Номер 1, страница 130 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно получить карбоновые кислоты:

а) взаимодействием солей карбоновых кислот с концентрированной серной кислотой;

б) окислением альдегидов;

в) окислением спиртов;

г) каталитическим окислением предельных углеводородов.

а) Карбоновые кислоты можно получить вытеснением из их солей более сильной или менее летучей кислотой. В качестве такой кислоты часто используют концентрированную серную кислоту ($H_2SO_4$). Реакция протекает по механизму ионного обмена. Например, при взаимодействии ацетата натрия с серной кислотой образуется уксусная кислота и сульфат натрия.
Уравнение реакции:
$2CH_3COONa + H_2SO_4 (конц.) \rightarrow 2CH_3COOH + Na_2SO_4$
Ответ: $2CH_3COONa + H_2SO_4 \rightarrow 2CH_3COOH + Na_2SO_4$.

б) Окисление альдегидов является качественной реакцией на альдегидную группу и одним из способов получения карбоновых кислот. Альдегиды легко окисляются до соответствующих кислот. В качестве окислителей могут использоваться как сильные (перманганат калия $KMnO_4$, дихромат калия $K_2Cr_2O_7$), так и слабые окислители (аммиачный раствор оксида серебра — реактив Толленса, или гидроксид меди(II) — реактив Фелинга).
Пример — окисление уксусного альдегида (этаналя) перманганатом калия в кислой среде:
$5CH_3CHO + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 \rightarrow 5CH_3COOH + K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 3H_2O$
Ответ: $5CH_3CHO + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 \rightarrow 5CH_3COOH + K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 3H_2O$.

в) Карбоновые кислоты могут быть получены при окислении первичных спиртов. Для этого требуются сильные окислители (например, $KMnO_4$ или $K_2Cr_2O_7$) и жесткие условия (нагревание). В ходе реакции спиртовая группа ($–CH_2OH$) окисляется до карбоксильной группы ($–COOH$).
Пример — окисление этанола дихроматом калия в присутствии серной кислоты при нагревании:
$3CH_3CH_2OH + 2K_2Cr_2O_7 + 8H_2SO_4 \xrightarrow{t} 3CH_3COOH + 2Cr_2(SO_4)_3 + 2K_2SO_4 + 11H_2O$
Ответ: $3CH_3CH_2OH + 2K_2Cr_2O_7 + 8H_2SO_4 \xrightarrow{t} 3CH_3COOH + 2Cr_2(SO_4)_3 + 2K_2SO_4 + 11H_2O$.

г) Каталитическое окисление предельных углеводородов (алканов) кислородом воздуха является важным промышленным методом синтеза карбоновых кислот, в частности уксусной. Процесс ведут при повышенной температуре и давлении в присутствии катализаторов (обычно солей марганца или кобальта). При этом происходит разрыв углерод-углеродных связей.
Пример — окисление бутана с образованием уксусной кислоты:
$2CH_3CH_2CH_2CH_3 + 5O_2 \xrightarrow{кат., t, p} 4CH_3COOH + 2H_2O$
Ответ: $2CH_3CH_2CH_2CH_3 + 5O_2 \xrightarrow{кат., t, p} 4CH_3COOH + 2H_2O$.