Поместите в фарфоровую чашечку 2 мл циклогексена и подожгите. (Опыт выполняется под тягой). Проследите за характером пламени. Наблюдения и выводы запишите в журнал.

 

Опыт 2. Свойства циклогексена.

Налейте в две пробирки по 2 мл бромной воды и раствора перманганата калия, добавьте в каждую пробирку 1 мл циклогексена. Встряхните содержимое пробирок. Наблюдения и выводы запишите в лабораторный журнал. Обесцвечивание бромной воды и перманганата калия – доказательство наличия двойной связи.

 

Опыт 3. Получение этилена и его свойства.

Этилен получают дегидратацией этанола под действием серной кислоты.

 

В колбу Вюрца, которая соединена с газоотводной трубкой, налейте 5 мл этанола (СН₃СН₂ОН). Осторожно прилейте к спирту 10 мл концентрированной серной кислоты. Охладите содержимое колбы под холодной водой. Опустите в колбу кусочек пористой керамики («кипелка»), закройте колбу пробкой и нагревайте в пламени горелки до тех пор, пока из газоотводной трубки не начнёт выделяться газ, горящий светящимся пламенем.

Докажите, что выделяющийся газ – алкен (см. опыт 2).

Задачи (алкены)

1. Назовите следующие углеводороды по номенклатуре ИЮПАК:

С какими из приведенных соединений реагируют бутен-1 в указанных условиях?

1) H₂О/ Н⁺; 2) H₂ (Pt); 3) О₂ (пламя); 4) KMnO₄/ H₂O, 20°C; 5) KMnO₄/ H⁺, t°; 6) Cl₂/

H₂O, 20°C; 7) Br₂ / 20°C (в темноте); 8) HBr. 9) Na. Напишите уравнения реакций.

3. В каких условиях протекают следующие реакции:

Приведите механизмы реакций.

4. Расшифруйте следующие схемы превращений.

5. Напишите реакции окисления пропилена и гексена-2 в различных условиях:

1) горение на воздухе; 2) KMnO₄/ H₂O, 20°C; 3) KMnO₄/ H⁺, t°.

6. Напишите схему цепной полимеризации бутена-2 и пропилена. Приведите механизм ионной полимеризации.

7. Как отличить по химическим свойствам а) бутан от бутена-1; б) 4-метилпентин-1 от 4-метилпентина-2?

8. Напишите и назовите промежуточные и конечные продукты в следующих схемах:

9. Напишите формулы соединений, при окислении которых хромовой смесью образуются следующие продукты: а) две молекулы уксусной кислоты; б) ацетон и

пропионовая кислота; в) метилэтилкетон и ацетон.

10. Какие частицы называются карбокатионами? Образуйте карбокатионы присоединением протона к следующим алкенам: пропилену, этилену, 2-метилпропену. Расположите получившиеся ионы в ряд по увеличению устойчивости.

11. Углеводород состава С₈H₁₆ обесцвечивает бромную воду, растворяется в серной кислоте, при гидрировании превращается в октан, при окислении кислым раствором KMnO₄ образует смесь HCOOH и CH₃(CH₂)₅COOH. Какова структура углеводорода?

 

АЛКИНЫ

 

К алкинам относятся углеводороды, содержащие тройную связь. Они имеют общую формулу C_nH_2n-2. Атомы углерода при тройной связи находятся в состоянии sp-гибридизации. Две гибридных sp-орбитали такого атома углерода расположены на одной прямой. Угол между ними 180°. Две негибридизованные p_z- и р_y-орбитали расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. За счёт бокового перекрывания этих орбиталей образуются две p-связи.

Для ацетиленовых углеводородов характерны реакции присоединения, которые протекают ступенчато и труднее, чем в ряду алкенов. Кроме того, у ацетиленовых углеводородов имеют место реакции замещения водорода при тройной связи на металл. В этих реакциях ацетиленовые углеводороды выступают как СН-кислоты. Кислотные свойства водорода, при тройной связи, обусловлены бó льшей электроотрицательностью sp-гибридизованного атома углерода по сравнению с sp²- и sp³-гибридизованными.

Таким образом, для алкинов характерны две группы реакций:

1. реакции присоединения по тройной связи (в две ступени);

2. реакции замещения ацетиленового водорода на металл.

 

Методы получения ацетилена представлены на схеме.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Опыт 1. Получение и свойства ацетилена.

В колбу Вюрца, снабженную капельной воронкой и газоотводной трубкой, поместите 2 г карбида кальция (СаС₂). Из капельной воронки добавьте к карбиду кальция 1-2 мл воды. Начинает выделяться ацетилен.

1. Докажите, что ацетилен имеет p-связи (см. опыт 2 и 3, лабораторная работа № 2).

2. Пропустите ацетилен в пробирку с 1 мл аммиачного раствора хлорида меди (I). Объясните появление красно-бурого осадка. Наблюдения и выводы запишите в журнал.

3. Подожгите ацетилен, выделяющийся из газоотводной трубки, и опишите характер пламени. Наблюдения и выводы запишите в журнал.

Задачи (алкины)

1. Назовите следующие углеводороды по номенклатуре ИЮПАК:

2. Объясните наличие кислых свойств у ацетиленовых углеводородов. Напишите реакцию бутина-1 с натрием, амидом натрия, аммиачным раствором хлорида меди (I).

3. Расположите в порядке уменьшения кислотности указанные ниже соединения: пропин, серная кислота, аммиак, вода.

4. Напишите реакции бутина-1 со следующими реагентами: 1) NaNH₂/ NH₃; 2) H₂O/ H⁺,

Hg⁺²; 3) 2 моль HCl; 4) HBr; 5) 1 моль Br₂; 6) 1 моль Н₂/ Pd.

5. Сравните реакции пентина-1 и пентена-1 со следующими реагентами:

1) NaNH₂/ NH₃; 2) 1 моль Br₂; 3) H₂О/ Н⁺; 4) 1 моль H₂ (Pt); 5) Ag(NH₃)₂OH; 6) KMnO₄/ H₂O, 20°C; 7) KMnO₄/ H⁺, t°; 8) Cl₂+H₂O/ 20°C; 9) Br₂/ 20°C; 10) 2 моль HBr. Напишите уравнения всех протекающих реакций.

6. Напишите продукты следующих реакций:

а) CH₃ – C º CH + HCl ®

б) CF₃ – C º CH + HBr ®

в) CH₃ – C º CH + HCN ®

г) HC º CH + 2HBr ®

д) CH₃ – C º CH + CH₃COOH®

В каком случае реакции идут против правила Марковникова? Объяснить причину.

7. Ацетилен в присутствии щелочей реагирует с альдегидами и кетонами. Напишите следующие реакции:

8. Окислите перманганатом калия в мягких (KMnO₄/ Н₂О, t°) и жестких (KMnO₄/ H⁺, t°) условиях 4-метилпентин-2.

9. Напишите реакции димеризации и тримеризации ацетилена.

10. Объясните изменение кислотных свойств в следующем ряду: ацетилен (рКа~25) > этилен (рКа~36) > этан (рКа> 40).

 

Задачи (диены)

1. Приведите примеры сопряженных, изолированных и кумулированных диенов. Напишите структурную формулу изопрена. К какому типу диенов относится это соединение.

2. Назовите по IUPAC следующие диены:

 

СН₂=СН-СН=СН₂ СН₂=С=СН-СН₃

СН₂=С(СН₃)-СН=СН-СН₃ СН₂=СН-СН₂-СН=СН₂

3. Изобразите пространственное строение натурального каучука и гуттаперчи. Как строение этих полимеров отражается на их физических свойствах?

4. Напишите уравнения реакции получения и полимеризации хлоропрена.

5. Напишите уравнения реакции дивинила с бромом и бромистым водородом при -80°С и +40°С.

6. Образования, каких галогенопроизводных можно ожидать при присоединении одной молекулы брома к изопрену? Назовите образующиеся дигалогениды.

7. Какие диены образуются преимущественно при действии спиртового раствора щелочи на 1, 4-дибромгексан и 3, 6-дибромоктан, почему?

8. Приведите два метода получения винилацетилена.

9. Напишите реакцию сополимеризации бутадиена-1, 3 с этиленом; пропиленом; стиролом.

 

 

АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

 

Ароматическими углеводородами называются углеводороды, содержащие одно или несколько бензольных ядер. Типичным представителем ароматических углеводородов является бензол ( С₆Н₆ ).

Необходимым условием проявления ароматических свойств являются:

1. Наличие плоской циклической структуры с сопряженными двойными связями.
2. Количество электронов в системе должно подчиняться правилу Хюккеля (4n+2); n³ 0.

Поскольку арены достаточно стабильны, они содержатся в значительных количествах в некоторых сортах нефти.

Способы получения бензола

Химические свойства аренов определяются наличием устойчивой сопряженной системой p-связей. Отличительная их особенность – устойчивость к окислителям и действию галогенов в обычных условиях. Таким образом, бензол и другие представители аренов не обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия при контакте с ним в обычных условиях. Для ароматических углеводородов характерны реакции электрофильного замещения. Они проистекают в несколько стадий, промежуточными частицами являются p- и s- комплексы.

Электронодонорные заместители (алкил, NH₂-, HO-, галогены) повышают электронную плотность в ароматическом ядре, облегчая реакцию электрофильного замещения. Они направляют замещение в орто- и пара-положения.

Электроакцепторные заместители (NO₂-, -COOH, -SO₃H, -⁺NH₃) затрудняют электрофильное замещение и направляют заместитель в мета-положение, где электронная плотность повышена по сравнению с орто- и пара-положениями.

 

 

Для ароматических соединений в жестких условиях возможно также радикальное присоединение по двойным связям Cl₂, Br₂, H₂.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: