Овр в органике – Статья по химии (11 класс) по теме: Уравнивание окислительно-восстановительных реакций с участием органических веществ методом электронного баланса. | скачать бесплатно

Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ » HimEge.ru

В окислительно-восстановительных реакциях органические вещества чаще проявляют свойства восстановителей, а сами окисляются. Легкость окисления органических соединений зависит от доступности электронов при взаимодействии с окислителем. Все известные факторы, вызывающие увеличение электронной плотности в молекулах органических соединений (например, положительные индуктивный и мезомерные эффекты), будут повышать их способность к окислению и наоборот.

Склонность органических соединений к окислению возрастает с ростом их нуклеофильности, что соответствует следующим рядам:

Рост нуклеофильности в ряду

Рассмотрим окислительно-восстановительные реакции представителей важнейших классов органических веществ с некоторыми неорганическими окислителями.

Окисление алкенов

При мягком окислении алкены превращаются в гликоли (двухатомные спирты). Атомы-восстановители в этих реакциях – атомы углерода, связанные двойной связью.

Реакция с раствором перманганата калия протекает в нейтральной или слабо щелочной среде следующим образом:

3C₂H₄ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3CH₂OH–CH₂OH + 2MnO₂ + 2KOH

В более жестких условиях окисление приводит к разрыву углеродной цепи по двойной связи и образованию двух кислот (в сильно щелочной среде – двух солей) или кислоты и диоксида углерода (в сильно щелочной среде – соли и карбоната):

1) 5CH₃CH=CHCH₂CH₃ + 8KMnO₄ + 12H₂SO₄ → 5CH₃COOH + 5C₂H₅COOH + 8MnSO₄ + 4K₂SO₄ + 17H₂O

2) 5CH₃CH=CH₂ + 10KMnO₄ + 15H₂SO₄ → 5CH₃COOH + 5CO₂ + 10MnSO₄ + 5K₂SO₄ + 20H₂O

3) CH₃

CH=CHCH₂CH₃ + 8KMnO₄ + 10KOH → CH₃COOK + C₂H₅COOK + 6H₂O + 8K₂MnO₄

4) CH₃CH=CH₂ + 10KMnO₄ + 13KOH → CH₃COOK + K₂CO₃ + 8H₂O + 10K₂MnO₄

Дихромат калия в сернокислотной среде окисляет алкены аналогично реакциям 1 и 2.

При окислении алкенов, в которых атомы углерода при двойной связи содержат по два углеродных радикала, происходит образование двух кетонов:

Окисление алкинов

Алкины  окисляются в несколько более жестких условиях, чем алкены, поэтому они обычно окисляются с разрывом углеродной цепи по тройной связи. Как и в случае алкенов, атомы-восстановители здесь – атомы углерода, связанные  кратной связью. В результате реакций образуются кислоты и диоксид углерода. Окисление может быть проведено перманганатом или дихроматом калия в кислотной среде, например:

5CH₃C≡CH + 8KMnO₄ + 12H₂SO₄ → 5CH₃COOH + 5CO₂ + 8MnSO₄ + 4K₂SO₄ + 12H₂O

Ацетилен может быть окислен перманганатом калия в нейтральной среде до оксалата калия:

3CH≡CH +8KMnO₄→ 3KOOC –COOK +8MnO₂ +2КОН +2Н₂О

В кислотной среде окисление идет до щавелевой кислоты или углекислого газа:

5CH≡CH +8KMnO₄ +12H₂SO₄ → 5HOOC –COOH +8MnSO₄ +4К₂SO₄ +12Н₂О
CH≡CH + 2KMnO₄ +3H₂SO₄ → 2CO₂ + 2MnSO₄ + 4H₂O + K₂SO₄

Окисление гомологов бензола

Бензол не окисляется даже в довольно жестких условиях. Гомологи бензола могут быть окислены раствором перманганата калия в нейтральной среде до бензоата калия:

C₆H₅CH₃ +2KMnO

4 →  C₆H₅COOK + 2MnO₂ + KOH + H₂O

C₆H₅CH₂CH₃ + 4KMnO₄ → C₆H₅COOK + K₂CO₃ + 2H₂O + 4MnO₂ + KOH

Окисление гомологов бензола дихроматом или перманганатом калия в кислотной среде приводит к образованию бензойной кислоты.

5С₆Н₅СН₃+6КMnO₄+9 H₂SO₄→ 5С₆Н₅СООН+6MnSO₄ +3K₂SO₄ + 14H₂O

5C₆H₅–C₂H₅ + 12KMnO₄ + 18H₂SO₄  → 5C₆H₅COOH + 5CO₂ + 12MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 28H₂O

Окисление спиртов

Непосредственным продуктом окисления первичных спиртов являются альдегиды, а вторичных – кетоны.

Образующиеся при окислении спиртов альдегиды легко окисляются до кислот, поэтому альдегиды из первичных спиртов получают окислением дихроматом калия в кислотной среде при температуре кипения альдегида. Испаряясь, альдегиды не успевают окислиться.

3C₂H₅OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → 3CH₃CHO + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7H₂O

С избытком окислителя (KMnO₄, K₂Cr₂O₇) в любой среде первичные спирты окисляются до карбоновых кислот или их солей, а вторичные – до кетонов.

5C₂H₅OH + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄ → 5CH₃COOH + 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 11H₂O

3CH₃–CH₂OH + 2K₂

Cr₂O₇ + 8H₂SO₄ → 3CH₃–COOH + 2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ + 11H₂O

Третичные спирты в этих условиях не окисляются, а метиловый спирт окисляется до углекислого газа.

Двухатомный спирт, этиленгликоль HOCH₂–CH₂OH, при нагревании в кислой среде с раствором KMnO₄ или K₂Cr₂O₇ легко окисляется до щавелевой кислоты, а в нейтральной – до оксалата калия.

5СН₂(ОН) – СН₂(ОН) + 8КMnO₄+12H₂SO₄→ 5HOOC –COOH +8MnSO₄ +4К₂SO₄ +22Н₂О

3СН₂(ОН) – СН₂(ОН) + 8КMnO₄→ 3KOOC –COOK +8MnO₂ +2КОН +8Н₂О

Окисление альдегидов и кетонов

Альдегиды – довольно сильные восстановители, и поэтому легко окисляются различными окислителями, например: KMnO₄,  K

2Cr₂O₇,  [Ag(NH₃)₂]OH,  Cu(OH)₂. Все реакции идут при нагревании:

3CH₃CHO + 2KMnO₄ → CH₃COOH + 2CH₃COOK + 2MnO₂ + H₂O

3CH₃CHO + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → 3CH₃COOH + Cr₂(SO₄)₃ + 7H₂O

CH₃CHO + 2KMnO₄ + 3KOH → CH₃COOK + 2K₂MnO₄ + 2H₂O

5CH₃CHO + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 5CH₃COOH + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

CH₃CHO + Br₂ + 3NaOH → CH₃COONa + 2NaBr + 2H₂O

реакция «серебряного зеркала»

C аммиачным раствором оксида серебра альдегиды окисляются до карбоновых кислот которые в аммиачном растворе дают соли аммония (реакция «серебрянного зеркала»):

CH₃CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH → CH₃COONH₄ + 2Ag + H₂O + 3NH₃

CH₃–CH=O + 2Cu(OH)₂ → CH₃COOH + Cu₂O + 2H₂O

Муравьиный альдегид (формальдегид) окисляется, как правило, до углекислого газа:

5HCOH + 4KMnO₄(изб) + 6H₂SO₄ → 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 5CO₂ + 11H₂O

3СН₂О + 2K₂Cr₂O₇ + 8H₂SO₄ → 3CO₂ +2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ + 11H₂O

HCHO + 4[Ag(NH₃)₂]OH → (NH₄)₂CO₃ + 4Ag↓ + 2H₂O + 6NH₃

HCOH + 4Cu(OH)₂ → CO₂ + 2Cu

2O↓+ 5H₂O

Кетоны окисляются в жестких условия сильными окислителями с разрывом связей С-С и дают смеси кислот:

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

Муравьиная кислота, кроме кислотных свойств, проявляет также некоторые свойства альдегидов, в частности, восстановительные. При этом она окисляется до углекислого газа. Например:

2KMnO4 + 5HCOOH + 3h3SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CO2↑ + 8h3O

При нагревании с сильными водоотнимающими средствами (h3SO4 (конц.) или P4O10) разлагается:

HCOOH →(t) CO↑ + h3O

Каталитическое окисление алканов:

Каталитическое окисление алкенов:

Окисление фенолов:

himege.ru

Тренировочные задания. Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ

1. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

2. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

3. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

4. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

5. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

6. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

7. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

8. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

9. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

10. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

11. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

12. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

13. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

14. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции. Укажите окислитель и восстановитель.

Ответы

Вы завершили курс по самостоятельной подготовке к ЕГЭ по химии. Если остались пробелы — закройте их с онлайн репетитором. Выбрать репетитора можно на сайте — http://profi-teacher.ru/school-predmety/repetitors-ximii/

himi4ka.ru

Урок «ОВР в органической химии»

Урок по теме:

«Окислительно-восстановительные реакции в органической химии»

Цель:

1. Формирование умения составлять уравнения окислительно-восстановительных процессов, идущих в стандартных условиях.

2. Сформировать систему понятий, которые будут усваиваться в процессе изучения данной темы.

3. На основании строения атома научить определять возможные степени окисления каждого элемента, т.е. все многообразие возможных состояний атомов.

4. Создать положительную мотивацию к изучению данного материала.

5. Использовать проблемные ситуации, решение, которых возможно с помощью действий, формирование которых намечено на данных занятиях.

6. Закрепить химические знания об окислительно-восстановительных реакциях.

7. Систематизировать сведения об окислителях.

8. Становить связь между строением органических веществ и их степени окисления.

9. Находить зависимость окислительно-восстановительной способности органического вещества от его строения.

10. Формировать умения устанавливать связь между классом органических веществ и окислением нужной силы, агрегатного состояния и механизма действия.

11. Формировать знания предсказывать условия проведения реакции и ожидаемые продукты окисления.

Задачи: обеспечить усвоение знаний в области ОВР; научить прогнозировать состав продуктов ОВР;

расширить умения решать задачи повышенной сложности

Тип урока: урок совершенствования знаний, умений и навыков

Вид урока: лекция (2 часа)

Методы приемов обучения: монологическое изложение материала (1 час), закрепление (2 час)

Ход урока:

1. Оргмомент.

2. Изложение материала

Среди разнообразных химических процессов, протекающих в окружающем мире, важное место занимают окислительно-восстановительные реакции. Процессы горения обеспечивают человечество энергией. Технологические процессы — органические и неорганические синтезы, получение металлов, электролиз- также связаны с ОВР. И в биологических процессах таких, как дыхание и фотосинтез, окислительно-восстановительные реакции играют существенную роль. Поэтому, прежде всего, необходимо научить учащихся выделять из всего многообразия химических реакций, протекающих в окружающем мире, окислительно-восстановительные процессы.

Степень окисления -формальный заряд, который можно прописать атому, считая, что он отдал или принял некоторое количество электронов.

Элемент в определенной степени окисления Э⁺ⁿ_, Э^—n. Для определения потенциальных степеней окисления атома сначала необходимо построить модель строения атома в виде электронных ячеек. Т.к. атомы отдают только валентные электроны, то следующий шаг — выделение в структуре атома валентных электронов. Затем определить число валентных электронов и положение в периодической системе — группу и подгруппу.

С+4)₂)₂

Из электронной структуры следует:

-атом элемента главной подгруппы IV группы отдает и принимает электроны. Максимально может быть отдано 4 электрона. Однако в атоме имеются 2 спаренных s- и 2 не спаренных p-электрона, а затем еще и 2 s- электрона. Максимально можно определить 4 электрона.

-углерод имеет степени окисления :-4,-2,-3,0,+1,+2,+3,+4.

Окислительно-восстановительная реакция- это процесс, в котором одновременно происходит и окисление и восстановление атомов элементов в различных степенях окисления или окислительно-восстановительные реакции- это химические реакции, в которых происходит перенос электронов от одних частиц (атомы, радикалы, ионы, молекулы) к другим частицам.

В ходе химической реакции идет перенос электронов, следовательно, возникает электрический ток, который характеризуется силой и разностью потенциалов. Раз есть переход электронов от атомов одного элемента к атомам другого, следовательно, изменяются степени окисления элементов.

В качестве упражнений для распознавания окислительно-восстановительного процесса можно задать упражнения:

1. При фотосинтезе электроны перемещаются от одного вещества к другому. Является ли данный процесс окислительно-восстановительным?

2. В различных бытовых приборах используют аккумуляторы. К какому типу процессов относятся реакции, протекающие в аккумуляторах?

3. Подавляющее большинство животных используют кислород воздуха для окисления органических веществ. Что можно сказать об изменении степеней окисления атомов кислорода в этих процессах?

4. При сжигании ископаемого топлива в атмосферу выбрасывается огромное количество углекислого газа, оксидов серы и оксидов азота. Эти вещества растворяются в атмосферных осадках и в виде кислотных дождей выпадают на землю. Какие из описанных процессов являются окислительно-восстановительными, а какие нет?

5. Расскажите, какие процессы, протекающие в окружающем мире, являются окислительно-восстановительными?

6. Можно ли отнести дыхание животных к окислительно-восстановительному процессу?

Электроны не могут исчезать в никуда и появляться ниоткуда, т.е. число электронов, принятых в процессе восстановления, должно быть равно числу электронов, отданных, в процессе окисления. Такое равновесие называется электронным балансом. Процедура уравнения числа отданных и принятых электронов называется составление электронного баланса.

Для составления электронного баланса находят наименьшее общее кратное и коэффициент, для каждой полуреакции, представляющий собой наименьшее общее кратное на число электронов, перемещенных в данной полуреакции.

Число атомов, вступивших в реакцию, должно быть равно числу атомов, получившихся в результате реакции. Такое равновесие называется материальным балансом.

Определение степени окисления атомов в органических веществах.

Степень окисления любого атома углерода в органических веществах равна алгебраической сумме всех его связей с атомами более электроотрицательных элементов (хлор, кислород, сера, азот и др.), учитываемых со знаком «+», и связей с атомами водорода (или другого более электроположительного элемента), учитываемых со знаком «-«. При этом связи с соседними атомами углерода не учитываются.

Определим степени окисления атомов углерода в молекулах пропана и этанола:

_{+1 -3}

_{-2 +1}

_{-3 +1}

_{-3 +1}

_{-1 +1}

_{-2 +1}

_{-4 +1}

_{-2 +1 -1}

_{-4 +1 +1}

_{+4 -1}

_{-1 +1}

Н₃С-

СН₂—

СН₃;

СН₃—

СН₂—

ОН;

СН₄;

CH₃CI;

CH₃Li;

CCI₄;

C ₂ H₂

При определении степени окисления по электронной формуле допускаются полное смещение обобщенных электронов полярных связей к более электроотрицательному атому и делят поровну обобщенные электроны неполярных связей между атомами углерода. После этого сравнивают по числу электронов во внешнем слое каждый атом в соединении и нейтральный атом искомого элемента. Если число электронов в атоме элемента в соединении больше, чем в нейтральном, его степень окисления отрицательная, а его значение равно разности между числом электронов в данных атомах. В противном случае степень окисления положительная.

Составление уравнений окислительно-восстановительного реакций затрудняется содержанием нескольких атомов углерода в молекуле.

Генетическая связь между классами органических соединений представляется как ряд окислительно-восстановительных реакций, обеспечивающих переход от одного класса органических соединений к другому. Завершают его продукты полного окисления (горения) любого из представителей класса органических соединений.

При переходе от одного класса органических соединений к другому и увеличении степени разветвленного углеродного скелета молекул соединений внутри отдельного класса степень окисления атома углерода, ответственного за восстанавливающую способность соединения, изменяется. Органические вещества, в молекулах которых содержатся атомы углерода с максимальными положительными и отрицательными значениями степени окисления (-4,-3,+2,+3), вступают в реакцию полного окисления-горения, но устойчивы к действиям мягких окислителей и окислителей средней силы. Вещества, в молекулах которых содержатся атомы углерода в степени окисления -1,0,+1 окисляются легко, восстановительные способности их близки, поэтому их неполное описание может быть достигнуто за счет одного из известных окислителей малой и средней силы. Эти вещества могут проявлять двойственную природу, выступая и в качестве окислителя.

Окислители органических соединений.

К окислителям органических соединений относятся в первую очередь вещества неорганической природы:

1. 1. 1. 1. 1. По агрегатному состоянию:

-газообразные: (О₂, О₃)

-жидкие ( Ag₂O/NH₃, Cu (OH)_2, H₂O_2, KMnO₄ (раствор), KMnO₄+H₂SO_{4 (РАСТВОР),} KMnO₄+H₂SO_{4 (КОНЦ.),} H₂SO_{4 (КОНЦ.),} HNO_3, K₂Cr₂O₇ + H₂SO_{4 (КОНЦ.)}

-твердые: KMnO_4, K₂Cr₂O_7, CrO₃

II. Окислители органической природы (Pb(СH₃ COO)_4, HCOOH (надмуравьиная кислота), CH₃ COOH (надуксусная кислота), (CH₃)₂ SO.

III.-Мягкие окислители применяют для окисления органических соединении, содержащих кратные связи С=С, С=О, где степень окисления активного углерода от -1 до +1 и +1 до +3 (окисление алкенов, алкинов, альдегидов).

-Окислители средней силы работают, окисляя вторичные спирты до кетонов (степень окисления изменяется от 0 до +2), альдегиды – до карбоновых кислот (-1 до +3), алкены – до кетонов и карбоновых кислот (-1 до +2,+3).

-Жесткие окислители разрушают органические вещества со степенью окисления +4 до -2 до продуктов со степенями окисления +3,+4 и до простого вещества углерода. В этом случае процесс называется осмолением.

-Жидкие окислители чаще используют для окисления жидких органических веществ и применяют в лаборатории.

Классификация реакций окисления.

1. Горение C_nH_2n+2+O₂ при температуре равной 300-350 ⁰С протекает при высокой скорости. При нагревании происходит разрыв связей С-Н, С-С, О=О (Н.Н. Семенов).

2. Жидкофазное окисление C_nH_2n+2 C_nH_2n+1ОН, которые под действием серной кислоты превращаются в алкилсульфаты – синтетические моющие средства (температура 200 ⁰C в присутствии марганцевых катализаторов (способ А.Н. Башкирова)), при этом углеродная цепь становится у спирта меньше.

3. Твердофазное окисление (окислительная деструкция) наблюдается при старении полиолефинов под действием атмосферного кислорода.

Все три процесса – радикально-цепные, автокаталитические.

Механизм реакции окисления органических соединений.

Радикальное расщепление при температуре 300-350 ⁰С реализуется при разрыве связей С-Н, С-С. Инициирование может быть осуществлено нагреванием (горением), действием пероксида водорода, окислительных реагентов (раствор перманганата калия),  лучи:

R-R R + R

R-H R + H

Рост цепи:

R+ О₂ ROO

ROO+RH ROOH + R

RH +ROOH R+ RO+H₂O (разветвленный автокаталитический)

Пероксидный радикал- ключевой при окислении C_nH_2n+2 кислородом. В результате образуются продукты окисления: спирты, простые эфиры, сложные эфиры, угарный или углекислый газы, вода:

RCOO R + CO₂

ROO RCHO+ HO

HO +RH R+ H₂O

R + RO R-O-R

Степень окисления углерода изменяется от -4,-3 до +1,+4.

Каталитическое и хемоселективное окисление органических соединений.

Каталитическое окисление или окисление в присутствии катализаторов лишь увеличивают скорость прохождения процесса окисления, снижая энергию разрыва связей С-С, Н-Н, способствуют максимальному выходу необходимого продукта окисления (1).

Под хемоселективным окислением понимают способность ряда окислителей избирательно воздействовать на определенные функциональные группы, при этом, не затрагивая другие имеющиеся в молекуле соединения, способные к окислительно-восстановительному процессу. Для окисления альдегидов применяют азотную кислоту (25 % окисляет альдегидные и первичные спиртовые группы (2)).

Особенности природы ми строения органических соединений обуславливают специфичность протекания ряда реакций с их участием (3).

Все химические реакции сопровождаются перестройкой электронных оболочек атомов реагирующих веществ.

Реакции разложения сложных неорганических соединений на менее сложные относятся электроностатическим (4).

На характер получающихся в окислительно-восстановительной реакции веществ оказывает влияние среда. При окислении алкенов перманганатом калия в нейтральной среде, в результате разрыва пи-связи и присоединения гидроксильных групп образуются двухатомные спирты (5).

Под действием перманганата калия и серной кислоты при нагревании происходит разрыв пи- и сигма-связи и образуются карбонильные соединения.

Оба атома углерода в исходном алкане выполняют роль восстановителей и в ходе реакции окисляются. Необходимо установить, на сколько единиц изменяются степени окисления атомов углерода и марганца.

Многие спирты при контакте с кислородом окисляются до кислот:

или восстанавливаются:

Реакция Канниццаро:

4. Закрепление

Решение заданий

В схеме электронного перехода с участием органического вещества указываем число отданных и принятых атомов кислорода и водорода.

Класс органических соединений	Степень окисления атома углерода
	-4,-3	-2	-1	0	+1	+2	+3	+4
Алканы	первичные	вторичные	третичные	четвертичные	—	—	—	—
Алкены	—	первичные	вторичные	третичные	—	—	—	—
Алкины	—	—	первичные	вторичные	—	—	—	—
Спирты	—	—	СН3 –СН2-ОН	СН3—СН(ОН)-СН3	СН3—С(СН3)(ОН)-СН3	—	—	—
Галогеналканы	—	—	СН3 –СН2-CI	СН3—СН(CI)-СН3	СН3—С(СН3)(CI)-СН3	—	—	—
Альдегиды и кетоны	—	—	—	—	СН3 –СН=O	СН3 –С— СН3 O	—	—
Карбоновые кислоты	—	—	—	—	—	—	R-C-OOH	—
Сложные эфиры	—	—	—	—	—	—	CH3 –CO-O-CH3	—
Амида	—	—	—	—	—	—	CH3 –CONH2	—
Продукт полного сгорания	—	—	—	—	—	—	—	CO2

infourok.ru

ЕГЭ по химии №33. ОВР с участием органических соединений

Инфоурок › Химия › Презентации › ЕГЭ по химии №33. ОВР с участием органических соединений ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону N273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» педагогическая деятельность требует от педагога наличия системы специальных знаний в области обучения и воспитания детей с ОВЗ. Поэтому для всех педагогов является актуальным повышение квалификации по этому направлению!

Дистанционный курс «Организация работы с обучающимися с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ) в соответствии с ФГОС» от проекта «Инфоурок» даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (72 часа).

Подать заявку на курс

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайдОписание слайда:

Минакова А.П., учитель химии МБОУ «Гимназия №44» г. Курска

2 слайдОписание слайда:

В цепочках превращений органических веществ в подавляющем большинстве заданий встречаются ОВР. Эксперт имеет право начислить балл только в том случае, если записано уравнение, а не схема реакции, т.е. верно расставлены коэффициенты. В реакциях с участием неорганических окислителей (перманганат калия, соединения хрома (VI), пероксид водорода и др.) сделать это бывает непросто, без электронного баланса.

3 слайдОписание слайда:

. Изменение степени окисления атомов углерода в молекулах органических соединений Класс органических соединений Степень окисления атома углерода -4/-3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 Алканы Ch5 Ch4-Ch4 Ch4-Ch3-Ch4 Ch4 | C h4-C H-Ch4 Ch4 | C h4—C —Ch4 |    Ch4 — — — — Алкены — Ch3=Ch3 Ch4—CH=Ch3 — — — — Алкины — — CH≡CH Ch4—C≡CH — — — — Спирты _ _ h4C-Ch3- ОН h4C-C H-Ch4 | OH Ch4 | h4C-C -Ch4 | OH — — — Галогеналканы — — h4C-Ch3-CI h4C-C H-Ch4 | CI Ch4 | h4C-C -Ch4 | CI — — — Альдегиды и кетоны — — — — h4C-CH=O h4C-CO-Ch4 — — Карбоновые кислоты — — — — — — h4C-COOH — Продукт полного окислен — — — — — — — CO2

4 слайдОписание слайда:

Степени окисления атома углерода

5 слайдОписание слайда:

КMnO4 K2Cr2O7 Основные окислители MnSO4 MnO2 K2MnO4 Cr2(SO4)3 Cr(OH)3 K3[Cr(OH)6] O3 и h3O2 Сине-зеленый

6 слайдОписание слайда:

Окислители Кислая среда (Н+) Нейтральная среда (Н2О) Щелочная среда (ОН-) Озон, О3 Н2О + О2 ОН — + О2 Среда Н2О2 – окислитель В кислой среде Н2О2 + 2Н+ + 2ẽ → 2Н2О В щелочной среде Н2О2 + 2ẽ → 2ОН─ В нейтральной среде Н2О2 + 2ẽ → 2ОН─

7 слайдОписание слайда:

Алканы При обычных условиях алканы устойчивы к действию таких окислителей, как растворы KMnO4, K2Cr2O7. В результате контролируемого каталитического окисления алканов кислородом в определенных условиях, т.е. при различных температурах и давлении, можно получить спирты, альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты, например: Обратите внимание на то, что реакция каталитического окисления бутана используется в промышленности для получения уксусной кислоты 2СН4 + О2 → 2СН3ОН СН4 + О2→НСОН + Н2О 2СН4 + 3О2 → 2НСООН + 2Н2О 2СН3СН2СН2СН3 + 5О2 →4СН3СООН + 2Н2О

8 слайдОписание слайда:

Алкены При мягком окислении алкены превращаются в гликоли (двухатомные спирты), среда нейтральная или слабощелочная. Реакция Вагнера. 3Ch3=Ch3 + 2 KMnO4 + 4 h3O ——> 3 Ch3OH-Ch3OH + 2 KOH + 2MnO2 Слабощелочная среда (в общем виде): R-CH=CH-R+ 2KMnO4+2KOH→R-CH(OH)-CH(OH)-R+2K2MnO4 WO3 Окисление алкенов концентрированным раствором перманганата калия KMnO4 или бихромата калия K2Cr2O7 в кислой среде сопровождается разрывом не только π-, но σ-связи. В зависимости от строения алкена в результате этой реакции образуются карбоновые кислоты, CO2 и кетоны. СН3−СН=СН2 + h3O2 СН3−CH−Ch3 пропен | | OH OH пропандиол-1,2

9 слайдОписание слайда:

По продуктам окисления алкена можно определить положение двойной связи в его молекуле:

10 слайдОписание слайда:

Алкены разветвленного строения, содержащие углеводородный радикал у атома углерода, соединенного двойной связью, при окислении образуют смесь карбоновой кислоты и кетона: Алкены разветвленного строения, содержащие углеводородные радикалы у обоих атомов углерода, соединенных двойной связью, при окислении образуют смесь кетонов:

11 слайдОписание слайда:

Ch4-CH=CH-Ch4+O3+h3O= +h3O2 Ch4-CH=CH-Ch4+O3+h3O= 2 +h3O2 Ch4-CH(Ch4)=CH-Ch4+O3+h3O= +Ch4-COH+h3O2

12 слайдОписание слайда:

Пример: 3Ch4 — CH = CH — CH = Ch3+4KMnO4+8 h3O= 4KOH+4MnO2+3Ch4 — CH — CH — CH — Ch3 │ │ │ │ OH OH OH OH пентадиен — 1,4 пентантетраол — 1,2,3,4 С5H8+4KMnO4+6h3SO4=2CO2+C3h5O4+2K2SO4+4MnSO4+8h3O Малоновая кислота Уравнение окисления бутадиена-1,3 избытком раствора перманганата калия в кислой среде: 5Ch3=CH-CH=Ch3 + 22KMnO4 + 33h3SO4 =20CO2+ 11K2SO4 + 22MnSO4 + 48h3O Ch3=C=Ch3 +KMnO4=Ch3OH-CO-Ch3OH +K2MnO4+h3O 1,3-дигидроксиацетон

13 слайдОписание слайда:

Под действием сильных окислителей образуют двухосновные карбоновые кислоты с тем же числом атомов углерода. В зависимости от условий каталитическим окислением воздухом циклогексана получают циклогексанол, циклогексанон или адипиновую кислоту При действии сильных окислителей (KMnO4, K2Cr2O7 и др.) циклоалканы образуют двухосновные карбоновые кислоты с тем же числом атомов углерода:

14 слайдОписание слайда:

+2 KMnO4+3h3SO4=HOOC-(Ch3)2-COOH+2MnSO4+K2SO4+2h3O Янтарная к-та +2 KMnO4+3h3SO4=HOOC-(Ch3)3-COOH+2MnSO4+K2SO4+4h3O глутаровая к-та +2 KMnO4+3h3SO4=HOOC-(Ch3)4-COOH+2MnSO4+K2SO4+4h3O Циклогексан окисляется до адипиновой кислоты, используемой в производстве полиамидных волокон – капрона и нейлона +O2→ +h3O kat

15 слайдОписание слайда:

5 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 = 5HOOC(CH 2 ) 3 COOH + 4K 2 SO 4 + 8MnSO 4+ + 12H 2 O Глутаровая к-та CH 3 + 2KMnO 4 + 4H 2 O= 3 CH 3 OH OH 3 + 2MnO 2 + 2KOH

16 слайдОписание слайда:

Ацетилен окисляется водным раствором KMnO4 до оксалата калия K2C2O4: АЛКИНЫ В мягких условиях алкины с неконцевой тройной связью окисляются до α-кетонов: В жестких условиях алкины с неконцевой тройной связью окисляются до карбоновых кислот: Алкины, содержащие тройную связь у крайнего атома углерода, окисляются в жестких условиях с образованием карбоновой кислоты и СО2:

17 слайдОписание слайда:

+h3O2= Можно окислить озоном с образованием диальдегида: Бензол Устойчив к окислителям при комнатной температуре Не реагирует с водными растворами KMnO4, K2Cr2O7 и других окислителей 2

18 слайдОписание слайда:

Более сильные окислители – KMnO4 в кислой среде или хромовая смесь при нагревании окисляют метильную группу до карбоксильной: В нейтральной или слабощелочной среде образуется не сама бензойная кислота, а ее соль — бензоат калия: Окисляются относительно легко Окислению подвергается боковая цепь Мягкие окислители (MnO2) окисляют метильную группу до альдегидной группы: бензальдегид Гомологи бензола С6Н5СН3 + MnO2 →C6H5− CОН

19 слайдОписание слайда:

Под действием сильных окислителей (KMnO4 в кислой среде или хромовой смеси) окисление идет по α-углеродному атому с образованием бензойной кислоты Гомологи бензола

20 слайдОписание слайда:

Реакция анилина с хромовой смесью. Получается чёрный анилин. 3 C6H5Nh3 + 2 K2Cr2O7 + 11 h3SO4 → 3 C6h5O2 + 2 K2SO4 + 2 Cr2(SO4)3+ 3 Nh5HSO4+ 8 h3O Гомологи бензола, содержащие несколько боковых цепей, при окислении образуют соответствующие многоосновные ароматические кислоты:

21 слайдОписание слайда:

В нейтральной или слабощелочной среде при окислении перманганатом калия KMnO4 образуются соль карбоновой кислоты и карбонат калия:

22 слайдОписание слайда:

Окисление первичных спиртов до альдегидов до карбоновых кислот Метанол окисляется до СО2:

23 слайдОписание слайда:

Окисление предельных одноатомных спиртов Непосредственным продуктом окисления первичных спиртов являются альдегиды, а вторичных – кетоны. Образующиеся при окислении спиртов альдегиды легко окисляются до кислот, поэтому альдегиды из первичных спиртов получают окислением дихроматом калия в кислотной среде при температуре кипения альдегида. Испаряясь, альдегиды не успевают окислиться. 3C2H5OH + K2Cr2O7 + 4h3SO4 = 3Ch4CHO + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7h3O С избытком окислителя (KMnO4, K2Cr2O7) в любой среде первичные спирты окисляются до карбоновых кислот или их солей, а вторичные – до кетонов. Третичные спирты в этих условиях не окисляются, а метиловый спирт окисляется до углекислого газа.

24 слайдОписание слайда:

Для окисления вторичных спиртов наиболее часто используют бихромат калия в кислой среде при комнатной температуре или небольшом нагревании. Применяют также KMnO4 и MnO2. Для окисления первичных спиртов до альдегидов обычно используют реактив Джонсона или комплекс CrO3 c пиридином. Перманганат калия не применяют для окисления спиртов в альдегиды, т.к. реакция не останавливается на стадии образования альдегида, и окисление идет дальше до кислоты. Однако широкое применение нашел MnO2. Этот реагент не затрагивает кратные связи, поэтому может быть использован для получения и непредельных альдегидов и кетонов: Третичные спирты устойчивы к действию окислителей: они не окисляются ни в нейтральной, ни в щелочной среде. Но если в третичном спирте у атома углерода, соседнего с С-ОН-группой, есть атом водорода, то такие спирты окисляются в кислой среде, с отщеплением воды, образованием в качестве промежуточного продукта алкена и разрывом С-С -связи:

25 слайдОписание слайда:

Например, окисление этанола дихроматом калия на холоде заканчивается получением уксусной кислоты, а при нагревании – ацетальдегида: 3Ch4–Ch3OH + 2K2Cr2O7 + 8h3SO4 = 3Ch4–COOH + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 11h3O, 3Ch4–Ch3OH + K2Cr2O7 + 4h3SO4 =  3Ch4–CHO + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7h3O. ṯ Окисление хромовой смесью вторичного спирта

26 слайдОписание слайда:

5Ch4-Ch3-OH+4KMnO4+6h3SO4=5Ch4COOH+2K2SO4+4MnSO4+11h3O Ch4-Ch3-OH+4KMnO4+5KOH= Ch4COOK+4K2MnO4+4h3O 3Ch4-Ch3-OH+4KMnO4=3 Ch4COOK+4MnO2+KOH+4h3O Окислителем одноатомных спиртов может быть перекись водорода Ch4-Ch3-OH+2h3O2= Ch4–COOH+3h3O Окисление предельных одноатомных спиртов + 4K2Cr2O7 + 16h3SO4 = 3HOOC-(Ch3)4-COOH + 4Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 +19h3O Окисление циклогексанола до адипиновой кислоты

27 слайдОписание слайда:

Вторичные спирты окисляются до кетонов: Третичные спирты устойчивы к окислению! Окисление трет-бутанола в «жёстких» условиях:

28 слайдОписание слайда:

Окисление гликолей Двухатомный спирт, этиленгликоль HOCh3–Ch3OH, при нагревании в кислой среде с раствором KMnO4 или K2Cr2O7 легко окисляется до щавелевой кислоты, а в нейтральной – до оксалата калия. 5СН2(ОН) – СН2(ОН) + 8КMnO4+12h3SO4→5HOOC – COOH +8MnSO4 +4К2SO4 + +22Н2О 3СН2(ОН) – СН2(ОН) + 8КMnO4→3KOOC – COOK +8MnO2 +2КОН +8Н2О Глицерин, такими сильными окислителями как КMnO4 и K2Cr2O7, может окисляться до CO2 и h3O: 14 КMnO4+ 3C3H5(OH)3→7K2CO3+14MnO2+12h3O+2CO2 3C3H5(OH)3+7 K2Cr2O7-+28h3SO4→9 CO2+40 h3O+7K2SO4+7Cr2(SO4)3

29 слайдОписание слайда:

6КMnO4+9h3SO4→ 5 5H H +6MnSO4 +3К2SO4 + 24Н2О Окисление многоатомных спиртов происходит ступенчато, при этом первичные спиртовые группы превращаются в альдегидные, а вторичные – в кетонные. Первичные спиртовые группы могут окисляться до карбоксильных 2КMnO4+3h3SO4→ +2MnSO4 +К2SO4 + 6Н2О

30 слайдОписание слайда:

КMnO4 h3SO4 + CO2 ↑+

31 слайдОписание слайда:

+h3O2→ +h3O Окисление фенола пирокатехин 3 +2K2Cr2O7-+8h3SO4→3 + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 11h3O бензохинон

32 слайдОписание слайда:

C6H5-CH(OH)-Ch4+h3O2→C6H5-CO-Ch4+2h3O C6H5CH(OH)Ch4 + 2KMnO4 + 3h3SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + C6H5COOH +СО2 +5h3O 3C6H5CH(OH)Ch4 + K2Cr2O7 + 4h3SO4 = 3C6H5COCh4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7h3O Окисление ароматических спиртов

33 слайдОписание слайда:

Альдегиды легко окисляются до карбоновых кислот Ароматические альдегиды легко окисляются даже кислородом воздуха Метаналь окисляется до CО2 Окисление альдегидов и кетонов

34 слайдОписание слайда:

Качественные реакции на альдегиды Окисление гидроксидом меди(II) Реакция «серебряного зеркала» Соль, а не кислота!

35 слайдОписание слайда:

Кетоны окисляются с трудом, слабые окислители на них не действуют Под действием сильных окислителей происходит разрыв С—С связей по обе стороны карбонильной группы с образованием кислот Кетоны несимметричного строения преимущественно окисляются со стороны менее гидрированного атома углерода при карбонильной группе (правило Попова – Вагнера): Окисление циклических кетонов

36 слайдОписание слайда:

Окисление альдегидов 5Ch4–CH=O + 2KMnO4 + 3h3SO4 = 5Ch4–COOH + 2MnSO4 + K2SO4 + 3h3O, 3Ch4CH=O + 2KMnO4 = Ch4COOH + 2Ch4COOK + 2MnO2 + h3O 3Ch4CH=O + KMnO4+2KOH= Ch4COOK+ K2MnO4+ h3O 5H–CH=O + 4KMnO4 + 6h3SO4 = 5CO2+ 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11h3O 3H–CH=O + 4KMnO4 + 2KOH= 3K2CO3 +4MnO2 + 4h3O 3Ch4–CH=O + K2Cr2O7 + 4h3SO4 = 3Ch4–COOH + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 4h3O, Ch4–CH=O + 2[Ag(Nh4)2]OH  = Ch4–COONh5 + 2Ag + 3Nh4 + h3O HCOH+ 2[Ag(Nh4)2]OH =(Nh5)2CO3+ 2Ag+ 2Nh4 + h3O Ch4–CH=O + 2Cu(OH)2 = Ch4COOH + Cu2O + 2h3O Ch4CH=O + Br2 + 3NaOH → Ch4COONa + 2NaBr + 2h3O

37 слайдОписание слайда:

Окисление карбоновых кислот Непредельные карбоновые кислотыокисляются водным раствором KMnO4 в слабощелочной среде с образованием дигидрооксикислот и их солей: В кислой среде происходит разрыв углеродного скелета по месту двойной связи С=С с образованием смеси кислот: Среди одноосновных карбоновых кислот легко окисляется только муравьиная кислота НСООН+2Ag[(Nh4)2]ОН → (Nh5)2CO3 + h3O+2Ag+ 2Nh4

38 слайдОписание слайда:

Особые свойства щавелевой кислоты Легко окисляется под действием KMnO4 в кислой среде при нагревании до CО2 (метод перманганатометрии): При нагревании подвергается декарбоксилированию Под действием концентрированной h3SO4 при нагревании щавелевая кислота и ее соли (оксалаты) разлагаются до СО и СО2

39 слайдОписание слайда:

Окисление карбоновых кислот Среди кислот сильными восстановительными свойствами обладают муравьиная и щавелевая, которые окисляются до углекислого газа. 5НСООН + 2KMnO4 + 3h3SO4= 5CO2+ 2MnSO4 + K2SO4 + 8h3O 3НСООН + 2KMnO4 + 4KOH= 3K2CO3 +2MnO2 + 5h3O 5НOOC-СООН + 2KMnO4 + 3h3SO4= 10CO2+ 2MnSO4 + K2SO4 + 8h3O НСООН + HgCl2 = CO2 + Hg + 2HCl HCOOH+ Cl2 = CO2 +2HCl HOOC-COOH+ Cl2 =2CO2 +2HCl НСООН + 2[Ag(Nh4)2]OH → Nh5HCО3 +3Nh4↑+ Н2O +2Ag↓ НСООН + 2Cu(OH)2 → CO2 + Cu2O↓ + 3h3O

40 слайдОписание слайда:

Окисление глюкозы до глюконовой кислоты реактивом Толленса гидроксидом меди Cu(OH)2 в щелочной среде бромной водой Окисление моносахаридов

41 слайдОписание слайда:

Окисление глюкозы до глюкаровой (сахарной) кислоты разбавленной азотной кислотой HNO3 Окисление глюкозы до муравьиной кислоты под действием иодной кислоты HIO4 (периодатное окисление) Окисление моносахаридов

42 слайдОписание слайда:

Реакции, вызывающие трудности C6H5-Nh3+HCl=[C6H5-Nh4]Cl C6H5-Nh3+Ch4Br=[C6H5-Nh3Ch4]Cl C6H5-Nh3+Ch4-COCl=C6H5-NH-CO-Ch4+HCl C6H5-Nh3+C2H5-COOH=C6H5-NH-CO-C2H5+h3O C6H5-Nh3+HNO2=C6H5-OH+N2+h3O C6H5-Nh3+3Br2=C6h3Br3Nh3+HBr C6H5-Nh3+NaNO2+2HCl=C6H5-NNCl+2h3O+NaCl  Гидролизуется при t до N2 фенола и HCl

43 слайдОписание слайда:

Реакции, вызывающие трудности R-NO2+9Fe+4h3O→4R-Nh3+3Fe3O4 R-NO2+3Zn+7HCl→R-Nh4Cl+3ZnCl2+2h3O R-NO2+3Fe+7HCl→R-Nh4Cl+3FeCl2+2h3O R-NO2+2Al+2NaOH+4h3O→R-Nh3+2Na[Al(OH)4] Ch4Ch3OH + PCl5 = C2H5Cl + POCl3+HCl Ch4Ch3OH + PCl3 = 3C2H5Cl + h4РO3

44 слайдОписание слайда:

Реакции, вызывающие трудности

45 слайдОписание слайда:

В составлении презентации были использованы материалы: 1. О.В. Архангельская, И.А. Тюльков. Задачи по теме «Уравнения окислительно-восстановительных реакций» 2. Л.И. Асановой, материалы вебинара по теме: «Организация подготовки к ЕГЭ по химии: окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ» 3. Л.И. Асанова, Е.Н. Стрельникова Окислительно-восстановительные реакции. Практикум по химии, Москва «ВАКО», 2018 г 4. И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская Готовимся к ЕГЭ. Органическая химия. Пособие для учащихся, «Русское слово», 2013 г 5. О.Э. Сикорская Классы органических соединений. Пособие для подготовки к экзамену, «Веста», Владикавказ 2015 г 6. О.Э. Сикорская ХИМИЯ ОВР с участием органических соединений. Учебное пособие для подготовки к ЕГЭ, «Веста», Владикавказ 2014 г 7. Н.Е. Дерябина органическая химия. Книга 1. Углеводороды и их монофункциональные производные. Учебник-тетрадь. М.: ИПО «У Никитских ворот», 2012 г 8. ФИПИ школе. ЕГЭ Химия. Типовые экзаменационные варианты под редакцией А.А. Кавериной 2014-2018 гг 9. В.Н. Доронькин и др. ЕГЭ – 2018 Химия. Новые задания высокого уровня сложности, ЛЕГИОН, Ростов – на – Дону 2017 г 10. Сайт https://ege.sdamgia.ru/ и др

Курс повышения квалификации

Курс профессиональной переподготовки

Учитель химии

Курс повышения квалификации

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник: Все учебники

Выберите тему: Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Номер материала: ДБ-1343208

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Почему учителям и воспитателям следует проходить курсы повышения квалификации и профессиональной переподготовки в учебном центре «Инфоурок» ?• Огромный каталог:  677 курсов профессиональной переподготовки и повышения квалификации;• Очень низкая цена, при этом доступна оплата обучения в рассрочку – первый взнос всего 10%, оставшуюся часть необходимо оплатить до конца обучения; • Курсы проходят полностью в дистанционном режиме (форма обучения в документах не указывается); • Возможность оплаты курса за счёт Вашей организации. • Дипломы и Удостоверения от проекта «Инфоурок» соответствуют всем установленным законодательству РФ требованиям. (Согласно ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» от 2012 года).

infourok.ru

овр в органике

Documents войти Загрузить ×

1. Естественные науки
2. Химия

advertisement advertisement

Related documents

Маршрутный лист обучающихся Проблемная тема урока: «Кто-то теряет, а кто-то находит» Почему?

Типы химических реакций

Системный анализ и управление» (2010

Тема: Окислительно-восстановительные реакции.

Степень окисления и валентность

ОФО ЗФО ХИМИЯ ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНАМ И ЗАДАЧИ 1

подборка тестов по химии

антиокислительные свойства фенольных соединений

a5 zadania

Классификация и изомерия органических соединений

Скачать advertisement

studydoc.ru

ОВР с участием органических веществ

ОВР с участием органических веществ

В ОВР 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. В этом параграфе рассмотрены только реакции представителей важнейших классов органических веществ с некоторыми неорганическими окислителями.

Алкены. При мягком окислении алкены превращаются в гликоли (двухатомные спирты). Атомы-восстановители в этих реакциях – атомы углерода, связанные двойной связью.

Реакция с раствором перманганата калия протекает в нейтральной или слабо щелочной среде следующим образом:

C₂ H₄ + 2KMnO₄ + 2H₂ O

CH₂ OH–CH₂ OH + 2MnO₂ + 2KOH (охлаждение)

В более жестких условиях окисление приводит к разрыву углеродной цепи по двойной связи и образованию двух кислот (в сильно щелочной среде – двух солей) или кислоты и диоксида углерода (в сильно щелочной среде – соли и карбоната):

1) 5CH₃ CH=CHCH₂ CH₃ + 8KMnO₄ + 12H₂ SO₄

5CH₃ COOH + 5C₂ H₅ COOH + 8MnSO₄ + 4K₂ SO₄ + 17H₂ O (нагревание)

2) 5CH₃ CH=CH₂ + 10KMnO₄ + 15H₂ SO₄

5CH₃ COOH + 5CO₂ + 10MnSO₄ + 5K₂ SO₄ + 20H₂ O (нагревание)

3) CH₃ CH=CHCH₂ CH₃ + 6KMnO₄ + 10KOH

CH₃ COOK + C₂ H₅ COOK + 6H₂ O + 6K₂ MnO₄ (нагревание)

4) CH₃ CH=CH₂ + 10KMnO₄ + 13KOH

CH₃ COOK + K₂ CO₃ + 8H₂ O + 10K₂ MnO₄ (нагревание)

Дихромат калия в сернокислотной среде окисляет алкены аналогично реакциям 1 и 2.

Алкины. Алкины начинают окисляются в несколько более жестких условиях, чем алкены, поэтому они обычно окисляются с разрывом углеродной цепи по тройной связи. Как и в случае алканов, атомы-восстановители здесь – атомы углерода, связанные в данном случае тройной связью. В результате реакций образуются кислоты и диоксид углерода. Окисление может быть проведено перманганатом или дихроматом калия в кислотной среде, например:

5CH₃ C

CH + 8KMnO₄ + 12H₂ SO₄5CH₃ COOH + 5CO₂ + 8MnSO₄ + 4K₂ SO₄ + 12H₂ O (нагревание)

Иногда удается выделить промежуточные продукты окисления. В зависимости от положения тройной связи в молекуле это или дикетоны (R₁ –CO–CO–R₂ ), или альдокетоны (R–CO–CHO).

Ацетилен может быть окислен перманганатом калия в слабощелочной среде до оксалата калия:

3C₂ H₂ + 8KMnO₄ = 3K₂ C₂ O₄ +2H₂ O + 8MnO₂ + 2KOH

В кислотной среде окисление идет до углекислого газа:

C₂ H₂ + 2KMnO₄ +3H₂ SO₄ =2CO₂ + 2MnSO₄ + 4H₂ O + K₂ SO₄

Гомологи бензола. Гомологи бензола могут быть окислены раствором перманганата калия в нейтральной среде до бензоата калия:

C₆ H₅ CH₃ +2KMnO₄ = C₆ H₅ COOK + 2MnO₂ + KOH + H₂ O (при кипячении)

C₆ H₅ CH₂ CH₃ + 4KMnO₄ = C₆ H₅ COOK + K₂ CO₃ + 2H₂ O + 4MnO₂ + KOH (при нагревании)

Окисление этих веществ дихроматом или перманганатом калия в кислотной среде приводит к образованию бензойной кислоты.

Спирты. Непосредственным продуктом окисления первичных спиртов являются альдегиды, а вторичных – кетоны.

Образующиеся при окислении спиртов альдегиды легко окисляются до кислот, поэтому альдегиды из первичных спиртов получают окислением дихроматом калия в кислотной среде при температуре кипения альдегида. Испаряясь, альдегиды не успевают окислиться.

3C₂ H₅ OH + K₂ Cr₂ O₇ + 4H₂ SO₄ = 3CH₃ CHO

+ K₂ SO₄ + Cr₂ (SO₄ )₃ + 7H₂ O (нагревание)

С избытком окислителя (KMnO₄ , K₂ Cr₂ O₇ ) в любой среде первичные спирты окисляются до карбоновых кислот или их солей, а вторичные – до кетонов. Третичные спирты в этих условиях не окисляются, а метиловый спирт окисляется до углекислого газа. Все реакции идут при нагревании.

Двухатомный спирт, этиленгликоль HOCH₂ –CH₂ OH, при нагревании в кислотной среде с раствором KMnO₄ или K₂ Cr₂ O₇ легко окисляется до углекислого газа и воды, но иногда удается выделить и промежуточные продукты (HOCH₂ –COOH, HOOC–COOH и др.).

Альдегиды. Альдегиды – довольно сильные восстановители, и поэтому легко окисляются различными окислителями, например: KMnO₄ , K₂ Cr₂ O₇ , [Ag(NH₃ )₂ ]OH. Все реакции идут при нагревании:

3CH₃ CHO + 2KMnO₄ = CH₃ COOH + 2CH₃ COOK + 2MnO₂ + H₂ O
3CH₃ CHO + K₂ Cr₂ O₇ + 4H₂ SO₄ = 3CH₃ COOH + Cr₂ (SO₄ )₃ + 7H₂ O
CH₃ CHO + 2[Ag(NH₃ )₂ ]OH = CH₃ COONH₄ + 2Ag + H₂ O + 3NH₃

Формальдегид с избытком окислителя окисляется до углекислого газа.

mirznanii.com

Окислительно-восстановительные реакции в органической химии

Теория ОВР в органической химии

Окисление органических веществ. Зависимость продуктов реакции окисления органических веществ от среды. Применение метода электронного баланса в органических реакциях.

Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ встречаются в заданиях С3 и вызывают наибольшие затруднения у школьников. Как правило, большинство выпускников пишут схемы окислительно-восстановительных реакций, показывая окислитель [O], не указывая продукты ОВР, кроме основного; вызывает затруднение и расстановка коэффициентов в органических ОВР.

Мы рассмотрим:

1. Графический метод определения степени окисления в органических веществах;

2. Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ, их разновидности, определение продуктов;

3. Метод макроподстановки при расставлении коэффициентов в органических ОВР

1. Графический метод определения степени окисления в органических веществах

В органических веществах можно определять степени окисления элементов алгебраическим методом, при этом получается усредненное значение степени окисления. Этот метод наиболее применим в том случае, если все атомы углерода органического вещества по окончании реакции приобрели одинаковую степень окисления (реакции горения или полного окисления)

Рассмотрим такой случай:

Пример 1. Обугливание дезоксирибозы серной концентрированной кислотой с дальнейшим окислением:

С₅Н₁₀О₄ + H₂SO₄  CO₂ + H₂O + SO₂

Найдём степень окисления углерода х в дезоксирибозе: 5х + 10 – 8 = 0; х = — 2/5

В электронном балансе учитываем все 5 атомов углерода:

5С ^-2/5 – 22е  5С⁺⁴ 2 1

Окисление

S⁺⁶ + 2е  S⁺⁴ 22 11

восстановление

С₅Н₁₀О₄ + 11H₂SO₄  5CO₂ + 16H₂O + 11SO₂

В большинстве случаев окислению подвергаются не все атомы органического вещества, а только некоторые. В этом случае в электронный баланс вносятся только атомы, изменившие степень окисления, а, следовательно, нужно знать степень окисления каждого атома. Легче всего это сделать графическим методом:

1) изображается полная структурная формула вещества;

2) по каждой связи стрелкой показывается смещение электрона к наиболее электроотрицательному элементу;

3) все связи С – С считаются неполярными;

4) далее ведется подсчет: сколько стрелок направлено к атому, столько «–» , сколько от атома – столько «+». Сумма «–» и «+» определяет степень окисления атома. Рассмотрим несколько примеров:

Н

Н С С О

Н О Н

Углерод карбоксильной группы смещает от себя 3 электрона, его степень окисления +3, углерод метильного радикала притягивает к себе 3 электрона от водорода, его степень окисления – 3.

Cl

Н С С О

H H

Углерод альдегидной группы отдает 2 электрона (+2) и притягивает к себе 1 электрон ( — 1), итого степень окисления углерода альдегидной группы +1. Углерод радикала притягивает 2 электрона от водорода (-2) и отдает 1 электрон хлору (+1), итого степень окисления этого углерода -1.

Н Н

Н С С С ≡ С Н

Н Н

У первого углерода (начинаем считать справа) степень окисления -1, у второго 0, так как мы считаем все связи углерод-углерод неполярными, у третьего – 2, у четвертого – 3.

2. Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ, их разновидности, определение продуктов

Все ОВР в органике можно условно разделить на 3 группы:

1. Полное окисление и горение. В качестве окислителей используются кислород (другие вещества, поддерживающие горение, например оксиды азота), концентрированные азотная и серная кислота, можно использовать твердые соли, при нагревании которых выделяется кислород (хлораты, нитраты, перманганаты и т.п.), другие окислители (например, оксид меди (II)). В этих реакциях наблюдается разрушение всех химических связей в органическом веществе. Продуктами окисления органического вещества являются углекислый газ и вода.

2. Мягкое окисление. В этом случае не происходит разрыва углеродной цепи. К мягкому окислению относится окисление спиртов до альдегидов и кетонов, окисление альдегидов до карбоновых кислот, окисление алкенов до двухатомных спиртов (Реакция Вагнера), окисление ацетилена до оксалата калия, толуола – до бензойной кислоты и т.д. В качестве окислителей в этих случаях используются разбавленные растворы перманганата калия, дихромата калия, азотной кислоты, аммиачный раствор оксида серебра, оксид меди (II), гидроксид меди (II).

Пример 2. Окисление этилена водным раствором перманганата калия при обычных условиях (реакция Вагнера) :

CH₂=CH₂ + KMnO₄ + H₂O  HO-CH₂-CH₂-OH + MnO₂ + KOH

Степень окисления углерода в этилене – 2, в этиленгликоле – 1. В балансе учитываем оба атома углерода, так как они соединены неполярной связью.

2С ^-2 – 2е  2С^-1 3 восстановитель

Окисление

Mn⁺⁷ + 3е  Mn⁺⁴ 2 окислитель

Восстановление

3CH₂=CH₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O  3HO-CH₂-CH₂-OH + 2MnO₂ + 2KOH

Пример 3. Окисление этаналя подкисленным раствором перманганата калия при нагревании :

CH₃-CHО + KMnO₄ + H₂SO₄  CH₃-COOH + MnSO₄+ K₂SO₄ + H₂O

Степень окисления углерода в альдегидной группе +1, в карбоксильной группе +3, это используем в балансе, метильный радикал в реакции не участвовал, его не имеет смысла учитывать.

С⁺¹ – 2е  С⁺³ 5 восстановитель

Окисление

Mn⁺⁷ + 5е  Mn⁺² 2 окислитель

Восстановление

5CH₃-CHО + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄  5CH₃-COOH + 2MnSO₄+ K₂SO₄ + 3H₂O

3. Деструктивное окисление. Происходит в более жестких условиях, чем мягкое окисление, сопровождается разрывом некоторых углерод-углеродных связей. В качестве окислителей используются более концентрированные растворы перманганата калия, дихромата калия при нагревании. Среда этих реакций может быть кислой, нейтральной и щелочной. От этого будут зависеть продукты реакций.

Деструкция (разрыв углеродной цепи) происходит у алкенов и алкинов – по кратной связи, у производных бензола – между первым и вторым атомами углерода, если считать от кольца, у третичных спиртов – у атома, содержащего гидроксильную группу, у кетонов – у атома при карбонильной группе. Если при деструкции оторвался фрагмент, содержащий 1 атом углерода, то он окисляется до углекислого газа (в кислой среде), гидрокарбоната и (или) карбоната (в нейтральной среде), карбоната (в щелочной среде). Все более длинные фрагменты превращаются в кислоты (в кислой среде) и соли этих кислот (в нейтральной и щелочной среде). В некоторых случаях получаются не кислоты, а кетоны (при окислении третичных спиртов, разветвленных радикалов у гомологов бензола, у кетонов, алкенов).

Ниже в схемах представлены возможные варианты окисления производных бензола в кислой и щелочной среде. Разными цветами выделены атомы углерода, участвующие в окислительно-восстановительном процессе. Выделение цветом позволяет проследить «судьбу» каждого атома углерода.

Схема 1. Окисление производных бензола в кислой среде

Схема 2. Окисление производных бензола в щелочной среде

Несколько сложнее составить уравнение реакции окисления в нейтральной среде. Точно определить, какие продукты получатся, можно только при расстановке коэффициентов. Рассмотрим последовательно такой случай.

Пример 4. Окисление фенилацетилена водным раствором перманганата калия при нагревании. При этой реакции происходит деструкция по тройной связи, образуется бензоат калия, оксид марганца (IV), остальные продукты пока не ясны, запишем КОН и КНСО₃. Кстати, при расстановке коэффициентов может выясниться, что воду нужно перенести в правую часть уравнения:

С₆Н₅—С≡СН + KMnO₄ + H₂O  С₆Н₅—СООК + MnO₂ + KOH+ КНСО₃

С ⁰ – 3е  С⁺³

С ^-1– 5е  С⁺⁴ 8 3 восстановитель

Окисление

Mn⁺⁷ + 3е  Mn⁺⁴ 8 окислитель

Восстановление

Ставим коэффициенты из баланса перед углеродом и марганцем:

3С₆Н₅—С≡СН + 8KMnO₄ + H₂O  3С₆Н₅—СООК + 8MnO₂ + KOH+ 3КНСО₃

После этого уравниваем калий:

3С₆Н₅—С≡СН + 8KMnO₄ + H₂O  3С₆Н₅—СООК + 8MnO₂ + 2KOH+ 3КНСО₃

Учитывая то, что кислая соль нейтрализуется щелочью:

2KOH+ 3КНСО₃  2К₂СО₃ + КНСО₃ + 2H₂O, изменим продукты реакции:

3С₆Н₅—С≡СН + 8KMnO₄ + H₂O  3С₆Н₅—СООК + 8MnO₂ + 2К₂СО₃ + КНСО₃

Проверим число атомов водорода в правой части уравнения – 16, в левой части – 18 без учета воды, следовательно, воду нужно перенести в правую часть:

3С₆Н₅—С≡СН + 8KMnO₄  3С₆Н₅—СООК + 8MnO₂ + 2К₂СО₃ + КНСО₃+ H₂O

Пример 5. Окисление бутена-1 водным раствором перманганата калия при нагревании. При этой реакции происходит деструкция по двойной связи, образуется пропионат калия, оксид марганца (IV), остальные продукты пока не ясны, запишем КОН и КНСО₃.

CH₃-CH₂—CH=CH₂ + KMnO₄ + H₂O  С₂Н₅—СООК + MnO₂ + KOH+ КНСО₃

С ^-1 – 4е  С⁺³

С ^-2 – 6е  С⁺⁴ 10 3 восстановитель

Окисление

Mn⁺⁷ + 3е  Mn⁺⁴ 10 окислитель

Восстановление

Ставим коэффициенты из баланса перед углеродом и марганцем:

3CH₃-CH₂—CH=CH₂ + 10KMnO₄ + H₂O  3С₂Н₅—СООК + 10MnO₂ + KOH+ 3КНСО₃

После этого уравниваем калий:

3CH₃-CH₂—CH=CH₂ + 10KMnO₄ + H₂O  3С₂Н₅—СООК + 10MnO₂ + 4KOH+ 3КНСО₃

Учитывая то, что кислая соль нейтрализуется щелочью:

4KOH+ 3КНСО₃  3К₂СО₃ + КOH + 3H₂O, изменим продукты реакции:

3CH₃-CH₂—CH=CH₂ + 10KMnO₄ + H₂O  3С₂Н₅—СООК + 10MnO₂ + KOH+ 3К₂СО₃

Проверим число атомов водорода в правой части уравнения – 16, в левой части – 24 без учета воды, следовательно, воду нужно перенести в правую часть:

3CH₃-CH₂—CH=CH₂ + 10KMnO₄  3С₂Н₅—СООК + 10MnO₂ + KOH+ 3К₂СО₃ + 4H₂O

3. Метод макроподстановки при расставлении коэффициентов в органических ОВР

В случае, когда множество атомов углерода меняют степень окисления, рассматривается каждый атом отдельно, а затем все отданные атомами углерода электроны складываются. В этом и состоит сущность макроподстановки. Рассмотрим пример 6. Пользуясь схемой 1, составим формулы продуктов реакции окисления.

+ KMnO₄ + H₂SO₄ 

+ CO₂ + CH₃COOH + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Теперь определим степени окисления всех атомов углерода, которые будут меняться: в гидроксильной группе – 1, в альдегидной группе +1, в метильном радикале – 3, в этильном радикале будет менять степень окисления только атом, связанный с СН, его степень окисления – 2, в СН степень окисления С – 1. Первые от бензольного кольца атомы углерода приобрели степень окисления +3, метильный радикал превратился в углекислый газ +4, углерод этильного радикала – в карбоксильную группу +3.

С ^-1 – 4е  С⁺³

С ⁺¹ – 2е  С⁺³

С ^-1 – 4е  С⁺³ 22 5

С ^-3 – 7е  С⁺⁴

С ^-2 – 5е  С⁺³

Окисление

Mn⁺⁷ + 5е  Mn⁺² 22 окислитель

Восстановление

ИЛИ

С ^-1 +С ⁺¹ +С ^-1 +С ^-3 +С ^-2 – 22 е  4С⁺³ + С⁺⁴

— 6 е +16 е

Расставим коэффициенты (органические вещества записаны в виде молекулярных формул, но так записывать не обязательно)

5С₁₂Н₁₆О₂+ 22KMnO₄ + 33H₂SO₄  5С₉Н₆О₆ + 5CO₂ + 5CH₃COOH + 22MnSO₄ + 11K₂SO₄ + 38H₂O

Задание 4.

1) Составьте уравнение реакции деструктивного окисления по обеим двойным связям 4-метилпентадиена – 1,3 подкисленным раствором перманганата калия при нагревании.

2) Составьте уравнение реакции окисления стирола водным раствором перманганата калия при нагревании.

3) Составьте уравнение реакции окисления 1-изопропил-3-метил-2-пропил-5-этилбензола щелочным раствором перманганата калия при нагревании.

Для расставления коэффициентов используйте метод макроподстановки.

infourok.ru