Matura 2015, Poziom Rozszerzony (Informatory CKE), - Zadanie 147. (3 pkt)

Do trzech probówek z wodnym roztworem dichromianu(VI) potasu dodano wodny roztwór kwasu siarkowego(VI). Do tak przygotowanej mieszaniny dodano alkohol – do probówki I – alkohol X, do probówki II – alkohol Y, a do probówki III – alkohol Z. Każdy z dodanych do probówek alkoholi ma inną rzędowość. Alkohole X, Y i Z wybrano spośród następujących: CH3CH2CH2OH, CH3CH(OH)CH3, C2H5OH, CH3C(CH3)(OH)CH3. Probówki lekko ogrzano. Doświadczenie zilustrowano poniższym schematem.

Zaobserwowano, że roztwór w probówce II zmienił barwę z pomarańczowej na zielononiebieską, a u wylotu tej probówki wyczuwalny był zapach octu. Objawy reakcji stwierdzono też w probówce III. Natomiast w probówce I nie zaobserwowano zmian.

W probówce III zaszła reakcja utleniania i redukcji, a proces redukcji opisuje równanie:

Cr2O2−7 + 14H+ + 6e → 2Cr 3+ + 7H2O

a) Opisz dwie zmiany możliwe do zaobserwowania w czasie doświadczenia przebiegającego w probówce III.

b) Napisz w formie jonowej, z uwzględnieniem oddanych lub pobranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równanie procesu utleniania zachodzącego w probówce III.

Rozwiązanie:

a) Przykłady poprawnych odpowiedzi

Roztwór w probówce III zmienił barwę z pomarańczowej na zielononiebieską, a u wylotu probówki wyczuwalny był zapach acetonu lub zapach zmywacza do paznokci lub zapach kleju.
lub
Roztwór w probówce III zmienił barwę na zielononiebieską, a u wylotu probówki wyczuwalny był charakterystyczny zapach.

b) CH3CH(OH)CH3 → CH3COCH3 + 2H+ + 2e

Wskazówki do rozwiązania zadania

a)
W celu udzielenia poprawnej odpowiedzi należy dokonać analizy schematu doświadczenia. Trzeba również przypomnieć sobie, jakie właściwości chemiczne mają alkohole – trzeba wiedzieć, że alkohole drugorzędowe utleniają się do ketonów. Zauważ, że funkcję reduktora w opisanej reakcji pełni propan-2-ol, który utlenia się do ketonu (propanonu). Funkcję utleniacza w opisanej reakcji pełni dichromian(VI) potasu, który redukuje się do soli chromu(III). Tak więc możemy stwierdzić, że roztwór zmieni barwę z pomarańczowej (charakterystycznej dla dichromianów(VI)) na zielononiebieską (charakterystyczną dla soli chromu(III)). Możesz więc wywnioskować, że z uwagi na powstanie propanonu, u wylotu probówki będzie można wyczuć charakterystyczny zapach.

b)
Zauważ, że funkcję reduktora w opisanej reakcji pełni propan-2-ol, który utlenia się do propanonu. Wyznacz stopnie utlenienia atomów węgla w cząsteczce alkoholu i ketonu (zauważamy, że zmianie ulega tylko stopień utlenienia drugiego atomu węgla).

Tak więc stopień utlenienia węgla zmienia się z 0 na + II. Jedna cząsteczka alkoholu oddaje 2 elektrony. Znając potrzebne wzory i liczbę oddanych elektronów, zapisz równanie ilustrujące proces utleniania.

Wymagania ogólne II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń rozumie podstawowe pojęcia, prawa i zjawiska chemiczne […];
III. Opanowanie czynności praktycznych.
Uczeń […] projektuje […] doświadczenia chemiczne;
Wymagania szczegółowe 10. Hydroksylowe pochodne węglowodorów – alkohole i fenole. Uczeń:
5) opisuje działanie […] K2Cr2O7/H2SO4 na alkohole pierwszo-, drugorzędowe;
11. Związki karbonylowe – aldehydy i ketony. Uczeń:
3) pisze równania reakcji utleniania alkoholu […] drugorzędowego […];
6. Reakcje utleniania i redukcji. Uczeń:
5) stosuje zasady bilansu elektronowego […];
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments