Номер 5, страница 138 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Имеются вещества состава $CH_4$, $CO_2$, $HCOOH$, $CH_3OH$, $CH_2O$. Расположите их в ряд, в котором каждое следующее вещество можно получить окислением предыдущего.

Решение

Чтобы расположить вещества в ряд, в котором каждое следующее вещество можно получить окислением предыдущего, необходимо определить степень окисления атома углерода в каждой из данных молекул. Окисление — это процесс, который сопровождается повышением степени окисления элемента.

Рассчитаем степень окисления углерода (C) в каждом соединении, принимая, что степень окисления водорода (H) равна $+1$, а кислорода (O) равна $-2$.

• Метан (CH₄): Степень окисления C ($x$) находится из уравнения: $x + 4 \cdot (+1) = 0$, откуда $x = -4$.
• Метанол (CH₃OH): Степень окисления C ($x$): $x + 3 \cdot (+1) + (-2) + (+1) = 0$, откуда $x = -2$.
• Формальдегид (CH₂O): Степень окисления C ($x$): $x + 2 \cdot (+1) + (-2) = 0$, откуда $x = 0$.
• Муравьиная кислота (HCOOH): Степень окисления C ($x$): $(+1) + x + 2 \cdot (-2) + (+1) = 0$, откуда $x = +2$.
• Диоксид углерода (CO₂): Степень окисления C ($x$): $x + 2 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +4$.

Теперь расположим вещества в порядке возрастания степени окисления атома углерода, что соответствует последовательному окислению:

$CH_4 (-4) \rightarrow CH_3OH (-2) \rightarrow CH_2O (0) \rightarrow HCOOH (+2) \rightarrow CO_2 (+4)$

Эта последовательность представляет собой генетический ряд, связанный процессами окисления:

1. Окисление метана до метанола: $2CH_4 + O_2 \xrightarrow{t, p, кат.} 2CH_3OH$
2. Окисление метанола до формальдегида: $CH_3OH + [O] \xrightarrow{CuO, t} CH_2O + H_2O$
3. Окисление формальдегида до муравьиной кислоты: $CH_2O + [O] \xrightarrow{Ag_2O(NH_3), t} HCOOH$
4. Окисление муравьиной кислоты до диоксида углерода: $HCOOH + [O] \xrightarrow{KMnO_4, H^+} CO_2 + H_2O$

Таким образом, правильный ряд веществ, где каждое последующее получается окислением предыдущего, выглядит следующим образом.

Ответ: $CH_4 \rightarrow CH_3OH \rightarrow CH_2O \rightarrow HCOOH \rightarrow CO_2$.