Номер 4, страница 119 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4. Напишите уравнения химических реакций, подтверждающих генетическую связь между классами органических соединений в схеме б. Результат обсудите с соседом по парте.

Поскольку в условии задачи не приведена "схема б", для ответа на вопрос будет использована классическая схема генетической связи между основными классами органических соединений на примере соединений с двумя атомами углерода. Эта схема демонстрирует возможность превращения веществ одного класса в вещества другого класса посредством химических реакций.

Цепочка превращений: Этан → Этен → Этанол → Этаналь → Уксусная кислота → Этилацетат.

1. Получение этена из этана (Алкан → Алкен)

Для превращения предельного углеводорода (алкана) в непредельный (алкен) используют реакцию дегидрирования. Реакция заключается в отщеплении молекулы водорода от молекулы алкана при нагревании в присутствии катализатора (например, $Ni$, $Pt$, $Cr_2O_3$).

$C_2H_6 \xrightarrow{t, \text{кат.}} C_2H_4 + H_2$

Ответ: $C_2H_6 \xrightarrow{t, \text{кат.}} C_2H_4 + H_2$

2. Получение этанола из этена (Алкен → Спирт)

Спирты можно получить из алкенов реакцией гидратации — присоединением молекулы воды по двойной связи. Реакция протекает в кислой среде (в качестве катализатора обычно используют ортофосфорную кислоту), при повышенной температуре и давлении.

$CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+, t, p} CH_3-CH_2-OH$

Ответ: $C_2H_4 + H_2O \xrightarrow{H_3PO_4, t, p} C_2H_5OH$

3. Получение этаналя из этанола (Спирт → Альдегид)

Альдегиды получают путем мягкого окисления первичных спиртов. Одним из лабораторных способов является окисление спирта оксидом меди(II) при нагревании. При этом первичный спирт (этанол) окисляется до альдегида (этаналь), а черный оксид меди(II) восстанавливается до металлической меди красного цвета.

$C_2H_5OH + CuO \xrightarrow{t} CH_3CHO + Cu + H_2O$

Ответ: $C_2H_5OH + CuO \xrightarrow{t} CH_3CHO + Cu + H_2O$

4. Получение уксусной кислоты из этаналя (Альдегид → Карбоновая кислота)

Карбоновые кислоты могут быть получены при окислении альдегидов. Это качественная реакция на альдегидную группу. Например, при нагревании альдегида со свежеосажденным гидроксидом меди(II) (голубого цвета) образуется карбоновая кислота и выпадает осадок оксида меди(I) (красного цвета).

$CH_3CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CH_3COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

Ответ: $CH_3CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CH_3COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

5. Получение этилацетата из уксусной кислоты и этанола (Карбоновая кислота + Спирт → Сложный эфир)

Сложные эфиры образуются в результате реакции этерификации — взаимодействия карбоновых кислот со спиртами. Реакция является обратимой и катализируется сильными кислотами (обычно концентрированной серной кислотой), которая также является водоотнимающим средством, смещая равновесие в сторону образования продуктов.

$CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5 + H_2O$ (в присутствии $H_2SO_4$ (конц.))

Ответ: $CH_3COOH + C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$