Fenyloetan ulega reakcji utleniania w obecności- Zadanie 44: Chemia. Zbiór zadań typu maturalnego. Poziom rozszerzony

Rozwiązanie

Niezbilansowane równanie z uwzględnieniem stopni utlenienia atomów, które zmieniają je w trakcie omawianej reakcji:

$C X_{6} H X_{5} - CH - II X_{2} - CH - III X_{3} + Cr VI O X_{3} + H X_{3} O X^{+} C X_{6} H X_{5} - CO III OH + Cr III X^{3 +} + C IV O X_{2} + H X_{2} O$

Połówkowe równania procesów:

utleniania:

$C X_{6} H X_{5} - CH - II X_{2} - CH - III X_{3} + 16 H X_{2} O C X_{6} H X_{5} - CO III OH + C IV O X_{2} + 12 H X_{3} O X^{+} + 12 e X^{-}$

redukcji:

$Cr VI O X_{3} + 3 e X^{-} + 6 H X_{3} O X^{+} Cr III X^{3 +} + 9 H X_{2} O ∣ \cdot 4$

Sumujemy zbilansowane równania połówkowe i skracamy drobiny, które występują po obu stronach równania. Otrzymujemy uzgodnione równanie reakcji:

$C X_{6} H X_{5} - CH X_{2} - CH X_{3} + 4 CrO X_{3} + 12 H X_{3} O X^{+} C X_{6} H X_{5} - COOH + 4 Cr X^{3 +} + CO X_{2} + 20 H X_{2} O$

Wyjaśnienie:

Prostym sposobem na znalezienie stopnia utlenienia atomu węgla w związkach organicznych jest zapamiętanie poniższych zasad:

Wiązanie z innym atomem węgla (pojedyncze lub wielokrotne) nie zmienia stopnia utlenienia węgla.
Wiązanie z wodorem zmniejsza stopień utlenienia węgla o I (węgiel ma większą elektroujemność).
Każde wiązanie z tlenem zwiększa stopień utlenienia atomu węgla o I (tlen ma większą elektroujemność).
Analogicznie każde wiązanie z azotem i innym pierwiastkiem o większej elektroujemności od węgla zwiększa jego stopień utlenienia o I.

W procesie utleniania cząsteczka fenyloetanu oddaje aż 12 elektronów:

Poniżej przypominamy podstawowe wiadomości dotyczące określania stopni utlenienia pierwiastków oraz bilansowania równań reakcji redoks:

Reguły dotyczące stopni utlenienia:

Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w obojętnym związku jest równa 0.
Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w jonie jest równa ładunkowi tego jonu.
Tlen w związkach przyjmuje zwykle -II stopień utlenienia (w H₂O₂ -I, a w OF₂ +II).
Wodór w związkach przyjmuje zwykle +I stopień utlenienia (w wodorkach metali -I).
Metale w związkach przyjmują dodatnie stopnie utlenienia równe ich wartościowości.
Pierwiastki w stanie wolnym mają stopień utlenienia równy 0.

Utleniacz to substrat, którego pierwiastek/jeden z pierwiastków obniża stopień utlenienia.

Reduktor to substrat, którego pierwiastek/jeden z pierwiastków zwiększa stopień utlenienia.

Utlenianie - proces w którym bierze udział reduktor, dochodzi w nim do zwiększenia stopnia utlenienia.

Redukcja - proces w którym bierze udział utleniacz, dochodzi w nim do obniżenia stopnia utlenienia.

Aby zapisać zbilansowane równania procesów utleniania i redukcji postępujemy zgodnie z poniższym schematem:

Ustalamy stopnie utlenienia wszystkich atomów.
Sprawdzamy, które pierwiastki zmieniły swój stopień utlenienia
Pierwiastek obniża stopień utlenienia przyjmując elektrony, a zwiększa stopień utlenienia oddając elektrony. Dopisujemy odpowiednią ilość elektronów po lewej stronie w procesie redukcji, a po prawej stronie w procesie utlenienia
Uzgadniamy ładunki po lewej i po prawej stronie dopisując jony H₃O⁺ /H⁺ lub jony OH^-, To jakich jonów możemy użyć zależy od środowiska:
- środowisko kwaśne ⇒ H₃O⁺/H⁺
- środowisko obojętne ⇒ H₃O⁺/H⁺ lub OH^- (staramy się użyć takiego jonu, aby po lewej stronie dopisać H₂O)
- środowisko zasadowe ⇒ OH^-
Sprawdzamy czy ilości atomów są takie same po lewej i po prawej stronie. Jeśli nie zgadza się ilość atomów tlenu i wodoru dopisujemy cząsteczki wody w odpowiedniej ilości po lewej lub prawej stronie.
Jeżeli ilości elektronów biorących udział w utlenianiu i redukcji są różne, to mnożymy równania przez odpowiednie liczby, tak aby ilość elektronów w utlenianiu i redukcji była identyczna.
Dodajemy stronami równanie utleniania i redukcji, a następnie porządkujemy substancje, tak aby znajdowały się po odpowiedniej stronie równania.

Kamil Kwiatkowski

Nauczyciel chemii

Tutaj pojawi się lista Twoich książek

Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.