ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 10 класс · § 34
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 34. Получение и применение насыщенных одноосновных карбоновых кислот

Как окисление приводит к карбоксильной группе?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Как окисление приводит к карбоксильной группе?

Исследуем вместе

Окисление с сохранением двух C

Переключай состояния и сравнивай схему с объяснением. Модель показывает, что меняется и почему.

Учебная модель: размеры, цвета и проекции условны. Линии обозначают связи, а подписи CH₃ и CH₂ — группы атомов. Реакционные схемы показывают итог превращения, а не траектории отдельных атомов.

01

От альдегида к кислоте

Альдегидная группа окисляется в карбоксильную: RCHO + [O] → RCOOH. В щелочной среде образуется соль кислоты, которую можно подкислить.

Углеродный скелет в этой схеме сохраняется: этаналь даёт этановую кислоту, пропаналь — пропановую. Название кислоты помогает проверить, не потерян ли атом C.

CH₃CHO

Этаналь

+ [O]

Окисление

CH₃COOH

Этановая кислота

Окисление альдегида создаёт COOH. Для получения свободной кислоты нужно учитывать среду реакции.

02

От первичного спирта

Первичный спирт окисляется через альдегид до кислоты. Суммарная схема RCH₂OH + 2[O] → RCOOH + H₂O показывает потребность в двух условных атомах кислорода.

Вторичный спирт обычно даёт кетон при мягком окислении, поэтому правило «любой спирт → кислота с тем же числом C» неверно. Строение исходного спирта определяет путь.

Признак / примерОбъяснение
Этанол → этанальПервая ступень
Этаналь → уксусная кислотаВторая ступень
Пропанол-2При мягком окислении даёт пропанон

Первичный спирт может последовательно дать альдегид и кислоту. Для вторичных спиртов действует другой первоначальный путь.

Молекула этанола

Красный O входит в гидроксильную группу; на модели можно отличить спирт от углеводорода.

Ben Mills / Benjah-bmm27 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Молекула уксусной кислоты

Два атома O входят в одну карбоксильную группу COOH; её реакции объясняются в конспекте.

Jynto и Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

Промышленные пути

В промышленности кислоты получают также превращениями углеводородного сырья. Учебный пример окисления бутана: 2C₄H₁₀ + 5O₂ → 4CH₃COOH + 2H₂O при специальных условиях.

Здесь углеродная цепь расщепляется, поэтому на один моль бутана получается два моля уксусной кислоты в идеализированной суммарной схеме. Это не то же самое, что полное сгорание.

2 моль бутана

Теоретически 4 моль кислоты

Кислород

5 моль по уравнению

Условия

Катализ и контроль процесса

Промышленное окисление может сопровождаться разрывом цепи. Селективность отличает получение кислоты от горения.

04

Применение и концентрация

Уксусная кислота используется в синтезе эфиров, ацетатов и других продуктов. Высшие кислоты дают соли, входящие в состав мыла; назначение определяется длиной углеводородной части.

Столовый уксус — раствор, а не чистая уксусная кислота. Для расчёта массы CH₃COOH умножают массу раствора на массовую долю, записанную дробью. Из 4,6 г этанола теоретически можно получить 6,0 г уксусной кислоты при полном селективном окислении: количество обоих веществ 0,10 моль. Масса увеличивается за счёт кислорода реагента, поэтому это не нарушение закона сохранения массы.

200 г 9%-го раствора

18 г CH₃COOH

18/60

0,30 моль кислоты

Нейтрализация

Потребуется 0,30 моль NaOH

Кислоты служат сырьём для разных классов продуктов. В растворах учитывают фактическую массу кислоты.

Соберём главное

Шесть выводов

01Окисление альдегида создаёт COOH. Для получения свободной кислоты нужно учитывать среду реакции.
02Первичный спирт может последовательно дать альдегид и кислоту. Для вторичных спиртов действует другой первоначальный путь.
03Промышленное окисление может сопровождаться разрывом цепи. Селективность отличает получение кислоты от горения.
04Кислоты служат сырьём для разных классов продуктов. В растворах учитывают фактическую массу кислоты.
05Символ [O] обозначает окисление схематически. В расчётной задаче нужен конкретный реагент или заданная стехиометрия.
06Получение и применение связаны с функциональной группой. Условия позволяют направлять процесс к нужному продукту.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Первичный спирт при последовательном окислении может дать…
2. Пропанол-2 при мягком окислении даёт…
3. Из 1 моль бутана по схеме получения уксусной кислоты теоретически получают…
4. В 200 г 9%-го раствора CH₃COOH содержится…
5. Количество 18 г CH₃COOH равно…
6. Столовый уксус — это…
7. Окисление пропаналя при сохранении скелета даёт…
8. В суммарной схеме первичный спирт → кислота требуется…
9. На нейтрализацию 0,30 моль CH₃COOH нужно NaOH…
10. Окисление бутана до кислоты отличается от горения тем, что…

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 10 класс», § 34. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 10 класс. Химия — § 34. Получение и применение насыщенных.pdf. Учтены границы структурных моделей, влияние среды реакции и различия между составом и строением.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

OpenStax: Organic Chemistry · OpenStax: реакции моносахаридов
↑

Загрузка прогресса…