Задание 30 живёт на пересечении органики и неорганики — здесь собраны все связки «окислитель + спирт/альдегид/кислота», которые обычно раскиданы по разным темам.
Самые сложные ОВР-уравнения задания 30 требуют одновременного знания и неорганических окислителей (KMnO4, K2Cr2O7, HNO3), и органических субстратов (спирты, альдегиды, алкены, арены). Здесь — единая шпаргалка «кто с чем и до чего» для всех кислородсодержащих органических классов.
| Субстрат | Окислитель | Условие | Продукт |
|---|---|---|---|
| Алкен | KMnO₄ (разб., холод) | мягкое | диол (2 группы OH) |
| Алкен | KMnO₄/H+ (конц., t) | жёсткое | разрыв C=C → кислоты/CO₂ |
| Первичный спирт | CuO, t | мягкое | альдегид |
| Первичный спирт | K₂Cr₂O₇/H₂SO₄ | сильное | карбоновая кислота |
| Вторичный спирт | CuO / K₂Cr₂O₇ | любое | кетон |
| Третичный спирт | — | — | не окисляется (нет H при C-OH) |
| Альдегид | [Ag(NH₃)₂]OH | t | кислота + Ag↓ (зеркало) |
| Альдегид | Cu(OH)₂, t | — | кислота + Cu₂O↓(красный) |
| Альдегид | KMnO₄/K₂Cr₂O₇ | — | карбоновая кислота |
| Толуол (боковая цепь) | KMnO₄, t | — | бензойная кислота |
Окисление органики почти всегда идёт по «лестнице»: спирт → альдегид/кетон → кислота. Мягкий окислитель (CuO, KMnO4 холодный разб.) останавливается на первой ступени вверх, сильный (K2Cr2O7/H+, KMnO4 конц./t) идёт до конца.
3C₂H₅OH+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄→3CH₃COOH+2Cr₂(SO₄)₃+2K₂SO₄+11H₂O
Раствор меняет цвет с оранжевого на зелёный — признак восстановления Cr+6 → Cr3+ (см. конспект 80).
5CH₂=CH-CH₃+12KMnO₄+18H₂SO₄→5CH₃COOH+5CO₂+12MnSO₄+6K₂SO₄+23H₂O
Двойная связь разрывается полностью: концевой атом (=CH2) окисляется до CO2, внутренний (с CH3) — до уксусной кислоты.
5C₆H₅CH₃+6KMnO₄+9H₂SO₄→5C₆H₅COOH+6MnSO₄+3K₂SO₄+14H₂O
Ароматическое кольцо устойчиво к окислению (см. конспект 56) — окисляется только метильная группа до карбоксильной.
Задание 30 сводится к одному вопросу: до чего окислится органика и до чего восстановится окислитель. Обе половины ответа берутся из таблиц ниже.
| Исходное вещество | Мягкое окисление (KMnO₄, холод) | Жёсткое (KMnO₄, H+, t) |
|---|---|---|
| Алкен R–CH=CH–R | двухатомный спирт (гликоль) | разрыв связи: две кислоты / CO₂ |
| Алкен с концевой =CH₂ | гликоль | этот фрагмент → CO₂ |
| Алкин | — | разрыв тройной связи → кислоты / CO₂ |
| Толуол и гомологи | — | боковая цепь → бензойная кислота |
| Первичный спирт | альдегид | карбоновая кислота |
| Вторичный спирт | кетон | кетон (дальше не идёт) |
| Альдегид | карбоновая кислота | карбоновая кислота |
Кратная связь рвётся, и каждый её атом углерода превращается по числу оставшихся при нём водородов: =CH₂ → CO₂, =CH– → карбоновая кислота, =C(R)– → кетон. Достаточно посмотреть на строение — продукт определится однозначно.
| Окислитель | Среда | Продукт восстановления |
|---|---|---|
| KMnO₄ | кислая (H₂SO₄) | MnSO₄ (Mn2+), раствор обесцвечивается |
| нейтральная | MnO₂↓ бурый осадок | |
| щелочная | K₂MnO₄ зелёный раствор | |
| K₂Cr₂O₇ | кислая | Cr₂(SO₄)₃, оранжевый → зелёный |
| CuO | нагревание | Cu, чёрный → красный |
| [Ag(NH₃)₂]OH | аммиачная | Ag↓ зеркало; продукт — соль аммония |
1) В аммиачной среде продукт — соль (CH₃COONH₄), а не свободная кислота. 2) В щелочной среде кислота тоже даёт соль (CH₃COOK). 3) Если в молекуле есть группа –CHO у кислоты (муравьиная), она окисляется дальше — до CO₂.
Что получится при жёстком окислении пропена CH₂=CH–CH₃ раствором KMnO₄ в кислой среде?
Двойная связь рвётся между первым и вторым атомами:
5CH₃–CH=CH₂ + 10KMnO₄ + 15H₂SO₄ → 5CH₃COOH + 5CO₂↑ + 10MnSO₄ + 5K₂SO₄ + 20H₂O
Марганец в кислой среде идёт до Mn2+ — раствор обесцвечивается.
Окисление идёт по атому углерода, связанному с кольцом, и вся цепь «сгорает» до одной карбоксильной группы. И толуол C₆H₅–CH₃, и этилбензол C₆H₅–C₂H₅, и пропилбензол дают одну и ту же бензойную кислоту C₆H₅COOH — остальные атомы углерода уходят в CO₂. Единственное условие: у первого атома цепи должен быть хотя бы один водород.
Ацетон (пропанон) — вторичный спирт даёт кетон.
Третичный спирт — у атома C-OH нет водорода, окислителю нечего «отрывать».
Оранжевый → зелёный — переход Cr+6 → Cr3+.
Окисляется только боковая метильная группа до COOH — образуется бензойная кислота, кольцо не затрагивается.
Орбита оценит уровень по каждой из 34 тем ЕГЭ и сама подберёт, что решать дальше. Первая диагностика — 12 задач, регистрация по логину, почту не спрашиваем.
Начать бесплатно