ГДЗ по химии, 10 класс, Еремин, номер 34.13: Алкины

При мягком окислении (нейтральная среда) внутренняя тройная связь в пропине разрывается. Углеводородный радикал с одной стороны от связи превращается в карбоновую кислоту, а с другой — в кетон или альдегид, который далее может окисляться до кислоты. Однако в условии сказано, что образуется соль кетокислоты .

Давайте разберем структуру пропина: CH₃-C≡CH. При разрыве связи C≡C: 1. Группа CH₃- присоединяется к одному атому углерода. 2. Атом водорода -H присоединяется к другому атому углерода. Обычно при полном окислении образуются уксусная кислота и муравьиная кислота (которая распадается на CO₂ и воду). Но если речь идет о кетокислоте , это означает, что один из фрагментов содержит и карбонильную группу (C=O), и гидроксильную группу (OH) или их производные в одном молекуле? Нет, кетокислота — это кислота, содержащая также кетогруппу. Однако для пропина (C₃H₄) прямое образование кетокислоты в одну стадию стандартного мягкого окисления нехарактерно в школьном курсе без дополнительных условий. Чаще всего под «образованием соли кетокислоты» в контексте таких задач подразумевается специфический случай или опечатка в трактовке, либо же имеется в виду продукт, где один конец цепи окислился до карбоксильной группы, а второй остался как кетон? Давайте посмотрим внимательнее. Пропин: CH₃-C≡CH. Если окислить его до конца, получаем CH₃COOH (уксусная кислота) и CO₂ (из муравьиной). Если окислить мягко, часто останавливаются на дикетоне или гидроксикетоне. Но есть известная реакция: окисление алкинов с внутренним положением тройной связи дает дикарбоновые кислоты (при жестком) или дикетоны/диолы (при мягком). Для терминального алкина (пропин) ситуация сложнее. Перечитаем условие: «образованию соли кетокислоты». Кетокислота имеет формулу вида R-CO-R′-COOH. Для пропина (C₃) такая структура невозможна, так как нужно минимум 4 атома углерода для устойчивой кетокислоты (например, пировиноградная кислота CH₃-CO-COOH получается из других процессов). Вероятно, в учебнике подразумевается реакция, где пропин окисляется, и одним из продуктов является соль уксусной кислоты, а вторым — что-то еще? Или же здесь имеется в виду пируват ? Нет, пируват не из пропина напрямую. Давайте рассмотрим вариант, что «кетокислота» — это неточное название продукта, или же мы имеем дело с реакцией, где образуется ацетат калия и карбонат калия (полное окисление)? Нет, это не кетокислота. Существует ли реакция образования кетокислоты из пропина? Может быть, имеется в виду метилглиоксаль (CH₃-CO-CHO)? Это альдегидо-кетон. Его дальнейшее окисление дает метилглиоксиловую кислоту (CH₃-CO-COOH), которая является кетокислотой (пировиноградная кислота — изомер, но метилглиоксиловая тоже кетокислота). Реакция: CH₃-C≡CH+[O]+H₂O→CH₃-CO-CHO (метилглиоксаль). Далее метилглиоксаль легко окисляется до метилглиоксиловой кислоты (CH₃-CO-COOH). Уравнение полного окисления пропина до метилглиоксиловой кислоты (в виде соли): Пропин C₃H₄. Метилглиоксиловая кислота C₃H₄O₃. Разница: добавилось 3 атома кислорода. Окислитель: KMnO₄ (нейтральная среда). Продукт восстановления марганца: MnO₂ (коричневый осадок). Полуреакции: 1. Окисление органического вещества: CH₃-C≡CH+3H₂O-6e^-→CH₃-CO-COOH+6H⁺ В нейтральной среде ионы H⁺ связываются с OH^- или образуют воду. Лучше писать через воду и гидроксиды. CH₃-C≡CH+3H₂O-6e^-→CH₃-CO-COO^-+7H⁺? Нет. Давайте балансируем по атомам. Исходник: C₃H₄. Продукт (кислота): C₃H₄O₃. Нужно добавить 3 O. Источник O — вода. C₃H₄+3H₂O→C₃H₄O₃+6H⁺+6e^- 2. Восстановление марганца: MnO-4+2H₂O+3e^-→MnO₂+4OH^- Умножаем вторую полуреакцию на 2, чтобы сравнять электроны (6 и 6): 2MnO-4+4H₂O+6e^-→2MnO₂+8OH^- Складываем: C₃H₄+3H₂O+2MnO-4+4H₂O→C₃H₄O₃+6H⁺+2MnO₂+8OH^- C₃H₄+7H₂O+2MnO-4→C₃H₄O₃+2MnO₂+6H₂O (так как 6H⁺+6OH^-=6H₂O, остается 2OH^- справа) Сокращаем воду: C₃H₄+H₂O+2MnO-4→C₃H₄O₃+2MnO₂+2OH^- Теперь переводим в молекулярный вид с K⁺: CH₃-C≡CH+H₂O+2KMnO₄→CH₃-CO-COOH+2MnO₂+2KOH Кислота CH₃-CO-COOH (метилглиоксиловая) реагирует с KOH: CH₃-CO-COOH+KOH→CH₃-CO-COOK+H₂O Итого суммарное уравнение: CH₃-C≡CH+2KMnO₄→CH₃-CO-COOK+2MnO₂+KOH Проверим баланс: Слева: C=3, H=4, K=2, Mn=2, O=8. Справа: CH₃-CO-COOK: C=3, H=3, K=1, O=3. 2MnO₂: Mn=2, O=4. KOH: K=1, O=1, H=1. Всего справа: C=3, H=3+1=4, K=1+1=2, Mn=2, O=3+4+1=8. Баланс сходится! Таким образом, продуктом является соль метилглиоксиловой кислоты (калиевая соль).

Структурная формула пропина: CH₃-C≡CH. Структурная формула соли кетокислоты (метилглиоксилата калия): CH₃-C(=O)-COOK. Уравнение реакции:

Коэффициенты расставлены верно: перед KMnO₄ стоит 2, перед MnO₂ стоит 2, перед KOH стоит 1. Коэффициент перед пропином и солью равен 1.