 |  |  |
не реагирует не реагирует восстанавливается восстанавливается
с Au, Pt и на холоде до NO2 с неактив - до NO, N2O, N2 или
некоторыми с Fe, Al, Cr ными металлами, NH4NO3 (если кислота
другими неметаллами, очень разбавлена или
металлами сложными сказано, что газ
веществами не выделялся) с металлами
средней активности и
активными
Cu + 4HNO3 концентр. = Cu (NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
HNO3 разбавл.
 | |  |
не реагирует не реагирует восстанавливается восстанавливается
с Au, Pt и на холоде до NO с неактивными до NO, N2O, N2 или
некоторыми с Fe, Al, Cr металлами, неметаллами, NH4NO3 (если кислота
другими сложными веществами очень разбавлена или
металлами сказано, что газ не выелялся) с металлами
средней активности и активными
3Cu + 8HNO3 разбавл.. = 3Cu (NO3)2 + 2NO + 4H2O
Al + 4HNO3 разбавл. = Al (NO3)3 + NO + 2H2O
8Al + 30HNO3 разбавл. = 8Al (NO3)3 + 3N2O + 15H2O
10Al + 36HNO3 разбавл. = 10Al (NO3)3 + 3N2 + 18H2O
8Al + 30HNO3 разбавл. = 8Al (NO3)3 + 3NH4NO3 + 5H2O
Концентрированные H2SO4 и HNO3 реагируют с Fe, Al, Cr только при нагревании:
2Fe + 6H2SO4 концентр. = Fe2 (SO4)3 + 3SO2 + 3H2O
Fe + 6HNO3 концентр. = Fe (NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Концентрированная H2SO4 и HNO3 в любом виде окисляют неметаллы - восстановители - углерод, фосфор, серу - до соответствующих кислот.
C + 4HNO3 концентр. = CO2 + 2H2O + 4NO2
3C + 4HNO3 разбавл. = 3CO2 + 2H2O + 4NO
C + 2H2SO4 концентр. = CO2 + 2H2O + 2SO2
P + 5HNO3 концентр. = H3PO4 + 5NO2 + H2O
3P + 5HNO3 разбавл. + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO
2P + 5H2SO4 концентр. = 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
S +6HNO3 концентр. = H2SO4 + 6NO3 + 2H2O
S + 2HNO3 разбавл. = H2SO4 + 2NO
S +2H2SO4 концентр. = 3SO2 +2H2O
Концентрированная азотная кислота окисляет йод до йодноватой кислоты:
I2 + 10HNO3 = 2HIO3 + 10NO2 + 4H2O
Взаимодействие этих кислот со сложными веществами рассмотрим в следующем разделе.
Особое значение имеет ОВР между соляной и азотной кислотами. Смесь трёх объёмов соляной кислоты и одного объёма концентрированной азотной называют «царская водка», в ней растворяется даже золото, которое алхимики считали царём металлов:
3HCl +HNO3 = Cl2 + NOCl + 2H2O
Окислительные свойства азотной кислоты
Может возникнуть вопрос: почему в реакциях азотной кислоты с металлами вместо водорода преимущественно выделяются различные оксиды азота и даже азот и аммиак? Все это связано с исключительно сильными окислительными свойствами атома азота со степенью окисления +5, который окисляя атомы металлов, изменяет свою степень окисления от -3, 0, +1,+2 и до +4.
Состав продуктов восстановления определяется концентрацией кислоты и восстановительной способности металла.
HNO3
N+5
NO2 NO NO2(конц.) NO(разб.)
N+4 N+2 N+4 N+2
с неметаллами с тяжелыми металлами
N2O N2 NH3 (NH4NO3)
N+1 N0 N-3
с легкими металлами
HNO3 + Ме = нитрат Ме + А + Н2О
где А - продукт восстановления азотной кислоты [NH3(NH4NO3), N2, N2O, NO, NO2].
Концентрированная азотная кислота не реагирует с Au, Pt, Ir, Ta. Многие металлы - Al, Fe, Co, Ni, Cr - она пассивирует (в результате образования оксидной пленки), но при нагревании реакция протекает.
Примеры:
а). Азотная кислота + щелочные, щелочноземельные металлы
HN+5O3 (разб.) + Na0 → Na+1NO3 + N -3H4NO3 + H2O
Среда
Окислитель
 |
8 Na0 - 1e → Na+1 (окисление)
Восстановитель
1 N+5 + 8e → N-3 (восстановление)
Окислитель
10HN+5O3 (разб.) + 8Na0 → 8Na+1NO3 + N -3H4N+5O3 + 5H2O
Среда
Окислитель
Окислительно – восстановительные реакции в органической химии
В окислительно-восстановительных реакциях органических веществ с неорганическими органические вещества чаще всего являются восстановителями. Так, при сгорании органического вещества в избытке кислорода всегда образуется углекислый газ и вода. Сложнее протекают реакции при использовании менее активных окислителей.
Алкены
При мягком окислении алкены превращаются в гликоли (двухатомные спирты). Реакция этилена с перманганатом калия в нейтральной или слабощелочной среде протекает согласно уравнению:
3C-2H2 = C-2H2 + 2KMn+7O4 + 4H2O → 3HO-C-1H2-C-1H2-OH + 2Mn+4O2 + 2KOH
3 2C-2 - 2e → 2C-1 - окисление
восстановитель
2 Mn+7 + 3e → Mn+4 - восстановление
oкислитель
В жестких условиях окисление приводит к разрыву углеродной цепи по месту двойной связи и образованию двух кислот (в щелочной среде – солей) или кислоты и оксида углерода (IV) (в сильнощелочной среде – соли органической кислоты и карбоната).
1). 5СН3-СН = СН-СН2-СН3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 →
→ 5CH3-COOH+5C2H5-COOH + 8MnSO4 + 4K2SO4+12H2O
2). 5СН3-СН = CH2 + 10KMnO4 + 15H2SO4 →
→ 5CH3-COOH + 5CO2 + 10MnSO4 +5K2SO4 +20H2O
3). СН3-СН = СН-СН2-СН3 + 8KMnO4 + 10KOH →
→ CH3COOK + C2H5 COOK + 6H2O + 8K2MnO4
4). СН3-СН = CH2 + 10KMnO4 + 13KOH → CH3COOK + K2CO3 + 8H2O + 10K2MnO4
Дихромат калия в сернокислотной среде окисляет алкены аналогично реакциям 1, 2.
Алкины
Алкины окисляются легче, чем алкены, поэтому окисление протекает с разрывом углеродной цепи по месту тройной связи. В результате окисления алкинов образуются кислоты и оксид углерода (II). Окисление проводится перманганатом или дихроматом калия в кислотной среде при нагревании.
В кислой среде:
5СН3-СН º СН-СН3 + 6KMnO4 + 9H2SO4→ 10CH3COOH + 6MnSO4 + 3K2SO4+4H2O
5 C4H6 + 4H2O - 6e → 2 C2H4O2 + 6H+ - окисление
6 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O - восстановление
5C4H6 + 20H2O + 6MnO4- + 48H+ → 10C2H4O2 + 30H+ + 6Mn2+ + 24H2O
Ацетилен окисляется перманганатом калия до углекислого газа:
С2-1Н2 + 2KMn+7O4 + 3H2SO4 → 2C+4O2 + 2Mn+2SO4 + 4H2O + K2SO4
1 2C-1 - 10e → 2C+4 - окисление
восстановитель
2 Mn+7 + 5e → Mn+2 - восстановление
oкислитель
В нейтральной среде:
Ацетилен окисляется перманганатом калия в нейтральной или слабощелочной среде до оксалата калия:
3CHºC-1H + 8KMn+7O4 → 3K2C2+3O4 + 8Mn+4O2 + 2KOH + 2H2O
3 2C-1 - 8e → 2C+3 1 - окисление
восстановитель
8 Mn+7 + 3e → Mn+4 - восстановление
oкислитель
В щелочной среде:
Алкины окисляются до солей карбоновых кислот в щелочной среде:
CH3-C º CH + 8KMnO4 + 11KOH → CH3COOK + K2CO3 + 8K2MnO4 + 6H2O
1 C3H4 + 11OH - - 8e → CH3COO - + CO32- + 6H2O - окисление
8 MnO4- + e → MnO42- - восстановление
 |
C3H4 + 11OH - + 8 MnO4- → CH3COO - + CO32- + 6H2O + 8MnO42-
Арены - гомологи бензола
Сильные окислители разрушают боковые цепи в молекулах гомологов бензола, не затрагивая бензольное кольцо. Окисление аренов с одной боковой цепью в кислой среде приводит к образованию бензойной кислоты, в щелочной и нейтральной среде – к образованию соли бензойной кислоты.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
