2 O и се намира между Br 2 и MnO 2. Следователно такава реакция е възможна, въпреки че протича доста бавно (защо?).
4. Възможно ли е да се окисли H 2 O 2 в кисела среда с калиев перманганат?
В този случай H 2 O 2 е редуциращ агент и по-силен редуциращ агент от Mn 2B йони, а MnO 4 йони са по-силни окислители от кислорода, образуван от пероксида. Следователно е възможно.

Подобна серия, конструирана за ORR в алкална среда, е както следва:

За разлика от серията "киселина", тази серия не може да се използва заедно със серията за метална активност.

Метод на електронно-йонния баланс (метод на полуреакция), междумолекулен ORR, вътрешномолекулен ORR, дисмутационен ORR (диспропорциониране, самоокисление-саморедукция), ORR комутация, пасивация.

  1. Използвайки метода на електрон-йонния баланс, съставете уравнения за реакциите, които протичат, когато а) разтвор на H 2 S (S, по-точно S 8 ) се добави към разтвор на калиев перманганат, подкиселен със сярна киселина; б) KHS; в) K 2 S; d) H2SO3; д) KHSO3; e) K2SO3; д) HNO2; g) KNO 2; i) KI (I2); j) FeSO4; l) C2H5OH (CH3COOH); m) СН3СНО; n) (COOH) 2 (CO 2); n) K2C2O4. Тук и по-долу, където е необходимо, продуктите на окисление са посочени във къдрави скоби.
  2. Напишете уравнения за реакциите, протичащи при преминаване на следните газове през разтвор на калиев перманганат, подкислен със сярна киселина: а) C 2 H 2 (CO 2 ); b) C2H4 (CO2); c) C3H4 (пропин) (CO2 и CH3COOH); d) C3H6; д) СН4; д) HCHO.
  3. Същото, но разтвор на редуциращ агент се добавя към неутрален разтвор на калиев перманганат: а) KHS; b) K 2 S; в) KHSO 3; d) K2SO3; д) KNO 2; д) KI.
  4. Същото, но предварително се добавя разтвор на калиев хидроксид към разтвора на калиев перманганат: а) K 2 S (K 2 SO 4 ); b) K2SO3; в) KNO 2; г) KI (KIO 3).
  5. Напишете уравнения за следните реакции, протичащи в разтвора: а) KMnO 4 + H 2 S ...;
    б) KMnO 4 + HCl ...;
    в) KMnO 4 + HBr ...;
    г) KMnO 4 + HI ...
  6. Съставете следните уравнения за ORR на манганов диоксид:
  7. Разтвори на следните вещества се добавят към разтвор на калиев бихромат, подкислен със сярна киселина: а) KHS; b) K 2 S; в) HNO2; d) KNO 2; д) KI; f) FeSO4; g) СН3СН2СНО; i) H2SO3; j) KHSO3; k) K 2 SO 3. Запишете уравненията за протичащите реакции.
  8. Същото, но през разтвора преминават следните газове: а) H 2 S; б) SO 2.
  9. Разтвори на а) K 2 S (K 2 SO 4 ); b) K2SO3; в) KNO 2; г) KI (KIO 3). Запишете уравненията за протичащите реакции.
  10. Разтвор на калиев хидроксид се добавя към разтвора на хром(III) хлорид, докато първоначално образуваната утайка се разтвори, след което се добавя бромна вода. Запишете уравненията за протичащите реакции.
  11. Същото, но на последния етап се добавя разтвор на калиев пероксодисулфат K 2 S 2 O 8, който се редуцира до сулфат по време на реакцията.
  12. Запишете уравненията за реакциите, протичащи в разтвора:

    13. а) CrCl 2 + FeCl 3; b) CrSO 4 + FeCl 3; c) CrSO4 + H2SO4 + O2;

    d) CrSO4 + H2SO4 + MnO2; д) CrSO 4 + H 2 SO 4 + KMnO 4.

  13. Напишете уравнения за реакциите, протичащи между твърд хромен триоксид и следните вещества: а) С; б) СО; c) S (SO2); d) H2S; д) NH3; e) C2H5OH (CO2 и H2O); g) CH3COCH3.
  14. Напишете уравнения за реакциите, протичащи при добавяне на следните вещества към концентрирана азотна киселина: а) S (H 2 SO 4 ); b) P4((HPO3)4); в) графит; d) Se; д) I2 (HIO3); е) Ag; g) Cu; i) Pb; й) KF; l) FeO; m) FeS; m) MgO; n) MgS; p) Fe(OH)2; в) P2O3; t) As2O3 (H3AsO4); y) As 2 S 3 ; f) Fe(NO3)2; x) P 4 O 10; v) Cu 2 S.
  15. Същото, но при преминаване на следните газове: а) CO; b) H2S; c) N2O; d) NH3; д) НЕ; f) H2Se; ж) ЗДРАВЕЙ.
  16. Реакциите ще протекат по същия или по различен начин в следните случаи: а) парче магнезий е поставено във висока епруветка, пълна две трети с концентрирана азотна киселина; б) капка концентрирана азотна киселина е поставена върху повърхността на магнезиевата плоча? Запишете уравненията на реакцията.
  17. Каква е разликата между реакцията на концентрирана азотна киселина със сероводородна киселина и с газообразен сероводород? Запишете уравненията на реакцията.
  18. Ще протече ли ORR по същия начин, когато безводен кристален натриев сулфид и неговият 0,1 М разтвор се добавят към концентриран разтвор на азотна киселина?
  19. С концентрирана азотна киселина се третира смес от следните вещества: Cu, Fe, Zn, Si и Cr. Запишете уравненията за протичащите реакции.
  20. Напишете уравнения за реакциите, протичащи при добавяне на следните вещества към разредена азотна киселина: а) I 2 ; б) Mg; в) Al; г) Fe; д) FeO; е) FeS; g) Fe(OH)2; i) Fe(OH)3; j) MnS; l) Cu2S; л) CuS; m) CuO; n) Na2S cr; p) Na2S p; в) P4O10.
  21. Какви процеси ще възникнат, когато а) амоняк, б) сероводород, в) въглероден диоксид преминават през разреден разтвор на азотна киселина?
  22. Напишете уравнения за реакциите, протичащи при добавяне на следните вещества към концентрирана сярна киселина: а) Ag; b) Cu; в) графит; d) HCOOH; e) C6H12O6; f) NaCl cr; g) C2H5OH.
  23. Когато сероводородът преминава през студена концентрирана сярна киселина, се образуват S и SO 2, горещата концентрирана H 2 SO 4 окислява сярата до SO 2. Запишете уравненията на реакцията. Как ще протече реакцията между гореща концентрирана H 2 SO 4 и сероводород?
  24. Защо хлороводородът се получава чрез третиране на кристален натриев хлорид с концентрирана сярна киселина, но бромоводорода и йодоводорода не се получават по този метод?
  25. Напишете уравнения за реакциите, протичащи при взаимодействието на разредена сярна киселина с a) Zn, b) Al, c) Fe, d) хром в отсъствие на кислород, e) хром във въздуха.
  26. Запишете уравнения на реакцията, които характеризират редокс свойствата на водородния пероксид:

    27. В коя от тези реакции водородният прекис е окислител и в коя е редуциращ агент?

  27. Какви реакции протичат при нагряване на следните вещества: а) (NH 4) 2 CrO 4; b) NaNO3; в) CaCO3; d) Al(NO3)3; д) Pb(NO3)3; f) AgNO3; g) Hg(NO3)2; i) Cu(NO3)2; j) CuO; l) NaCl04; m) Ca(ClO4)2; m) Fe(NO3)2; n) PC1 5; p) MnCl4; c) H2C2O4; r) LiNO3; y) HgO; f) Ca(NO3)2; x) Fe(OH)3; v) CuCl2; h) KCl03; w) KClO2; y) CrO3?
  28. Когато се комбинират горещи разтвори на амониев хлорид и калиев нитрат, възниква реакция, придружена от отделяне на газ. Напишете уравнение за тази реакция.
  29. Напишете уравнения за реакциите, които се случват, когато а) хлор, б) бромни пари преминават през студен разтвор на натриев хидроксид. Същото, но чрез горещ разтвор.
  30. Когато взаимодейства с горещ концентриран разтвор на калиев хидроксид, селенът претърпява дисмутация до най-близките стабилни степени на окисление (–II и +IV). Напишете уравнение за този ORR.
  31. При същите условия сярата претърпява подобна дисмутация, но в този случай излишната сяра реагира със сулфитни йони, за да образува тиосулфатни йони S 2 O 3 2. Запишете уравненията за протичащите реакции. ;
  32. Напишете уравнения за реакциите на електролиза на а) разтвор на меден нитрат със сребърен анод, б) разтвор на оловен нитрат с меден анод.
Опит 1. Окислителни свойства на калиев перманганат в кисела среда.Към 3-4 капки разтвор на калиев перманганат добавете равен обем разреден разтвор на сярна киселина и след това разтвор на натриев сулфит до обезцветяване. Напишете уравнение за реакцията.

Опит 2.Окислителни свойства на калиев перманганат в неутрална среда.Добавете 5-6 капки разтвор на натриев сулфит към 3-4 капки разтвор на калиев перманганат. Какво вещество се е отделило като утайка?

Опит 3. Окислителни свойства на калиев перманганат в алкална среда.Към 3-4 капки разтвор на калиев перманганат се добавят 10 капки концентриран разтвор на натриев хидроксид и 2 капки разтвор на натриев сулфит. Разтворът трябва да стане зелен.

Опит 4. Окислителни свойства на калиев дихромат в кисела среда.Подкиселете 6 капки разтвор на калиев дихромат с четири капки разреден разтвор на сярна киселина и добавете разтвор на натриев сулфит, докато цветът на сместа се промени.

Опит 5. Окислителни свойства на разредена сярна киселина.Поставете цинкова гранула в една епруветка и парче медна лента в другата. Добавете 8-10 капки разреден разтвор на сярна киселина в двете епруветки. Сравнете случващите се явления. ПРОВЕДЕТЕ ЕКСПЕРИМЕНТА В КУКА ЗА ИЗПАД!

Опит 6. Окислителни свойства на концентрираната сярна киселина.Подобно на експеримент 5, но добавете концентриран разтвор на сярна киселина. Минута след началото на отделянето на газообразни реакционни продукти, поставете ленти от филтърна хартия, навлажнени с разтвори на калиев перманганат и меден сулфат в епруветките. Обяснете възникващите явления. ПРОВЕДЕТЕ ЕКСПЕРИМЕНТА В КУКА ЗА ИЗПАД!

Опит 7. Окислителни свойства на разредената азотна киселина.Подобно на експеримент 5, но добавете разреден разтвор на азотна киселина. Наблюдавайте промяната на цвета на газообразните продукти на реакцията. ПРОВЕДЕТЕ ЕКСПЕРИМЕНТА В КУКА ЗА ИЗПАД!

Опит 8. Окислителни свойства на концентрираната азотна киселина.Поставете парче медна лента в епруветка и добавете 10 капки концентриран разтвор на азотна киселина. Загрейте леко, докато металът се разтвори напълно. ПРОВЕДЕТЕ ЕКСПЕРИМЕНТА В КУКА ЗА ИЗПАД!

Опит 9. Окислителни свойства на калиев нитрит.Към 5-6 капки разтвор на калиев нитрит се добавят равен обем разреден разтвор на сярна киселина и 5 капки разтвор на калиев йодид. Какви вещества се образуват?

Опит 10. Редуциращи свойства на калиев нитрит.Към 5-6 капки разтвор на калиев перманганат добавете равен обем разреден разтвор на сярна киселина и разтвор на калиев нитрит до пълно обезцветяване на сместа.

Опит 11.Термично разлагане на меден нитрат.Поставете една микроспатула меден нитрат трихидрат в епруветка, закрепете я в стойка и внимателно я загрейте с открит пламък. Наблюдавайте дехидратация и последващо разлагане на солта. ПРОВЕДЕТЕ ЕКСПЕРИМЕНТА В КУКА ЗА ИЗПАД!

Опит 12.Термично разлагане на оловен нитрат.Извършете същата процедура като експеримент 11, като поставите оловен нитрат в епруветка. ПРОВЕДЕТЕ ЕКСПЕРИМЕНТА В КУКА ЗА ИЗПАД! Каква е разликата между процесите, протичащи при разлагането на тези соли?

Редокс процесите отдавна представляват интерес за химици и дори алхимици. Сред химичните реакции, които се случват в природата, ежедневието и технологиите, огромен брой са редокс: изгаряне на гориво, окисление на хранителни вещества, тъканно дишане, фотосинтеза, разваляне на храни и др. В такива реакции могат да участват както неорганични, така и органични вещества. Въпреки това, ако в училищния курс по неорганична химия разделите, посветени на окислително-редукционните реакции, заемат значително място, тогава в хода на органичната химия не се обръща достатъчно внимание на този въпрос.

Какво представляват редукционно-окислителните процеси?

Всички химични реакции могат да бъдат разделени на два вида. Първият включва реакции, които протичат без промяна на степента на окисление на атомите, които изграждат реагиращите вещества.

Вторият тип включва всички реакции, протичащи с промяна в степента на окисление на атомите, които изграждат реагиращите вещества.

Реакциите, протичащи с промяна в степента на окисление на атомите, които съставляват реагиращите вещества, се наричат ​​редокс.

От съвременна гледна точка промяната в степента на окисление е свързана с изтеглянето или движението на електрони. Следователно, наред с горното, можем да дадем и следната дефиниция на редокс реакциите: това са реакции, при които електроните преминават от един атом, молекула или йон към друг.

Нека разгледаме основните положения, свързани с теорията на редокс реакциите.

1. Окислението е процесът на даряване на електрони от атом, молекула или йон и степента на окисление се увеличава.

2. Редукцията е процесът на добавяне на електрони към атом, молекула или йон и степента на окисление намалява.

3. Атомите, молекулите или йоните, които отдават електрони, се наричат ​​редуциращи агенти. По време на реакцията те се окисляват. Атомите, молекулите или йоните, които получават електрони, се наричат ​​окислители. По време на реакцията те се възстановяват.

4. Окисляването винаги е придружено от редукция; редукцията винаги е свързана с окисление, което може да се изрази с уравнения.

Следователно окислително-редукционните реакции представляват единството на два противоположни процеса - окисление и редукция. При тези реакции броят на електроните, отдадени от редуциращия агент, е равен на броя на електроните, получени от окислителя. Освен това, независимо дали електроните се движат от един атом към друг напълно или са само частично привлечени от един от атомите, обикновено говорим само за освобождаване и добавяне на електрони.

Редокс реакциите на органичните вещества са най-важното свойство, което обединява тези вещества. Склонността на органичните съединения да се окисляват се свързва с наличието на множество връзки, функционални групи и водородни атоми при въглеродния атом, съдържащ функционалната група.

Използването на понятието „степен на окисление“ (CO) в органичната химия е много ограничено и се прилага предимно при изготвянето на уравнения за редокс реакции. Въпреки това, като се има предвид, че повече или по-малко постоянен състав на реакционните продукти е възможен само при пълно окисляване (изгаряне) на органични вещества, целесъобразността от подреждане на коефициенти в реакциите на непълно окисление изчезва. Поради тази причина човек обикновено се ограничава до съставянето на диаграма на трансформациите на органичните съединения.

Струва ни се важно да посочим стойността на CO на въглеродния атом, когато изучаваме целия набор от свойства на органичните съединения. Систематизирането на информацията за окислителите, установяването на връзка между структурата на органичните вещества и техния CO ще помогне на учениците да научат:

Изберете лабораторни и индустриални окислители;

Намерете зависимостта на редокс способността на органично вещество от неговата структура;

Установете връзка между клас органични вещества и окислител с необходимата сила, агрегатно състояние и механизъм на действие;

Предскажете условията на реакцията и очакваните продукти на окисление.

Определяне степента на окисление на атомите в органичните вещества

Степента на окисление на всеки въглероден атом в органично вещество е равна на алгебричната сума на всички негови връзки с повече електроотрицателни елементи (Cl, O, S, N и т.н.), преброени със знак „+“, и връзки с водород атоми (или друг по-електроположителен елемент), преброени със знака „-“. В този случай връзките със съседни въглеродни атоми не се вземат предвид.

Нека определим степени на окисление на въглеродните атоми в молекулите на наситения въглеводород пропан и алкохола етанол:

Последователното окисление на органичните вещества може да бъде представено като следната верига от трансформации:

Наситен въглеводород Ненаситен въглеводород Алкохол Алдехид (кетон) Карбоксилна киселина CO + H O.

Генетичната връзка между класовете органични съединения е представена тук като поредица от редокс реакции, които осигуряват прехода от един клас органични съединения към друг. Той се допълва от продуктите на пълното окисление (изгаряне) на всеки представител на класовете органични съединения.

Приложение . Таблица №1.

Промените в CO при въглеродните атоми във въглеродната молекула в молекулите на органичните съединения са дадени в таблицата. От данните в таблицата става ясно, че при преминаване от един клас органични съединения към друг и увеличаване на степента на разклоняване на въглеродния скелет на молекулите на съединенията в рамките на определен клас, степента на окисление на въглеродния атом, отговорен за намаляващата способност на съединението се променя. Органичните вещества, чиито молекули съдържат въглеродни атоми с максимални (- и +) стойности на CO (-4, -3, +2, +3), влизат в пълна реакция на окисление-горене, но са устойчиви на леки и окислители със средна сила. Вещества, чиито молекули съдържат въглеродни атоми в CO -1; 0; +1, лесно се окисляват, техните редуциращи способности са близки, така че тяхното непълно окисляване може да се постигне с помощта на един от известните окислители с ниска и средна якост. Тези вещества могат да проявяват двойна природа, действайки като окислител, точно както е присъщо на неорганичните вещества.

Окисляване и редукция на органични вещества

Повишената склонност на органичните съединения към окисляване се дължи на наличието на вещества в молекулата:

  • водородни атоми при въглеродния атом, съдържащ функционалната група.

Нека сравним първичните, вторичните и третичните алкохоли според тяхната реактивност към окисление:

Първични и вторични алкохоли с водородни атоми при въглеродния атом, носещ функционалната група; лесно се окисляват: първите до алдехиди, вторите до кетони. В този случай структурата на въглеродния скелет на оригиналния алкохол се запазва. Третичните алкохоли, в молекулите на които няма водороден атом при въглеродния атом, съдържащ ОН групата, не се окисляват при нормални условия. При тежки условия (под действието на силни окислители и при високи температури) те могат да бъдат окислени до смес от нискомолекулни карбоксилни киселини, т.е. настъпва разрушаване на въглеродния скелет.

Съществуват два подхода за определяне степента на окисление на елементите в органичните вещества.

1. Изчислете средната степен на окисление на въглероден атом в молекула на органично съединение, например пропан.

Този подход е оправдан, ако по време на реакцията всички химични връзки в органично вещество се разрушават (изгаряне, пълно разлагане).

Обърнете внимание, че формално фракционни степени на окисление, изчислени по този начин, могат да съществуват и в случай на неорганични вещества. Например в съединението КО (калиев супероксид) степента на окисление на кислорода е – 1/2.

2. Определете степента на окисление на всеки въглероден атом, например в бутан.

В този случай степента на окисление на всеки въглероден атом в органично съединение е равна на алгебричната сума на броя на всички връзки с атоми на по-електроотрицателни елементи, преброени със знак "+", и броя на връзките с водородни атоми (или друг по-електроположителен елемент), броени със знака „-“. В този случай връзките с въглеродни атоми не се вземат предвид.

Като прост пример, нека определим степента на окисление на въглерода в молекула метанол.

Въглероден атом е свързан с три водородни атома (тези връзки се броят със знака „-“), а една връзка е свързана с кислороден атом (брои се със знак „+“). Получаваме:

По този начин степента на окисление на въглерода в метанола е -2.

Изчислената степен на окисление на въглерода, макар и условна стойност, показва естеството на изместването на електронната плътност в молекулата, а нейната промяна в резултат на реакцията показва протичащия редокс процес.

Нека разгледаме веригата от трансформации на веществата:

При каталитично дехидрогениране на етан се получава етилен; продуктът от етиленовата хидратация е етанол; неговото окисление ще доведе до етанал и след това до оцетна киселина; При изгарянето се образува въглероден диоксид и вода.

Нека определим степента на окисление на всеки въглероден атом в молекулите на изброените вещества.

Може да се отбележи, че по време на всяка от тези трансформации степента на окисление на един от въглеродните атоми постоянно се променя. В посока от етан към въглероден оксид (IV) степента на окисление на въглеродния атом се увеличава.

Въпреки факта, че по време на всякакви окислително-редукционни реакции възникват както окисление, така и редукция, те се класифицират в зависимост от това какво се случва директно с органичното съединение (ако се окислява, говорим за процеса на окисление, ако се редуцира, говорим за процес на редукция ).

По този начин, при реакцията на етанол с калиев перманганат, етанолът ще се окисли, а калиевият перманганат ще се редуцира. Реакцията се нарича окисляване на етанол.

Съставяне на редокс уравнения

За съставяне на уравнения за редокс реакции се използват както методът на електронния баланс, така и методът на полуреакция (електронно-йонен метод). Нека разгледаме няколко примера за редокс реакции, включващи органични вещества.

1. Изгаряне на n-бутан.

Реакционната схема изглежда така:

Нека създадем пълно уравнение за химическа реакция, използвайки метода на баланса.

Средна стойност на степента на окисление на въглерода в n-бутан:

Степента на окисление на въглерода във въглероден оксид (IV) е +4.

Нека създадем електронна балансова диаграма:

Като се вземат предвид намерените коефициенти, уравнението за химическата реакция на изгаряне на n-бутан ще изглежда така:

Коефициентите за това уравнение могат да бъдат намерени по друг метод, който вече беше споменат. След като изчислихме степени на окисление на всеки въглероден атом, виждаме, че те се различават:

В този случай диаграмата на електронния баланс ще изглежда така:

Тъй като по време на изгарянето на n-бутан всички химични връзки в неговите молекули се разрушават, в този случай първият подход е напълно оправдан, особено след като диаграмата на електронния баланс, съставена по втория метод, е малко по-сложна.

2. Реакцията на окисление на етилен с разтвор на калиев перманганат в неутрална среда на студено (реакция на Вагнер).

Нека подредим коефициентите в уравнението на реакцията с помощта на метода на електронния баланс.

Пълното уравнение за химическа реакция ще изглежда така:

За да определите коефициентите, можете да използвате и метода на полуреакция. Етиленът се окислява в тази реакция до етиленгликол и перманганатните йони се редуцират до образуване на манганов диоксид.

Схеми на съответните полуреакции:

Общо електрон-йонно уравнение:

3. Реакции на окисление на глюкоза с калиев перманганат в кисела среда.

А. Метод на електронен баланс.

Първи вариант

Втори вариант

Нека изчислим степента на окисление на всеки от въглеродните атоми в молекулата на глюкозата:

Схемата на електронния баланс става по-сложна в сравнение с предишните примери:

B. Методът на полуреакция в този случай е както следва:

Общо йонно уравнение:

Молекулно уравнение за реакцията на глюкоза с калиев перманганат:

В органичната химия е полезно да се използва определението за окисление като увеличаване на съдържанието на кислород или намаляване на съдържанието на водород. Редукцията в този случай се определя като намаляване на съдържанието на кислород или увеличаване на съдържанието на водород. С тази дефиниция последователното окисление на органичните вещества може да бъде представено чрез следната схема:

Практиката показва, че изборът на коефициенти в реакциите на окисляване на органични вещества причинява определени трудности, тъй като човек трябва да се справя с много необичайни степени на окисление.Някои ученици, поради липса на опит, продължават да идентифицират степента на окисление с валентност и като резултат, неправилно определяне на степента на окисление на въглерода в органичните съединения. Валентността на въглерода в тези съединения винаги е четири, а степента на окисление може да приеме различни стойности (от -3 до +4, включително дробни стойности). Необичайна точка при окисляването на органични вещества е нулевото състояние на окисление на въглеродния атом в някои сложни съединения. Ако преодолеете психологическата бариера, съставянето на такива уравнения не е трудно, например:

Степента на окисление на въглеродния атом в захарозата е нула. Пренаписваме реакционната схема, показваща степента на окисление на атомите, които ги променят:

Съставяме електронни уравнения и намираме коефициентите за окислителя и редуктора и продуктите от тяхното окисление и редукция:

Нека заместим получените коефициенти в схемата на реакцията:

Избираме останалите коефициенти в следната последователност: KSO, HSO, HO Крайното уравнение изглежда така:

Много университети включват в билетите за приемни изпити задачи за избор на коефициенти в уравненията на OVR по електронен метод (метод на полуреакция). Ако поне малко се обръща внимание на този метод в училище, то е главно за окисляването на неорганични вещества. Нека се опитаме да използваме метода на полуреакция за горния пример за окисление на захароза с калиев перманганат в кисела среда.

Първото предимство на този метод е, че няма нужда веднага да гадаете и записвате продуктите на реакцията. Те се определят доста лесно от уравнението. Окислителят в кисела среда най-пълно проявява своите окислителни свойства, например MnO анионът се превръща в Mn катион, лесно окисляващите се органични вещества се окисляват до CO.

Нека запишем трансформациите на захарозата в молекулярна форма:

От лявата страна липсват 13 кислородни атома, за да елиминираме това противоречие, добавяме 13 молекули HO. CH

2. Карцова A.A., Левкин A.N. Окислително-редукционни реакции в органичната химия // Химия в училище. - 2004. - № 2. – С.55-61.

3. Хомченко Г.П., Савостьянова К.И. Окислително-редукционни реакции: Пособие за студенти. М.-: Образование, 1980.

4. Шарафутдинов В. Окислително-редукционни реакции в органичната химия // Башкортостан ukytyusyhy. - 2002. - № 5. – С.79 -81.

Физични свойства

Бензолът и неговите най-близки хомолози са безцветни течности със специфична миризма. Ароматните въглеводороди са по-леки от водата и не се разтварят в нея, но са лесно разтворими в органични разтворители - алкохол, етер, ацетон.

Бензолът и неговите хомолози сами по себе си са добри разтворители за много органични вещества. Всички арени горят с димящ пламък поради високото съдържание на въглерод в техните молекули.

Физическите свойства на някои арени са представени в таблицата.

Таблица. Физически свойства на някои арени

Име

Формула

t°.pl.,
°C

t°.b.p.,
°C

Бензол

C6H6

5,5

80,1

Толуен (метилбензен)

C 6 H 5 CH 3

95,0

110,6

Етилбензен

C 6 H 5 C 2 H 5

95,0

136,2

Ксилол (диметилбензен)

C 6 H 4 (CH 3) 2

орто-

25,18

144,41

мета-

47,87

139,10

чифт-

13,26

138,35

Пропилбензен

C 6 H 5 (CH 2) 2 CH 3

99,0

159,20

Кумол (изопропилбензен)

C6H5CH(CH3)2

96,0

152,39

Стирен (винилбензен)

C6H5CH=CH2

30,6

145,2

Бензол – ниско кипене ( Tбала= 80,1°C), безцветна течност, неразтворима във вода

внимание! Бензол – отрова, засяга бъбреците, променя формулата на кръвта (при продължителна експозиция), може да наруши структурата на хромозомите.

Повечето ароматни въглеводороди са животозастрашаващи и токсични.

Получаване на арени (бензен и неговите хомолози)

В лабораторията

1. Сливане на соли на бензоена киселина с твърди основи

C6H5-COONa + NaOH t → C6H6 + Na2CO3

натриев бензоат

2. Реакция на Wurtz-Fitting: (тук G е халоген)

C 6з 5 -G + 2Na + Р-G →° С 6 з 5 - Р + 2 NaЖ

СЪС 6 H 5 -Cl + 2Na + CH 3 -Cl → C 6 H 5 -CH 3 + 2NaCl

В индустрията

  • изолиран от нефт и въглища чрез фракционна дестилация и реформинг;
  • от въглищен катран и коксов газ

1. Дехидроциклизация на алканис повече от 6 въглеродни атома:

C6H14 T , кат→C 6 H 6 + 4H 2

2. Тримеризация на ацетилен(само за бензен) – Р. Зелински:

3С 2 H 2 600°° С, акт. въглища→C 6 H 6

3. Дехидрогениранециклохексан и неговите хомолози:

Съветският академик Николай Дмитриевич Зелински установява, че бензолът се образува от циклохексан (дехидрогениране на циклоалкани

C6H12 т, кат→C 6 H 6 + 3H 2

C6H11-CH3 T , кат→C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2

метилциклохексантолуен

4. Алкилиране на бензен(получаване на бензенови хомолози) – r Фридел-Крафтс.

C6H6 + C2H5-Cl t, AlCl3→C6H5-C2H5 + HCl

хлороетан етилбензен


Химични свойства на арените

аз. РЕАКЦИИ НА ОКИСЛЕНИЕ

1. Изгаряне (димящ пламък):

2C6H6 + 15O2 T→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. При нормални условия бензенът не обезцветява бромната вода и водния разтвор на калиев перманганат

3. Бензоловите хомолози се окисляват от калиев перманганат (обезцветяване на калиев перманганат):

А) в кисела среда до бензоена киселина

Когато бензеновите хомолози са изложени на калиев перманганат и други силни окислители, страничните вериги се окисляват. Без значение колко сложна е веригата на заместителя, тя се разрушава, с изключение на а-въглеродния атом, който се окислява до карбоксилна група.

Хомолозите на бензена с една странична верига дават бензоена киселина:


Хомолозите, съдържащи две странични вериги, дават двуосновни киселини:

5C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 6K 2 SO 4 + 12MnSO 4 +28H 2 O

5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 +14H 2 O

Опростено :

C6H5-CH3+3O KMnO4→C 6 H 5 COOH + H 2 O

Б) в неутрални и слабо алкални до бензоена киселина соли

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COO K + K OH + 2MnO 2 + H 2 O

II. РЕАКЦИИ НА СЪБИРАНЕ (по-твърди от алкени)

1. Халогениране

C6H6 +3CI2 ч ν → C 6 H 6 Cl 6 (хексахлорциклохексан - хексахлоран)

2. Хидрогениране

C6H6 + 3H2 T , ПтилиNi→C 6 H 12 (циклохексан)

3. Полимеризация

III. РЕАКЦИИ НА ЗАМЕСТВАНЕ – йонен механизъм (по-лек от алкани)

1. Халогениране -

а ) бензен

C6H6+Cl2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (хлоробензен)

C6H6 + 6Cl2 t,AlCl3→C 6 Cl 6 + 6HCl( хексахлоробензен)

C6H6 + Br2 t,FeCl3→ C 6 H 5 -Br + HBr( бромобензен)

б) бензенови хомолози при облъчване или нагряване

Химичните свойства на алкиловите радикали са подобни на алканите. Водородните атоми в тях се заместват с халоген по свободнорадикален механизъм. Следователно, в отсъствието на катализатор, при нагряване или ултравиолетово облъчване, възниква реакция на радикално заместване в страничната верига. Влиянието на бензеновия пръстен върху алкиловите заместители води до факта, че Водородният атом винаги се замества при въглеродния атом, директно свързан с бензеновия пръстен (а-въглероден атом).

1) C6H5-CH3 + Cl2 ч ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

в) хомолози на бензен в присъствието на катализатор

C6H5-CH3 + CI2 AlCl 3 → (орта смес, двойка производни) +HCl

2. Нитриране (с азотна киселина)

C6H6 + HO-NO2 t, H2SO4→ C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

нитробензен - миризма бадеми!

C6H5-CH3 + 3HO-NO2 t, H2SO4→ СЪС H3-C6H2(NO2)3 + 3H2O

2,4,6-тринитротолуен (tol, TNT)

Приложение на бензена и неговите хомолози

Бензол C6H6 е добър разтворител. Бензолът като добавка подобрява качеството на моторното гориво. Той служи като суровина за производството на много ароматни органични съединения - нитробензен C 6 H 5 NO 2 (разтворител, от който се получава анилин), хлоробензен C 6 H 5 Cl, фенол C 6 H 5 OH, стирен и др.

Толуен C 6 H 5 –CH 3 – разтворител, използван в производството на багрила, медицински и експлозиви (тротил (TNT), или 2,4,6-тринитротолуен тротил).

Ксилени C6H4(CH3)2. Техническият ксилен е смес от три изомера ( орто-, мета- И двойка-ксилоли) – използва се като разтворител и изходен продукт за синтеза на много органични съединения.

Изопропилбензен C 6 H 5 –CH(CH 3) 2 се използва за получаване на фенол и ацетон.

Хлорирани производни на бензенаизползвани за растителна защита. По този начин продуктът от заместването на Н атоми в бензен с хлорни атоми е хексахлоробензен C 6 Cl 6 - фунгицид; използва се за сухо третиране на семена от пшеница и ръж срещу главня. Продуктът от добавянето на хлор към бензен е хексахлорциклохексан (хексахлоран) C 6 H 6 Cl 6 - инсектицид; използва се за борба с вредните насекоми. Посочените вещества спадат към пестицидите - химически средства за борба с микроорганизми, растения и животни.

стирен C 6 H 5 – CH = CH 2 много лесно полимеризира, образувайки полистирен, а при съполимеризация с бутадиен, стирен-бутадиенови каучуци.

ВИДЕО ИЗЖИВЯВАНИЯ

Редокс реакциите в органичната химия представляват най-голям интерес, тъй като преходът от едно състояние на окисление към друго силно зависи от правилния избор на реагент и реакционни условия. OVR се изучават в задължителния курс по химия недостатъчно пълно, но в тестовите материали на Единния държавен изпит те се срещат не само в задачи C1 и C2, но и в задачи S3, които представляват верига от трансформации на органични вещества.

Изтегли:

Преглед:

За да използвате визуализации на презентации, създайте акаунт в Google и влезте в него: https://accounts.google.com


Надписи на слайдове:

РЕДОКС РЕАКЦИИ В ОРГАНИЧНАТА ХИМИЯ

„Да мислиш е лесно, да действаш е трудно, а да превърнеш мисълта в действие е най-трудното нещо на света” I. Goethe Окислително-редукционните реакции в органичната химия представляват най-голям интерес, т.к. Селективността на прехода от едно състояние на окисление към друго силно зависи от правилния избор на реагент и реакционни условия. Но OVR не се изучава достатъчно пълно в задължителния курс по химия. Студентите трябва да обърнат специално внимание на окислително-възстановителните процеси, протичащи с участието на органични вещества. Това се дължи на факта, че окислително-възстановителните реакции в тестовите материали на USE се срещат не само в задачи C1 и C2, но и в задачи S3, които представляват верига от трансформации на органични вещества. В училищните учебници окислителят често се изписва над стрелката като [O]. Изискване за изпълнение на такива задачи на Единния държавен изпит е задължителното обозначаване на всички изходни вещества и реакционни продукти с подреждането на необходимите коефициенти. Редокс реакциите са традиционно важни и в същото време изучаването на курса „Органична химия“ в 10 клас създава определени трудности за учениците.

C3. Задачите от този блок проверяват знанията по органична химия.Във веригите на превръщания на органичните вещества ОВР се срещат в по-голямата част от задачите. Експертът има право да даде точка само ако е записано уравнението, а не диаграмата на реакцията, т.е. Коефициентите са зададени правилно. При реакции, включващи неорганични окислители (калиев перманганат, съединения на хром (VI), водороден пероксид и др.), това може да бъде трудно да се направи без електронен баланс.

Определяне степента на окисление на атомите в молекулите на органичните съединения ПРАВИЛО: CO (атом) = броят на връзките с повече EO атоми минус броя на връзките с по-малко EO атоми.

Промени в степента на окисление на въглеродните атоми в молекулите на органичните съединения. Клас на органичните съединения Степен на окисление на въглеродния атом -4/-3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 Алкани CH 4 CH 3 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 3 CH 3 | CH 3 -C H-CH 3 CH 3 | CH3-C-CH3 | CH 3 - - - - Алкени - CH 2 =CH 2 CH 3 -CH=CH 2 - - - - Алкини - - CH=CH CH 3 -C=CH - - - - Алкохоли _ _ H 3 C-CH 2 - OH H 3 C-C H-CH 3 | OH CH 3 | H 3 C - C - CH 3 | OH - - - Халоалкани - - H 3 C-CH 2 - CI H 3 C - CH - CH 3 | CI CH 3 | H 3 C - C - CH 3 | CI - - - Алдехиди и кетони - - - - H 3 C-CH =O H 3 C-C OCH 3 - - Карбоксилни киселини - - - - - - H 3 C-C OOH - Пълни продукти на окисление - - - - - - - CO 2

Склонността на органичните съединения към окисляване се свързва с наличието на: кратни връзки (алкени, алкини, алкадиени се окисляват лесно); функционални групи, които могат лесно да се окисляват (–OH, - CHO, - NH 2); активирани алкилови групи, разположени в съседство с множество връзки или бензенов пръстен (например пропенът може да се окисли до ненаситения алдехид акролеин, окисление на толуен до бензоена киселина с калиев перманганат в кисела среда); присъствието на водородни атоми при въглероден атом, съдържащ функционална група.

1. МЕКО ОКИСЛЕНИЕ НА ОРГАНИЧНИ СЪЕДИНЕНИЯ За меко окисляване на органични съединения (алкохоли, алдехиди, ненаситени съединения) се използват хромови (VI) съединения - хромен (VI) оксид, CrO 3, калиев дихромат K 2 C r 2 O 7, и т.н. По правило окислението се извършва в кисела среда, продуктите на редукция са соли на хром (III), например: 3CH 3 –CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 –COOH + 4K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 4H 2 O t 3CH 3 –CH 2 OH+2K 2 Cr 2 O 7 +8H 2 SO 4 → 3CH 3 –COOH + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O По време на окисляването на алкохоли с калиев дихромат на студено, окислението може да бъде спряно на етапа на образуване на алдехид, но при нагряване се образуват карбоксилни киселини: 3CH 3 –CH 2 OH + K 2 Cr 2 O 7 +4H 2 SO 4 →3CH 3 –C H O+K 2 SO 4 +Cr 2 (SO 4) 3 +7H 2 O

ALC EN + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 Диол Сол на въглеродна киселина + карбонат Въглеродна киселина + CO 2 ALC EN + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 2 соли на въглеродна киселина 2 въглеродни киселини Диол 2. Значително по-силен окислител е калиев перманганат NEUTRA. НЕУТРАЛЕН

C 2 H 2 + 2KMnO 4 +3H 2 SO 4 =2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4 ALC IN + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 Сол на въглеродна киселина + карбонат Въглеродна киселина + CO 2 ALK IN + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 2 соли въглехидрати. съединения 2 въглеродни съединения 5CH 3 C = CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 = 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O

5C 6 H 5 -CH 3 +6 KMnO 4 + H 2 SO 4  5C 6 H 5 COOH + 6MnSO 4 + K 2 SO 4 + 14H 2 O C 6 H 5 CH 3 +2KMnO 4  C 6 H 5 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4  C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH Бензенови хомолози + KMnO4 KOH H 2SO4 бензоена киселина НЕУТРАЛНА. Бензоат

Редокс свойства на кислородсъдържащи съединения Окислителите на алкохолите са най-често меден (II) оксид или калиев перманганат, а окислителите на алдехидите и кетоните са меден (II) хидроксид, амонячен разтвор на сребърен оксид и други окислители

OL + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 АЛДЕХИД OL + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 кетон OL + K MnO4 (пр.) -1 KOH H 2SO4 NEUTER Сол на карбоксилна киселина Сол на карбоксилна киселина Карбоксилна киселина

Алдехид + KMnO4 KOH H 2SO4 Карбоксилна киселина + сол на карбоксилна киселина Сол на карбоксилна киселина карбоксилна киселина НЕУТРАЛНА. 3CH 3 CHO + 2KMnO 4 = CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O

Алдехидите са доста силни редуциращи агенти и следователно лесно се окисляват от различни окислители CH 3 CHO + 2OH  CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

Алгоритъм за избор на коефициенти Тъй като в задача C3, когато съставяте уравнения на OVR, не е необходимо да пишете уравнения на електронен баланс, е удобно да изберете коефициенти, като използвате метода на междулинейния баланс - опростен метод на електронен баланс. 1 . Изготвя се ОВР схема. Например, за окисляването на толуен до бензоена киселина с подкислен разтвор на калиев перманганат, реакционната схема е следната: C 6 H 5 -CH 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4  C 6 H 5 -C OO H + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O 2. Посочена е d.o. атоми. Така. въглероден атом се определя съгласно горния метод. C 6 H 5 -C -3 H 3 + KMn +7 O 4 + H 2 SO 4  C 6 H 5 -C +3 OO H + K 2 SO 4 + Mn +2 SO 4 + H 2 O 3. Число електроните, отдадени от въглеродния атом (6), се записват като коефициент преди формулата на окислителя (калиев перманганат): C 6 H 5 -C -3 H 3 + 6 KMn +7 O 4 + H 2 SO 4  C 6 H 5 -C + 3 OO H + K 2 SO 4 + Mn +2 SO 4 + H 2 O 4. Броят на електроните, приети от мангановия атом (5), се записва като коефициент пред формулата на редуциращ агент (толуен): 5 C 6 H 5 -C -3 H 3 + 6 KMn +7 O 4 + H 2 SO 4  C 6 H 5 -C +3 OO H + K 2 SO 4 + Mn +2 SO 4 + H 2 O 5. Най-важните коефициенти са налице. Допълнителният избор не е труден: 5 C 6 H 5 -CH 3 + 6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4  5 C 6 H 5 -C OO H + 3 K 2 SO 4 + 6 MnSO 4 + 14 H 2 O

Примерна тестова задача (C3) 1. Напишете уравнения на реакцията, които могат да се използват за извършване на следните трансформации: Hg 2+, H + KMnO 4, H + C l 2 (еквимол.), h  C 2 H 2   X 1  CH 3 COOH  X 2  CH 4  X 3 1. Реакция на Кучеров. Hg 2+, H + CH  CH + H 2 O  CH 3 CHO 2. Алдехидите лесно се окисляват до карбоксилни киселини, включително такъв силен окислител като калиев перманганат в кисела среда. CH 3 CHO + KMnO 4 + H 2 SO 4  CH 3 COOH + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O CH 3 C +1 H O + KMn +7 O 4 + H 2 SO 4  CH 3 -C + 3 OO Н + K 2 SO 4 + Mn +2 SO 4 + H 2 O 5 CH 3 CHO + 2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4  5 CH 3 COOH + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 + 3 H 2 O 3. За да завършите следващата връзка във веригата, е необходимо да оцените веществото X 2 от две позиции: първо, то се образува на един етап от оцетна киселина и второ, от него може да се получи метан. Това вещество е ацетат на алкален метал. Написани са уравненията на третата и четвъртата реакция. CH 3 COOH + NaOH  CH 3 COONa + H 2 O синтез 4. CH 3 COONa + NaOH  CH 4 + Na 2 CO 3 5. Условията за следната реакция (светлина) ясно показват нейния радикален характер. Като се вземе предвид посоченото съотношение на реагентите (еквимоларно), уравнението на последната реакция е написано: h  CH 4 + Cl 2  CH 3 Cl + HCl

Сайтове за симулатори: http://reshuege.ru/ (Ще решавам Единния държавен изпит) http://4ege.ru/himiya/4181-demoversiya-ege-po-himii-2014.html (Портал за Единен държавен изпит) http ://www.alleng. ru/edu/chem3.htm (Образователни интернет ресурси - химия) http://ege.yandex.ru/ (онлайн тестове)