Задание 36 Окислительно-восстановительные реакции (стр. 6 )

В кислой среде:

a.  Окисление метилбензола перманганатом калия:

5C6H5CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 5С6H5COOH + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 14H2O

5 C7H8 + 2H2O - 6e → C7H6O2 + H+ - окисление

6 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O - восстановление

 

5C7H8 + 10H2O + 6MnO4- + 48H+ → 5 C7H6O2 + 30H+ + 6Mn2+ +24H2O

б. Окисление этилбензола перманганатом калия:

5C6H5CH2-СН3 +12KMnO4 +18H2SO4 → 5С6H5COOH +5СО2 +12MnSO4+6K2SO4+28H2O

5 С8Н10 + 4H2O - 12е → С6H5COOH + СО2 + 12H+ - окисление

12 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O - восстановление

 

5С8Н10 + 20H2O + 12MnO4- + 96H+ → 5С6H5COOH + 5СО2 + 60H+ + 12Mn2+ + 48H2O

в. Окисление стирола перманганатом калия:

С6Н5-СН═СН2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → С6H5COOH + СО2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O

1 С8Н8 + 4Н2О -10е → С6H5COOH + СО2 + 10Н+ - окисление

2 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O - восстановление

С8Н8 + 4Н2О + 2MnO4- + 16H+ → С6H5COOH + СО2 + 10Н+ + 2Mn2+ + 8H2O

В щелочной среде:

а.  Окисление метилбензола перманганатом калия:

C6H5CH3 + 6KMnO4 + 7KOH → С6H5COOK + 5H2O + 6K2MnO4

1 C7H8 + 7OH - - 6e → C6H5COO - + 5H2O - окисление

6 MnO4- + e → MnO42- - восстановление

 

C7H8 + 7OH - + 6MnO4- → C6H5COO - + 5H2O + 6 MnO42-

б.  Окисление этилбензола перманганатом калия:

C6H5CH2 - СН3 + 12KMnO4 + 15KOH → С6H5COOK + К2СО3 + 12K2MnO4 + 10H2O

1 С8Н10 + 15OH - - 12е → C6H5COO - + СО32- + 10H2O - окисление

12 MnO4- + e → MnO42- - восстановление

 

С8Н10 + 15OH - + 12MnO4- → C6H5COO - + СО32- + 10H2O + 24MnO42-

в. Окисление стирола перманганатом калия:

С6Н5-СН═СН2 + 10KMnO4 +13КОН →С6H5COOK + К2СО3 + 10K2MnO4 + 8H2O

1 С8Н8 + 13OH - - 10е → C6H5COO - + СО32- + 8H2O - окисление

10 MnO4- + e → MnO42- - восстановление

С8Н8 + 13OH - + 10MnO4- → C6H5COO - + СО32- + 8H2O + 10MnO42-

В нейтральной среде:

а.  Окисление метилбензола перманганатом калия:

C6H5CH3 + 2KMnO4 → С6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O

1 C7H8 + 7OH - - 6e → C6H5COO - + 5H2O - окисление

2 MnO4- + 2H2O + 3e → MnO2 + 4OH - - восстановление

C7H8 + 7OH - + 2MnO4- + 4H2O → C6H5COO - + 5H2O + 2MnO2 + 8OH-

б. Окисление этилбензола перманганатом калия:

C6H5CH2 - СН3 + 4KMnO4 → С6H5COOK + К2СО3 + 4MnO2 + KOH + 2H2O

1 С8Н10 + 15OH - - 12е → C6H5COO - + СО32- + 10H2O - окисление

4 MnO4- + 2H2O + 3e → MnO2 + 4OH - - восстановление

С8Н10 + 15OH - + 4MnO4- + 8H2O → C6H5COO - + СО32- + 10H2O + 4MnO2 + 16OH -

в. Окисление стирола перманганатом калия:

3С6Н5-СН═СН2 + 2KMnO4 + 4Н2О → 3С6Н5-СН-СН2 + 2MnO2 + 2KOH

ОН ОН

3 С8Н8 + 2OH - - 2е → С8Н8(ОН)2 - окисление

2 MnO4- + 2H2O + 3e → MnO2 + 4OH - - восстановление

3С8Н8 + 6OH - + 2MnO4- + 4H2O → 3 С8Н8(ОН)2 + 2MnO2 + 8OH-

Алканолы (спирты)

Окисление спиртов производят сильными окислителями KMnO4 или K2Cr2O7 в присутствии серной кислоты. Непосредственным продуктом окисления первичных спиртов являются альдегиды, а вторичных – кетоны.

а. Окисление этанола:

5СН3-СН2-ОН + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5CH3C═O + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

H

5 C2H6O - 2e → C2H4O + 2H+ - окисление

2 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O - восстановление

5C2H6O + 2MnO4- + 16H+ → 5C2H4O + 10H+ + 2Mn2+ + 8H2O

б. Окисление пропанола – 2:

5СН3-СН-СН3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5СН3-С-СН3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

OH ║

O

5 C3H8O - 2e → C3H6 + 2H+ - окисление

2 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O - восстановление

 

5C3H8O + 2MnO4- + 16H+ → 5C3H6 + 10H+ + 2Mn2+ + 8H2O

C избытком окислителя (KMnO4 или K2Cr2O7) в любой среде первичные спирты окисляются до карбоновых кислот или их солей, а вторичные - до кетонов. Третичные спирты не окисляются, а метанол окисляется до углекислого газа.

5СН3-СН2-ОН + 4KMnO4 + 6H2SO4 → 5СН3СООН + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O

Двухатомные спирты окисляются до двухосновных карбоновых кислот.

5НО-СН2-СН2-СН2-ОН + 8KMnO4 + 12H2SO4 →

→5НООС-СН2-СН2-СН2-СООН + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 22H2O

малоновая кислота

Альдегиды

Альдегиды – сильные восстановители, поэтому легко окисляются при нагревании различными окислителями KMnO4 , K2Cr2O7 или [Ag(NH3)2]OH. Формальдегид с избытком окислителя окисляется до углекислого газа.

а. Окисление аммиачным раствором оксида серебра - качественная реакция на альдегиды

СН3С+1ОН + 2[Ag+1(NH3)2]OH → СН3С+3ООNH4 + 2Ag0 ↓ + H2O + 3NH3↑

1 C+1 - 2e → C+3 - окисление

восстановитель

2 Ag+1 + 1e → Ag0 - восстановление

окислитель

б. Окисление перманганатом калия в кислой среде:

5СН3-СН2-СОН+2KMnO4 + 3H2SO4→5СН3-СН2-СООН +2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

5 С3Н6О + Н2О - 2е → С3Н6О2 + 2Н+ - окисление

2 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O - восстановление

5С3Н6О + 5Н2О + 2MnO4- + 16H+ → 5С3Н6О2 + 10Н+ + 2Mn2+ + 8H2O

в. Окисление перманганатом калия в щелочной среде:

СН3-СН2-СОН + 2KMnO4 + 3КОН → СН3СООК + 2K2MnO4 + 2H2O

1 C2H4O + 3OH - - 2e → CH3COO + 2H2O - окисление

2 MnO4- + e → MnO42- - восстановление

C2H4O + 3OH - + 2MnO4- → CH3COO + 2H2O + 2MnO42-

Карбоновые кислоты. Среди кислот сильными восстановительными свойствами обладают муравьиная и щавелевая, которые окисляются до углекислого газа.

НСООН + HgCl2 =CO2 + Hg + 2HCl

HCOOH+ Cl2 = CO2 +2HCl

HOOC-COOH+ Cl2 =2CO2 +2HCl

Углеводы (моносахариды)

Все моносахариды - восстанавливающие сахара. Для них характерна реакция «серебряного зеркала».

а. Окисление глюкозы аммиачным раствором оксида серебра:

СН2ОН-(СНОН)4-С+1ОН + 2[Ag+1 (NH3)2]OH →

→ СН2ОН-(СНОН)4-С+3ОONH4 + 2Ag0↓ + 3NH3↑ + 2H2O

1 С+1 - 2e → С+3 3 - окисление

восстановитель

2 Ag+1 + 1e → Ag0 - восстановление

окислитель

б. Окисление глюкозы фелинговой жидкостью:

СН2ОН-(СНОН)4-С+1ОН + Cu+2(OH)2 → СН2ОН-(СНОН)4-С+3ОOН + Cu2+1O + 2H2O

1 С+1 - 2e → С+3 3 - окисление

восстановитель

2 Cu+2 + 1e → Cu+1 - восстановление

окислитель

в. Окисление глюкозы перманганатом калия в кислой среде:

5C6H12O6 + 24KMnO4 + 36H2SO4 → 30CO2 + 24MnSO4 + 12K2SO4 + 66H2O

5 C6H12O6 + 6H2O - 24e → 6CO2 + 24H+ - окисление

24 MnO4 - + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O - восстановление

г. Горение глюкозы:

C6H12O6 + 6О 2 → 6СО2 + 6Н2О

д. Брожение глюкозы:

Брожение – сложный процесс расщепления моносахаридов под влиянием различных микроорганизмов.

дрожжи

·  спиртовое брожение: C6H12O6 → 2С2Н5ОН + 2СО2↑

·  молочнокислое брожение: ферменты

C6H12O6 → 2СН3-СН-СООН

ОН

молочная кислота

ферменты

·  маслянокислое брожение: C6H12O6 → С3Н7СООН + 2СО2 ↑ + 2Н2↑

масляная кислота

·  лимоннокислое брожение:

ферменты он

C6H12O6 + 3О → 2Н2О + НООС-СН2-С-СН2-СООН

соон

ЛИМОННАЯ КИСЛОТА

е. Восстановление глюкозы:

Все моносахариды при восстановлении образуют многоатомные спирты.

СН2ОН-(СНОН)4-С+1ОН + Н20 → СН2ОН-(СНОН)4-С-1 Н2OН+1

1 С+1 + 2е → С-1 - восстановление

окислитель

1 Н20 - 2е → 2 Н+1 - окисление

восстановитель

Окисление органических веществ