Задания С3 ЕГЭ по химии

Задания С3 посвящены реакциям, подтверждающим взаимосвязь различных классов углеводородов и кислородосодержащих органических соединений. Они представляют собой цепочку из пяти стадий превращений органических веществ, и оцениваются в 5 первичных баллов. Рассмотрим примеры наиболее трудных цепочек 2004-2009 года (в скобках – успешность выполнения в процентах для учащихся Тюменской области, первая волна)

С3 (2004, 11%) Приведите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения

Ацетальдегид ® ацетат калия ® этановая кислота ® этилацетат ® ацетат кальция ® ацетон

То, что в этой цепочке даны не формулы, а названия веществ, тоже вероятно, привело к тому, что она оказалась самой сложной для учащихся. Перепишем:

CH₃CHO ® CH₃COOK ® CH₃COOH ® CH₃COOC₂H₅ ® (CH₃COO)₂Ca ® (CH₃)₂CO

Тип реакции может подсказать сравнение состава исходного и получаемого веществ. Так, для первого превращения видно, что необходимо окислить альдегид в щелочной среде, например:

CH₃CHO + 2KMnO₄ + 3KOH ® CH₃COOK + 2K₂MnO₄ + 2H₂O

Уравнения полуреакций для расстановки коэффициентов:

CH₃CHO  + 3OH^–  – 2ē = CH₃COO^–   + 2H₂O      |1

MnO₄^–  + ē = MnO₄^2–                                           |2

Следующие две реакции не должны вызывать затруднений:

CH₃COOK + HCl = CH₃COOH + KCl

CH₃COOH + C₂H₅OH  CH₃COOC₂H₅ + H₂O

Чтобы из эфира получить ацетат, надо провести его гидролиз в щелочной среде, причем в качестве щелочи взять гидроксид кальция:

2CH₃COOC₂H₅ + Ca(OH)₂  (CH₃COO)₂Ca + 2C₂H₅OH

Особую сложность могло вызвать последнее превращение, поскольку способы получения кетонов в базовом курсе химии обычно не рассматриваются. Для его осуществления проводят пиролиз (термическое разложение) ацетата кальция:

(CH₃COO)₂Ca  (CH₃)₂CO + CaCO₃

Наиболее сложными из заданий 2005 года оказались цепочки, включающие электролиз растворов солей, например:

С3 (2005, 8%) Приведите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения

Ацетат калия X₁ X₂ X₃ ®

X₄ X₅

Электролиз раствора ацетата калия:

K(-)   (K⁺) – не восстанавливается, щелочной металл

         2H₂O + 2ē = H₂­+ 2OH^–                         | 2

А(+) 2CH₃COO^––2ē = CH₃-CH₃ + 2CO₂     | 2

Суммарное уравнение:

         2CH₃COO^– + 2H₂O = H₂­+ 2OH^– + CH₃-CH₃­ + 2CO₂­

Или   2CH₃COOK + 2H₂O = H₂­+ 2KOH + CH₃-CH₃­ + 2CO₂­

При нагревании этана в присутствии катализатора Ni, Pt, происходит дегидрирование, X₂ – этен: CH₃-CH₃ ® CH₂=CH₂ + H₂

Следующая стадия – гидратация этена:

CH₂=CH₂ + H₂O ® CH₃-CH₂OH; X₃ – этанол

Перманганат калия в кислой среде – сильный окислитель и окисляет спирты до карбоновых кислот, X₄ – уксусная кислота:

5C₂H₅OH + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄ = 5CH₃COOH + 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 11H₂O

Наконец, взаимодействие уксусной кислоты (X₄) и спирта (X₃) приведет к образованию сложного эфира, X₅ – этилацетат:

CH₃COOH + C₂H₅OH = CH₃COOC₂H₅ + H₂O

Сложность данной цепочки еще и в том, что если не знать первой реакции, понять о каких веществах идет речь в остальной ее части невозможно.

Рассмотрим еще ряд превращений, вызвавших затруднения школьников в ходе экзамена 2005 года.

Разложение щавелевой и муравьиной кислоты под действием концентрированной серной кислоты:

H₂C₂O₄ H₂O + CO₂ + CO

HCOOH H₂O + CO

Окисление альдегидов:

CH₃CHO X

Здесь надо вспомнить материал неорганической химии, окислительные свойства брома. Альдегид окисляется до карбоновой кислоты, а поскольку реакция идет в присутствии NaOH, продуктом реакции будет соль:

CH₃CHO + Br₂ + 3NaOH ® CH₃COONa + 2NaBr + 2H₂O

Окисление альдегидов аммиачным раствором оксида серебра.

HCHO X

В учебниках обычно пишется, что оно приводит к образованию карбоновых кислот. На самом деле, поскольку реакция идет в присутствии избытка аммиака образуются соответствующие аммонийные соли. В данном случае необходимо учесть, что муравьиная кислота и ее соли способны окисляться дальше, до солей угольной кислоты:

HCHO + 2Ag₂O + 2NH₃ ® (NH₄)₂CO₃ + 4Ag, или точнее:

HCHO + 4[Ag(NH₃)₂]OH ® (NH₄)₂CO₃ + 4Ag + 2H₂O + 6NH₃

Для самостоятельного рассмотрения предлагаются цепочки превращений, вызывавшие наибольшие затруднения на экзамене. Приведите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

1. метилат калия X₁ ® бромметан X₂ X₃ этаналь
Здесь надо разобраться, что такое "метилат калия", но наиболее трудной оказалась последняя стадия, поскольку такая реакция не рассматривается в большинстве школьных учебников.

2. CH₃CHO X₁ X₂ ® этилен ® CH₃CHO X₃

3. калий ® этилат калия X₁ СН₂=СН₂ X₂ Х₃

4. карбид алюминия X₁ Х₂ бензол  Х₃   Х₄
Здесь трудной оказалась реакция алкилирования по Фриделю-Крафтсу, также надо учесть особенности хлорирования алкилароматических углеводородов.

5. этин Х₁  толуол  Х₂ Х₃ ® С₆Н₅-СН₂-О-СOН
- последняя формула - это не опечатка.

6. СH₄X₁винилацетиленX₂этановая кислота X₃
Здесь проблемой была формула винилацетилена, и, как ни странно, реакция кислоты с аммиаком.

7. 1,3-дибромбутанX₁® 2-бромбутанX₂® 1,2-диметилбензолX₃
Здесь надо вспомнить реакции образования и раскрытия циклов и очень аккуратно расставить коэффициенты в последнем уравнении.

Наверх