«Учебно-методический комплекс по дисциплине Органическая химия, специальность 020101 Химия Составитель: д.х.н., профессор кафедры органической, биологической химии и МПХ Горно-Алтайского государственного университета ...»

4. Запрещается выбрасывать остатки натрия в раковины и мусорные ящики.

5. При нагревании реакционных сосудов, содержащих натрий, необходимо пользоваться только воздушными или песчаными банями.

6. Нельзя оставлять кусочки натрия в пустых колбах и склянках. Натрий, покрытый сверху белым налетом, легко можно спутать по внешнему виду с хлоридом кальция (осторожно!).

Работа с токсичными веществами.

1. При работе с фенолами, галогено-, нитросоединениями, непредельными карбонильными соединениями, гидразинами и т.д., нужно работать осторожно, так как многие из этих веществ вызывают ожоги кожи и раздражение слизистых оболочек.

Правила работы с огнеопасными веществами 1. Опыты с легковоспламеняющимися веществами (эфир, ацетон, бензол и т.д.) проводить вдали от огня и включенных электроплиток. Нагревать легко воспламеняющиеся жидкости можно только на предварительно нагретой водяной бане в колбе, снабженной водяным холодильником, вдали от нагревательных приборов.

2. Нельзя упаривать горючие жидкости в открытых сосудах.

3. Приборы, в которых содержатся легковоспламеняющиеся вещества, следует разбирать после того, как будут выключены электроприборы, находящиеся поблизости.

4. Не выливать воспламеняющиеся вещества в канализацию, ведра и ящики для мусора во избежание пожара от случайно брошенной спички.

1. При термических ожогах немедленно делают обильные примочки этиловым спиртом или перманганатом калия.

2. При ожогах кислотами необходимо промыть пораженное место большим количеством воды, а затем 3% раствором карбоната натрия и опять водой.

3. При ожогах едкими щелочами хорошо и обильно промыть пораженное место проточной водой, затем разбавленным раствором уксусной кислоты, а после этого опять большим количеством воды.

4. При попадании кислоты или щелочи в глаза следует сразу же их промыть.

Для этого направляют струю воды то в один, то в другой глаз в течение 3- мин. Затем глаза необходимо промыть раствором гидрокарбоната натрия (в случае попадания кислоты), или раствором борной кислоты (в случае попадания щелочи). После этого нужно немедленно обратиться к врачу.

5. При ожогах фенолом пораженное место обрабатывают спиртом.

6. При ожогах кожи бромом его быстро смывают спиртом или разбавленным раствором щелочи. После этого пораженное место смазывают специальной мазью от ожогов. При вдыхании паров брома нужно глубоко дышать спиртом, а затем выпить молоко и выйти на свежий воздух.

1. При возникновении пожара немедленно отключить электроприборы по всей лаборатории. Быстро убрать все горючие вещества подальше от огня, а пламя тушить огнетушителем, песком или используя противопожарное одеяло. Не следует заливать пламя водой, во многих случаях это приводит лишь к большему распространению пламени и расширению очага пожара.

2. Если на ком-либо загорелась одежда, нужно пострадавшего повалить на пол и быстро покрыть войлочным одеялом. Ни в коем случае нельзя бежать, так как в этом случае пламя только усилится. Можно потушить на себе одежду обливанием водой или быстрым перекатыванием на полу.

Получение, физические и химические свойства предельных углеводородов Оборудование: фарфоровая ступка с пестиком, фарфоровая чашка, стеклянные палочки, газоотводные трубки, зажимы, пробирки, лучина (спички), тигли, пипетки, синяя лакмусовая бумага.

Реактивы: кислоты: серная (концентрированная), соляная (конц); натронная известь (смесь гидроксида натрия с оксидом кальция), гидроксид натрия, мыльный раствор (1 г мыла на 30-40 мл воды с добавлением 4-5 мл глицерина), 5% бром в четыреххлористом углероде, бромная вода, перманганат калия (водный 5% и кристаллический), карбонат натрия (5%), известковая (баритовая) вода, раствор аммиака (25%), ацетат натрия (калия или кальция), жидкие углеводороды (гексан, пентан), смесь жидких углеводородов бензин (С5 - С11) или керосин (С12 - С18), парафин (С16 - С40).

Наиболее удобный лабораторный метод получения метана – взаимодействие ацетата натрия* (калия или кальция) с натронной известью**.

Щелочное плавление солей карбоновых кислот является общим способом получения предельных углеводородов. Образующиеся при этом углеводороды содержат в молекуле на один атом углерода меньше, чем исходная соль карбоновой кислоты. Запишите уравнение реакции получения метана из ацетата натрия и натронной извести:

Реакция получения метана требует сильного нагревания. Однако чрезмерный нагрев смеси ведет к побочным реакциям и получению нежелательных продуктов – ацетона, этилена, углекислого газа, водорода и др. Например:

Предельные углеводороды можно получать двумя способами: в пробирке с газоотводной трубкой или в колбе Вюрца (если необходимо получить большое количество алкана). При использовании метана для следующих опытов его желательно очищать от примесей, которые могут привести к нехарактерным реакциям***.

Для получения метана предварительно в ступке готовят смесь ацетата натрия и натронной извести (в объемном отношении 1:3 соответственно); эту смесь тщательно перемешивают и растирают в ступке. Затем этой смесью наполняют половину сухой пробирки, плотно закрывают газоотводной трубкой (рис. 1) и начинают нагревать на пламени**. Через 1-2 мин образующийся метан Ацетат натрия сплавляют в железном сосуде до начала повторного расплавления затвердевшей при потере воды соли. При использовании ацетата калия метан образуется более быстро и практически без побочных реакций. Ацетат калия кристаллизуется безводным и не требует высушивания.

Натронную известь перед использованием следует прокалить и хранить в эксикаторе.

*** С целью очистки метан предварительно пропускают через склянки Тищенко, заполненные серной кислотой и раствором щелочи.

Предварительно прогревают всю пробирку, а затем нагревают только ту часть, где находится реакционная смесь.

Рис.1. Получение метана в пробирке.

1- сухое горючее, 2- держатель, 3- резиновая пробка, 4- газоотводная трубка, 5- наполненная водой пробирка, 6- кристаллизатор с водой, 7- собирающийся в пробирке метан.

Рис.2. Пробирки, заполненные метаном Собрав метан в пробирку, делают заключение об его агрегатном состоянии, определяют цвет, растворимость в воде. Собирание метана по способу вытеснения воды дает основание предположить, что этот газ нерастворим в воде. Для определения веса метана газоотводную трубку опускают в чашку с теплым раствором мыла и пускают не очень сильный ток метана. После того как в чашке образуется обильная пена, поднимают трубку с пузырьком газа, реакционная сгорает. Полученные данные о физиРис. 3. Пропускание метана через раствор ческих свойствах метана записымыла. 1-сухое горючее, 2-держатель, 3-рези- вают.

новая пробка, 4-газоотводная трубка, 5-мыль- Метан это: агрегатное состояние ный раствор, 6-пузырьки метана.

, цвет –_, запах–, растворимость в воде – _, вес – _.

Метан поджигают у конца газоотводной трубки (рис. 4.). Он горит Рис. 4. Горение метана. 1-сухое горючее, _свидетельствует о наличии 2-держатель, 3-резиновая пробка, 4-газоотводная трубка, 5-пламя горящего ме- _ в метане, а образование тана.

Опыт 4. Определение качественного состава метана Рис. 5. Определение состава метана.

кальция), что свидетельствует о содерсухое горючее, 2-держатель, 3-резиновая пробка, 4-газоотводная трубка, 5-пла- жании в метане. Уравнения мя горящего метана, 6-химический стакан. реакций образования карбонатов запишите.

Горение метана в хлоре выражается уравнением реакции:

Выделение углерода при горении метана в хлоре дает возможность отличить метан от водорода (характер пламени при горении этих веществ в воздухе примерно одинаков). Хлор для сжигания метана получают в той же пробирке, в которой проводят опыт*. Для этого в нее помещают немного кристаллического перманганата калия и приливают несколько капель соляной кислоты конц.

Реакция проходит бурно. Хлор получают в двух пробирках. Одну из них закрывают пробкой с газоотводной трубкой и зажимом, а другую резиновой пробкой (как показано на рис. 2). Первую пробирку с хлором оставляют для реакции взаимодействия с метаном (см. следующий опыт). Вторую (с пробкой без газоотводной трубки) используют смесь держатель, 3-резиновая пробка, 4-газоотводная трубка, 5-пламя метана, 6-пробирка с хлором.

зеленоватый оттенок. Образуется хлороводород и облако копоти. Копоть свидетельствует о горении органического вещества. Влажная синяя лакмусовая бумажка над пламенем горящего метана краснеет, что является результатом образования _.

Хлор при смешивании с метаном на рассеяном свету постепенно замещает в метане водород, образуя, в конечном счете, четыреххлористый углерод В результате реакции образуется смесь продуктов (хлористый метил СН3С1, хлористый метилен СН2С12, хлороформ СНС13, четыреххлористый углерод СС14). Напишите механизм этой реакции:

I стадия зарождение цепи II стадия рост цепи III стадия обрыв цепи Пробирку заполненную метаном (приготовлена в первом опыте) соединяют с пробиркой, содержащей хлор (описание в предыдущем опыте) и перемешивают поочередно поднимая и переворачивая пробирки.

Так как хлор быстро улетучивается, то его по возможности получают непосредственно перед реакцией.

Рис. 7. Взаимодействие метана с хлором. веществ в виде маслянистых капелек на В таком состоянии пробирки можно оставить до конца лабораторной работы (или до следующего занятия) для дальнейшего протекания реакции. При открывании пробирок появляется легкий туман, что подтверждает образование хлороводорода при реакции хлорирования метана.

Опыт 7. Отношение метана к бромной воде и водному раствору В одну пробирку наливают 4-5 мл бромной воды, а в другую такое же количество раствора перманганата калия (растворы должны быть светло- розовым 1 температуре). Результат наблюдения запишите в виде уравнения реакций взаиРис. 8. Отношение метана к бромной во- модействия метана с бромной водой и де и раствору перманганата калия. 1-сухое горючее, 2-держатель, 3-резиновая перманганатом калия при нормальных пробка, 4-раствор бромной воды, 5-раст- условиях.

вор перманганата калия.

Опыт 8. Взрыв смеси метана с кислородом (воздухом) Метан, пропан, бутан могут давать взрывчатые смеси с кислородом и с воздухом. Наиболее сильный взрыв наблюдается в том случае, когда газы смешаны в тех же объемных отношениях, в которых они вступают в реакцию полного сгорания. Для метана взрывоопасной является смесь метана с кислородом в соотношении метан: кислород 1:2 соответственно (метан: воздух 1:10).

Следует знать, что у каждого горючего газа есть нижний и верхний пределы взрываемости или воспламеняемости. Газовоздушная смесь, в которой содер Таблица 1. Пределы воспламеняемости (взрываемости) углеводородов в жание газа меньше нижнего предела, не горит и не взрывается; смесь, в которой содержание газа больше верхнего предела, тоже не горит (может гореть при подогревании смеси) и не взрывается. Данные о пределах взрываемости указаны в таблице № 1.

Метан из газоотводной трубки собирают в пробирку, наполненную доверху водой, и вытесняют воду из 1/3 (или 1/11 в случае использования воздуха).

Остальные 2/3 оъема (или 10/11) пробирки заполняют кислородом из газометра (кислородной подушки) или воздухом, задувая его в пробирку грушей. Затем отверстие пробирки плотно закрывают большим пальцем и смешивают метан с кислородом (воздухом), медленно переворачивая пробирку несколько раз. После этого пробирку завертывают в полотенце и подносят её к пламени. Происходит взрыв (быстрое сгорание метана в кислороде).

Объясните, почему на один объем метана нужно брать два объема кислорода (десять объемов воздуха). Если такое соотношение не соблюдается, взрыва не происходит. Почему?

В сухую колбу с газоотводной трубкой помещают 20-30 мл иодистого этила (С2Н5J) и свеженарезанные тонкие листочки металлического натрия (высушенные фильтровальной бумагой). (Для ускорения процесса реакции в колбу добавляют 2-3 мл ацетонитрила СН3СN). Смесь нагревают, когда реакция начнется, прекращают нагрев и по вытеснении воздуха из прибора собирают бутан в пробирку (по способу вытеснения воды). Затем закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой и поджигают ее на конце. Отмечают характер пламени.

Запишите уравнение реакции получения бутана по методу Вюрца.

В чем заключаются недостатки этого метода? Приведите пример.

Опыт 10. Реакции с жидкими насыщенными углеводородами В качестве жидких насыщенных углеводородов используют очищенные гексан (или пентан), бензин (керосин).

а) Отношение жидких алканов к водному раствору перманганата калия. В пробирку наливают 1 мл насыщенных углеводородов и 1 мл 5% раствора карбоната натрия, затем по каплям при встряхивании добавляют раствор перманганата калия. Изменяется ли окраска раствора? Сделайте вывод по отношению алканов к водному раствору перманганата калия.

Жидкие углеводороды как и метан _ б) Бромирование алканов. К 1 мл насыщенных углеводородов приливают несколько капель 5% раствора брома в четыреххлористом углероде. Содержимое пробирки перемешивают и отмечают исчезает ли окраска при комнатной температуре. Затем смесь нагревают на водяной бане. Окраска брома постепенно исчезает, одновременно образуется газообразный бромоводород. Его обнаруживают по изменению цвета влажной синей лакмусовой бумажки, внесенной пинцетом в верхнюю часть пробирки и по образованию тумана, который получается при внесении стеклянной палочки, смоченной 25% раствором аммиака, в пары, выделяющиеся из пробирки.

Напишите уравнение реакции на примере бромирования 2-метилпентана (получение монобромпроизводного).

Укажите условия этой реакции. По какому механизму осуществляется взаимодействие алканов с бромом?

в) отношение жидких алканов к минеральным кислотам. К 1мл насыщенных алканов приливают 1 мл концентрированной серной кислоты. Содержимое пробирки взбалтывают в течение 2-3 мин. Происходят ли какие изменения?

Разогревается ли смесь?

Аналогично проводят реакцию с концентрированной азотной кислотой.

Сделайте вывод на основании опыта. Укажите условия проведения реакции.

Жидкие углеводороды в реакцию с концентрированными кислотами, что является следствием г) горение жидких алканов. В фарфоровые чашки наливают по 1 мл жидких алканов гексана (пентана), бензина (содержит углеводороды С5-С11), керосина (содержит углеводороды С12-С18) и поджигают. При этом сразу загорается гексан и бензин и лишь значительно позже - керосин. Горящие коптящим пламенем продукты прикройте стеклянными пластинками.

Объясните, почему в отличие от метана жидкие алканы горят коптящим пламенем для этого вычислите процентное содержание водорода и углерода в метане, гексане.

Содержание водорода в метане _%, углерода _%.

Содержание водорода в гексане _%, углерода _%.

Напишите уравнение реакций горения пентана, гексана, октана. Сделайте вывод о продуктах реакции горения алканов.

Жидкие алканы (_) горят коптящим пламенем вследствие_ Опыт 11. Качественный состав и горение высших предельных Твердые насыщенные углеводороды, как и газообразные, имеют тот же качественный состав.

а) В пробирке с газоотводной трубкой нагревают смесь мелко измельченного парафина (парафиновой свечи) (С16-С40) или вазелинового масла с порошком окиси меди (II) Выделяющийся при реакции газ пропускают через известковую воду. Наблюдают помутнение известковой воды, образование капелек влаги на стенках пробирки и появление небольшого налета красной меди.

Образование углекислого газа и воды при реакции свидетельствует о наличии углерода и водорода в парафине. Кислород для окисления этих элементов доставляется окисью меди, в результате чего выделяется чистая медь.

б) В фарфоровую чашку поместите кусочек (5х5х5 мм) парафина и поднесите к нему зажженную лучину. Горение не наблюдается. Подогрейте парафин - он плавится, закипает. Периодически к чашке подносите горящую Лучину, пока парафин не загорится большим коптящим пламенем. Чашку прикройте стеклянной пластинкой. Сравните горение метана, пентана, гексана, бензина, керосина и парафина. Отметьте общие закономерности и отличия в реакции горения этих углеводородов.

Оборудование: фарфоровая чашка, штатив, конические колбы, стеклянные палочки, плитка, газоотводные трубки, зажимы, пробирки, лучина (спички), тигли, пипетки, синяя лакмусовая бумага.

Реактивы: этиловый и амиловый спирты, кислоты: серная (конц, 1:1), соляная (конц), азотная (конц); гидроксид натрия (10%, конц), мыльный раствор, бром (3% в четыреххлористом углероде), бромная вода, перманганат калия (крист. и 1%, 2%, 5% водный раствор), раствор карбоната натрия (10%), баритовая (известковая) вода, сухой хлорид кальция, раствор аммиака (25%), цинк, смесь жидких углеводородов бензин (С5 -С11) или керосин (С12 -С18), раствор индиго (фуксина).

Наиболее доступный и распространенный способ получения этилена – нагревание смеси этилового спирта с концентрированной серной кислотой. Этилен получают в пробирке с газоотводной трубкой (рис. 1).

Этиловый спирт и серная кислота образуют эфир (этилсерную кислоту) СН3-СН2-ОН + НОSО3Н СН3-СН2-О-SО3Н + Н2О Он при нагревании (160-170оС) распадается на этилен и серную кислоту Серная кислота выходит из реакции и, таким образом, играет здесь роль катализатора. Реакция этерификации обратима, и при эквимолекулярном соотношении спирта и серной кислоты (1:1), кроме эфира в реакционной смеси будет содержаться некоторое количество спирта и кислоты. Чтобы сдвинуть равновесие в сторону образования эфира и полнее использовать спирт, следует увеличить содержание серной кислоты (в соотношении спирт : кислота 1:4). В этом случае спирт будет этерифицирован почти полностью, потери его будут невелики и выход этилена возрастает.

Реакция этерификации сопровождается образованием побочных продуктов (диэтиловый эфир, окись углерода (I,II), сернистый газ).

В пробирку наливают 4-5 мл готовой смеси для получения этилена (этиловый спирт:серная кислота в соотношении 1:4) туда же помещают кипятильный камешек и нагревают в пламени спиртовки. Часть, образующегося этилена собирают в пробирки (как показано на рис. 1,2), а с другой частью проводят исследование физических и химических свойств.

Струю, образующегося этилена пропускают через мыльный раствор (рис. 3).

Образующуюся (обильную) пену поджигают и отмечают цвет пламени.

Делают заключение о физических свойствах этилена:

агрегатное состояние -, цвет - _, растворимость в воде -, цвет пламени - Опыт проводят аналогично определению качественного состава метана (см.

Лабораторную работу № 1, опыт 4, рис 5). Полученные результаты кратко отмечают:

Осуществляют по методике, описанной в лаб. работе № 1, опыт 3,5 (рис. 4, 6). Запишите уравнения этих реакций. Сделайте вывод о характере пламени при горении этилена на воздухе и в хлоре.

а) Горение на воздухе. При горении этилена на воздухе наблюдается _ пламя, на фарфоровой пластинке Причиной этого является _ _ Напишите уравнение горения этилена.

_ Исходя из уравнения горения этилена, сделайте вывод о продуктах этой реакции:. Образование _свидетельствует о наличии углерода в этилене, а образование о наличии водорода.

б) Горение в хлоре. При горении этилена в хлоре наблюдается Процесс горения этилена в хлоре можно выразить уравнением реакции:

Опыт 5. Отношение этилена к бромной воде. Окисление раствором перманганата калия в водной и кислой среде (реакция Вагнера) В три пробирки наливают по 3-4 мл: в первую бромной воды; во вторую 2% водный раствор перманганата калия и добавляют в нее 0.5 мл 10% раствора соды; в третью 1% раствор перманганата калия с добавлением 1 капли серной кислоты (конц).

Поочередно через каждую пробирку пропускают этилен (см. рис. 8). Наблюдают происходящие изменения. Запишите уравнения реакций. Отметьте особенности каждой из них. а) Взаимодействие с бромной водой Протекание этой реакции сопровождается, т.к. в результате реакции происходит б) Взаимодействие с водным раствором перманганата калия СН2=СН2 + КMnO4 + H2O + NaHCO Реакция сопровождается _, вследствие в) Взаимодействие с раствором перманганата калия в присутствии кислоты В кислой среде наблюдается Т.к. реакции взаимодействия этилена с бромной водой и раствором перманганата калия сопровождаются визуальными изменениями их используют для _ и называют _ реакциями.

В пробирку налить 1 мл брома (под тягой!), затем 4-5 мл воды и пропускать через реакционную смесь этилен до обесцвечивания раствора (см. рис. 8). После обесцвечивания раствора в пробирке получается два слоя: верхний вода, нижний - бесцветная тяжелая жидкость - это 1,2-дибромэтан. Для большей убедительности прилейте в пробирку несколько капель раствора индиго или фуксина, при этом слой воды принимает окраску. Отделите образующийся 1,2дибромэтан от воды и получите из него этилен (см. следующий опыт).

Запишите уравнение этой реакции. Отметьте происходящие изменения.

Взаимодействие этилена с бромом: Схема реакции Механизм реакции В пробирку с 1,2-дибромэтаном (см. предыдущий опыт) приливают спирт (в соотношении спирт : дибромэтан=1:1) и помещают в нее одну гранулу цинка.

Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой. Реакционную смесь нагревают до начала реакции. После этого нагревание происходит за счет теплоты, выделяющейся до начала реакции. Образующийся газ поджигают или пропускают через бромную воду. Делают вывод о том, что образующийся газ это _. Уравнение реакции запишите Такой метод синтеза этилена носит название реакции Опыт 8. Взрыв смеси этилена с кислородом (воздухом) Реакцию ведут аналогично реакции с метаном (см. лаб. раб. № 1, опыт 8).

Соотношение этилена с кислородом составляет 1:3 (с воздухом 1:15). Взрыв можно пронаблюдать при пропускании газовой смеси в мыльную воду (в железной чашке!).

Опыт 9. Свойства жидких непредельных углеводородов ряда этилена а) Бромирование (тяга!). В сухую пробирку наливают 1 мл непредельных углеводородов и добавляют по каплям при встряхивании 3% раствор брома в четыреххлористом углероде. Если желтая окраска исчезает медленно, смесь осторожно подогревают в бане с горячей водой. К отверстию пробирки подносят влажную синию лакмусовую бумагу, убеждаются, что цвет ее не меняется.

Напишите уравнение реакции присоединения брома к 2-метилбутену-2 и рассмотрите ее механизм (АЕ). Рассчитайте, сколько граммов 3% раствора брома потребуется для бромирования 1г 2-метилбутена-2.

Схема реакции:

Механизм реакции:

Расчет_ б) Окисление водным раствором перманганата калия (реакция Вагнера) В пробирку наливают 1 мл ненасыщенных углеводородов, добавляют 1 мл 10% раствора соды, затем по каплям при встряхивании - 2% раствор перманганата калия. Фиолетовая окраска раствора исчезает, появляется хлопьевидный осадок бурого цвета. Если исчезновение фиолетовой окраски заметить трудно, в смесь опускают полоску фильтровальной бумаги, которая впитывает лишь раствор, но не осадок. Окраска раствора на фильтровальной бумаге видна отчетливо.

Напишите уравнение реакции окисления 2-метилбутена-2 водным раствором перманганата калия и подберите коэффициенты.

в) Взаимодействие с серной кислотой (конц). В сухую пробирку наливают мл непредельных углеводородов, добавляют 1 мл конц. серной кислоты и взбалтывают смесь в течение нескольких минут. (Вначале осторожно!) Если смесь сильно разогревается, пробирку охлаждают водой. Слой алкена исчезает, смесь приобретает бурую окраску. Напишите уравнение реакции образования алкилсерной кислоты и рассмотрите ее механизм (АЕ) на примере 2-метилбутена-2. (Эта реакция используется для очистки предельных углеводородов от примесей непредельных углеводородов.) Схема реакции:

Механизм:

г) Взаимодействие с азотной кислотой. В сухую пробирку наливают 1 мл ненасыщенных углеводородов, добавляют 1 мл конц. азотной кислоты и осторожно перемешивают смесь. Когда реакция замедлится, реакционную смесь энергично встряхивают в течение нескольких минут. Смесь разогревается и становится бурой. Происходит образование сложной смеси продуктов осмоления.

Запишите реакцию взаимодействия с азотной кислотой.

Схема реакции:

Реакция проходит по правилу: а) Полиэтилен в виде гранулы или кусочка трубки опускают в стакан с водой. Он плавает на поверхности, так как_.

б) В три пробирки наливают по 2 мл концентрированных кислот: в первую серной, во вторую азотной, в третью гидроксида натрия и помещают в них по кусочку полиэтилена. Через 2-3 минуты осторожно вынимают полиэтилен из пробирок, промывают водой и убеждаются в том, что он не изменился.

Почему?

г) Кусочек полиэтилена помещают на асбестовую сетку и нагревают до тех пор, пока он станет мягким. Стеклянной палочкой придают ему какую-нибудь форму и охлаждают. В охлажденном виде полиэтилен сохраняет форму.

Почему?

Получение и свойства диеновых углеводородов Оборудование: конические колбы, стеклянные палочки, часовые стекла, пинцет, корковые пробки, стаканы, плитка, водяная баня, зажимы, пробирки, лучина (спички), пипетки.

Реактивы: фикус (1-2 шт. листа с черешками), кальций хлористый (крист) или сернокислый аммоний, спирт, бензол, бензин, хлороформ, бромная вода, раствор перманганата калия (3%), раствор брома в бензине, невулканизированный и вулканизированный каучук, резиновый клей (4% в бензоле или бензине), нитрат или ацетат свинца.

Каучук содержится в ряде растений и легко может быть извлечен из них. Для извлечения каучука из фикуса отрезают 1-2 листа и собирают в пробирку выделяющийся из черешков млечный сок. К собранным каплям сока приливают немного воды и вносят 0.5 г хлорида кальция или сернокислого аммония. Смесь встряхивают. Затем по каплям добавляют спирт, пока каучук не начнет выделяться на поверхности раствора.

1. Хлопья каучука переносят стеклянной палочкой в пробирку с 2-3 мл растворителя (бензол, бензин, хлороформ). К части раствора приливают бромную воду или раствор перманганата калия. Исчезновение окраски указывает на Другую часть раствора осторожно выпаривают на часовом стекле. После удаления растворителя обнаруживается эластичная пленка каучука, что свидетельствует о 2. Хлопья каучука, извлеченные из раствора стеклянной палочкой, растягивают при помощи пинцета. Образуются тонкие длинные нити каучука.

Опыт 2. Свойства каучука. Непредельный характер каучука В пробирку наливают 2 мл раствора каучука (или резинового клея – 5 % раствора каучука в бензоле) и пипеткой приливают по каплям 3 % раствор брома в бензине. После добавления каждой порции раствора брома пробирку энергично встряхивают. Происходит обесцвечивание брома. (Непредельность каучука можно также проверить раствором перманганата калия или бромной водой). Уравнение проведенной реакции запишите Опыт 3. Отношение каучука и резины к растворителям Невулканизированный каучук растворяется во многих органических растворителях, вулканизированный каучук (резина) в той или иной степени растворяет в себе эти вещества, от чего увеличивается в объеме (как говорят «набухает»).

В 2 пробирки с бензином или бензолом помещают по кусочку сырого (невулканизированного) каучука и резины (от резиновой пробки или галоши). Пробирки закрывают корковыми пробками и ставят для дальнейшего наблюдения.

Через некоторое время обнаруживают, что в одной пробирке каучук растворяется, а в другой - набухает. Этим опытом доказывают, что Вследствие наличия двойных связей каучук легко присоединяет галогены.

Этим объясняется, например, затвердение каучуковых пробок и трубок при работе с галогенами.

Готовят раствор сырого (невулканизированного) каучука в бензине (свободного от непредельных соединений) или в бензоле (что удобнее, т.к. он обычно не требует предварительной очистки). Это может быть достигнуто кипячением тонко нарезанных кусочков каучука с растворителем в колбе с обратным холодильником или настаиванием (без нагревания) в течение нескольких суток. В пробирку с раствором каучука приливают раствор брома в бензоле. При встряхивании смеси окраска брома исчезает. (Для опыта можно использовать также бромную воду). Уравнение (механизм) реакции запишите Объясните причину исчезновения окраски. Отметьте скорость ее протекания по сравнению с аналогичной реакцией для этилена. Каучук при нагревании разлагается на продукты с меньшим молекулярным весом. Образующиеся вещества обладают свойствами непредельных соединений. Основной продукт разложения каучука – изопрен. В пробирке (1) с отводной трубкой нагревают немного каучука. Обраизоп те 1.5-2 мл бромной воды (или раствор перманганата калия) и периодически пропускайте через неё выделяющийся при разложении изопрен Объясните происходящие явления и запишите соответствующее уравнение реакции, начиная с разложения каучука Доведите водяную баню до кипения и, продолжая нагревать, поместите в неё на 5 мин полоски каучука и резины. Затем выньте тигельными щипцами полоску резины и быстро растяните её. Тоже проделайте с полоской каучука.

Полоска каучука после размягчения сильно растягивается, теряет эластичность, полоска резины остается без изменений. Объясните причину.

Опыт 7. Открытие серы в вулканизированном каучуке При сильном нагревании вулканизированного каучука сера выделяется из него в виде сероводорода и может быть обнаружена солями свинца. В пробирке нагревают несколько кусочков резины. В выделяющиеся пары вносят бумажку, смоченную раствором азотнокислого или уксуснокислого свинца. Бумажка чернеет. Продукты термического разложения резины можно пропустить также в раствор соли свинца. Образуется черный осадок. Что является причиной почернения бумажки или выпадения черного осадка?

Уравнение реакции запишите:

Невулканизированный каучук (если он не загрязнен) в подобных условиях не образует осадка сернистого свинца. Почему ?_ Резиновый клей представляет собой раствор каучука в бензине (4% раствор каучука в бензине).

В пробирку наливают 1 мл раствора брома в бензине (или бензоле) и прибавляют 1 мл резинового клея. Исчезновение окраски указывает на непредельный характер каучука. (Аналогично можно провести опыт с раствором перманганата калия).

На стеклянную пластинку тонким слоем налейте резиновый клей и нагрейте её на кипящей водяной бане. При этом бензин испаряется и на стекле остается желтая пленка каучука, которая легко скатывается в стерженек. С выделенным каучуком можно провести опыты на эластичность, растворимость в органических растворителях, термопластичность. Опыты с этим каучуком проходят быстрее, чем с обычным натуральным.

Получение и свойства ацетиленовых углеводородов Оборудование: конические колбы, плитка, зажимы, пробирки, лучина (спички), пипетки, капельная воронка, цилиндр, фильтровальная бумага, фарфоровые чашки, клеенка.

Реактивы: кислоты: азотная (конц), соляная (конц); карбид кальция, раствор хлорида натрия, хлорид меди, бромная вода, перманганат калия (раствор, крист), аммиак (конц), раствор нитрата серебра (1%), ацетон, солянокислый гидроксиламин (крист), этиловый спирт.

В пробирку с газоотводной трубкой поместите несколько кусочков карбида кальция и 1 мл воды. Реакция проходит быстро. Выделяющийся ацетилен используют для изучения его свойств.

Цвет, запах _ Растворение ацетилена в воде.

Ацетилен пропускают через воду в пробирке в течение нескольких минут.

После этого нагревают воду до кипения и к отверстию пробирки подносят зажженную лучинку. Выделяющийся из воды ацетилен вспыхивает.

Цилиндр или пробирку с чистым (без воздуха) ацетиленом опрокидывают отверстием в стакан с подкрашенной холодной водой. При покачивании цилиндра (пробирки) уровень воды в нем заметно поднимается.

Таким образом, ацетилен в воде _, чем метан и этан. Укажите причину _ Растворение ацетилена в ацетоне. Ацетилен хорошо растворяется в ацетоне. В виде такого раствора он и хранится в стальных баллонах (с пористым наполнителем). В пробирку с ацетиленом наливают 3-4 мл ацетона. Пробирку закрывают пробкой, встряхивают несколько раз и опрокидывают в ванну с подкрашенной водой. При опрокидывании и открывании пробки вода поднимается в пробирку.

А. Для сжигания ацетилен получают отдельно в пробирке. На конце газоотводной трубки поджигают выделяющийся ацетилен, он горит сильным коптящим пламенем. Если в коптящее пламя ацетилена направить струю воздуха или кислорода из газометра пламя становится ярким, копоть исчезает. Уравнение горения ацетилена:

Объясните причину коптящего пламени ацетилена и подтвердите ее расчетом процентного содержания в нем углерода и водорода.

Б. Горение ацетилена в хлоре. Описание опыта смотри в лаб. работе № 1.

Опыт 5. Наблюдаемые явления запишите. Уравнение горения ацетилена в хлоре:

В. Воспламенение ацетилена в атмосфере хлора. Проводят опыт аналогично предыдущему. Только в пробирку с хлором вводят конец газоотводной трубки с выделяющимся ацетиленом (не поджигают!). Ацетилен быстро вспыхивает и загорается _ пламенем, при этом выделяется много копоти.

Объясните причину самовоспламенения ацетилена.

Опыт 4. Взаимодействие ацетилена с бромной водой и раствором В одну пробирку налейте 4-5 мл бромной воды, в другую – столько же раствора перманганата калия. Пропускайте через эти растворы ацетилен (рис. 8).

Опишите наблюдаемые явления Напишите уравнения реакций взаимодействия ацетилена: а) с бромной водой б) с перманганатом калия Так как в результате проведенных реакций наблюдается обесцвечивание растворов бромной воды и перманганата калия их называют _реакциями на СС связь.

Готовят аммиачный раствор окиси серебра, добавляя к раствору нитрата серебра водный аммиак по каплям до растворения первоначально выделяющегося осадка.

В пробирку помещают 1-2 мл аммиачного раствора соли серебра, а в другую пробирку аммиачного раствора меди. Пропускают через эти растворы ток газообразного ацетилена. Опишите наблюдаемые явления.

Напишите уравнения реакций полученных ацетиленидов:

а) меди Ацетиленид меди отфильтровывают и промывают осадок несколькими каплями спирта, переносят влажный фильтр с осадком на другой, большой листок фильтровальной бумаги и осторожно подсушивают в чашке на водяной бане.

Если внести щипцами сухой фильтр с ацетиленидом в пламя, то происходит громкий, но безопасный взрыв.

б) ацетиленида серебра Ацетиленид серебра более опасен в обращении и отфильтровывать его не следует.

После опыта немедленно уничтожают остатки ацетиленидов, для чего помещают их (вместе с фильтрами) в стаканчик с водой и добавляют концентрированную соляную или азотную кислоту (1/4 – 1/5 объема воды).

А. Кусочки винипласта или полихлорвиниловой пленки (клеенки, изоляции) нагревают осторожно в пробирке или фарфоровой чашке.

Убеждаются в том, что полимер не переходит в жидкое состояние, а разлагается. К выделяющимся газообразным продуктам разложения подносят влажную лакмусовую бумажку и затем палочку, смоченную раствором аммиака. Наблюдают покраснение бумажки в первом случае и в образовании белого дымка во втором случае. Делают вывод о выделении хлороводорода при разложении полихлорвинила.

Б. Кусочки полихлорвинила нагревают в пробирке, закрытой пробкой с отводной трубкой. Газообразные продукты разложения отводят в пробирку с водой (рис.8). К полученному водному раствору приливают немного раствора азотнокислого серебра и 1-2 капли азотной кислоты. Наблюдают образование осадка хлорида серебра, что говорит о выделении хлороводорода при разложении полимера.

Получение и свойства бензола и алкилбензолов Оборудование: стаканы, плитка, газоотводные трубки, лед, фильтровальная бумага, тигель, термометр, пробки со стеклянными трубками, водяная баня, хлоркальцевая трубка, синяя лакмусовая бумажка.

Реактивы: кислоты: азотная (конц), серная (конц, 2н), соляная (10%), бензойная; активированный уголь, карбид кальция, натронная известь (смесь гидроксида натрия и оксида кальция), хлорид кальция (гранулы), хлорид алюминия (крист, безв), бромная вода, перманганат калия (раствор), йод (крист), алюминий, железные опилки, формалин, жир или растительное масло; растворители: спирт, эфир, бензол, толуол, ксилол, стирол, хлороформ.

Опыт 1 (демонстрационный)*. Получение бензола из ацетилена Для получения бензола из ацетилена собирают прибор, изображённый на рис. 10. В пробирку (1) помещают карбид кальция и воду, образующийся ацетилен по газоотводной трубке пропускают через пробирку с конц. серной кислотой (2) (для регулирования подачи и сушки ацетилена). В течение 1 мин пропускают слабый ток ацетилена, затем нагревают реакционную трубку (3) над пламенем (4). Образующиеся пары бензола конденсируются в пробирку-приемник (5), охлаждаемый в стакане с водой (6).

При нагревании ацетилен частично разлагается с выделением сажи (она является также катализатором). Для доказательства образования бензола в пробирку с жидким продуктом прилейте 0.5 мл формалина и 1 мл конц. серной кисДемонстрационный опыт проводится в единственном экземпляре.

лоты; на стенках пробирки образуются красные полосы (опыт длится несколько мин).

Запишите уравнение получения бензола, укажите условия реакции:

Тщательно растирают в ступке 5 г бензойной кислоты с 10 г натронной извести и пересыпают смесь в пробирку, которую затем закрывают пробкой с длиной отводной трубкой; нижний конец последней опускают в пробиркуприемник, охлаждаемую водой со льдом (рис.11).

Когда исчезнут белые участки на поверхности смеси, нагревание прекращают. Полученный отгон в приемнике разделяется Рис. 11. Получение бензола из бензой- кристаллы не забили отверстие отводной ной кислоты. 1) пробирка с реакционной смесью, 2) пробирка-приёмник в ста- трубки. Верхний слой отгона отделяют, су ют; он перегоняется полностью при 79-80оС. Запишите уравнение проделанной реакции:

В три различные пробирки наливают по 1-2 мл воды, спирта, эфира. К жидкостям добавляют по равному числу капель бензола. Пробирки встряхивают и ставят в штатив. Отмечают где он растворяется:

в воде, в спирте_, в эфире В одну пробирку наливают 1 мл бензола, в другую столько же воды. В пробирки помещают по маленькому кусочку жира (или растительного масла), взбалтывают и наблюдают, где растворился жир. На лист фильтровальной бумаги наносят каплю чистого бензола и рядом каплю раствора жира в бензоле.

Бензол испаряется полностью, от капли раствора остается жирное пятно.

В тигель (фарфоровую чашку) налейте по 1 мл бензола и подожгите его.

Появляется коптящее пламя. Рассчитайте элементный состав бензола (углерод составляет _ %, водород _%) и используйте его для объяснения коптящего пламени.

В пробирку налейте 2 мл бензола и поставьте её в чашку со льдом (для контроля используйте вторую пробирку с водой); через несколько минут бензол кристаллизуется. Измерьте температуру замерзания бензола: она составляет _оС.

Пробирку с кристаллическим бензолом ставят в штатив, постепенно он переходит в жидкое состояние при температуре оС. Бензол используется для дальнейших опытов.

Опыт 7. Отношение бензола к бромной воде и раствору перманганата калия Исходя из структурной формулы бензола можно предположить, что он будет обесцвечивать бромную воду и перманганат калия. В пробирку наливают 1-2 мл бензола и затем немного бромной воды. Смесь взбалтывают. Обесцвечивания не происходит. (Почему? Запишите.) Бром переходит в верхний слой бензола и окрашивает его.

Опыт 8. Влияние катализаторов на ход бромирования А. Опыт проводят параллельно с бензолом и толуолом. В сухой пробирке смешивают 2-3 мл исследуемого углеводорода с равным объемом раствора брома и делят смесь на четыре части, примерно одинаковые по объему. К трем порциям добавляют катализаторы: в первую – несколько кристаллов йода, во вторую – кусочек алюминия и в третью – маленькую щепотку железных опилок. В четвертую порцию катализатора не добавляют.

Смеси, содержащие толуол, оставляют при комнатной температуре, часто взбалтывая их. Смеси, содержащие бензол, нагревают до начала кипения (лучше на водяной бане), затем пробирки также ставят в штатив.

Наблюдая различие в быстроте и интенсивности выделения бромистого водорода, отмечают, какой из двух углеводородов бромируется быстрее и как влияют различные катализаторы на скорость бромирования.

1 пробирка (иод), 2 пробирка (Al) 3 пробирка (Fe)_, 4 пробирка 1 пробирка (иод) _, 2 пробирка (Al) _ 3 пробирка (Fe), 4 пробирка _ Б. Для обнаружения влияния катализатора не только на скорость, но и на направление бромирования толуола нагревают смеси без катализатора и с катализатором – железом – до начала кипения. Энергичное бромирование наблюдается в обоих случаях. Затем охлаждают обе пробирки и погружают в каждую из них конец полоски фильтровальной бумаги, свернутой жгутом, так, чтобы жидкость смочила бумагу. Вынув обе бумажки, слегка подсушивают их над электроплиткой или просто на воздухе (время от времени определяют запах смоченной части бумаги) результаты записывают Бромистый водород и растворитель улетучиваются очень быстро, затем испаряется и взятый в избытке толуол. После этого можно установить резкое различие запаха обеих бумажек. После опыта пробирки ополаскивают теплым раствором щелочи.

Опыт проводят в узких пробирках. В две пробирки помещают примерно одинаковый объем ароматических углеводородов (бензол, толуол); высота столба жидкости должна составлять не менее 7-8 см. Затем на каждую пробирку надевают кольцо из полоски черной бумаги (закрепляя скотчем) так, чтобы часть столба жидкости (не менее 3-4 см) была закрыта от прямого света. Приливают в каждую пробирку по 5-10 капель раствора брома, встряхивают их и оставляют на рассеянном дневном свете, освещенность всех пробирок должна быть примерно одинаковой. Отмечают по часам время начала опыта.

Через 5-10 мин (в зависимости от толщины стенок пробирок и интенсивности освещения) видимая часть раствора обесцвечивается сначала в одной из пробирок, затем в другой. Записав время, потребовавшееся для обесцвечивания жидкости в каждой пробирке, сразу же открывают затемненную часть слоя данной жидкости и отмечают, исчезла ли окраска брома и в этой части У отверстия пробирок, в которых наблюдается обесцвечивание, выделяется дымящийся на воздухе газ, иногда и в жидкости заметны пузырьки. Испытывают на бумажках, какой запах имеют продукты реакции в обесцвечивающихся растворах после испарения более летучих веществ.

В одной из пробирок жидкость остается окрашенной бромом длительное время.

Готовят нитрующую смесь, для чего в широкой пробирке или маленькой колбочке смешивают 1.5 мл концентрированной азотной кислоты и 2 мл конц.

серной кислоты и охлаждают в воде разогревшуюся смесь кислот. В полученную смесь добавляют по каплям 1 мл бензола при сильном, но осторожном встряхивании и охлаждении в воде. Наблюдается значительное разогревание.

Постоянно встряхивая пробирку, заставляют отделяющийся верхний слой вновь эмульгироваться в нижнем. Через 3-5 мин реакционную смесь выливают в стаканчик с 20-30 мл воды, встряхивают её и дают отстояться. Нитробензол выделяется в виде тяжелого желтоватого масла, мутного от капелек воды. Напишите механизм данной реакции:

А. Для введения в бензольное ядро толуола одной нитрогруппы готовят нитрующую смесь из 1.5 мл конц. азотной кислоты и 2 мл конц. серной кислоты и вводят в неё по каплям 1 мл толуола при хорошем охлаждении и встряхивании реакционной смеси. Все дальнейшие операции проводят так же, как при нитровании бензола. Покажите распределение электронной плотности в толуоле и напишите уравнение реакции нитрования толуола.

Б. Для введения второй нитрогруппы снова готовят нитрующую смесь из тех же объемов серной и азотной кислот и добавляют к ней полученную в опыте А смесь нитротолуолов. Все дальнейшие операции проводят аналогично. Сравните протекание реакций А и Б _ В пробирку наливают 1 мл бензола, добавляют 0.5 мл хлорида алюминия, затем при встряхивании к смеси приливают 1 мл хлороформа. Пробирку закрывают пробкой с трубкой и слегка нагревают. При этом начинается энергичная реакция с выделением хлороводорода. Смесь окрашивается в красно-бурый цвет. Образуется маслообразный продукт реакции. Напишите уравнение алкилирования бензола. Объясните механизм реакции.

Какова роль хлорида алюминия при алкилировании.

В две пробирки помещают по 1 мл раствора перманганата калия (5%) и по мл серной кислоты (2 н). Затем в одну из них добавляют бензол, а в другую – толуол. Пробирки закрывают пробками с вертикальными стеклянными трубками и нагревают на водяной бане. В пробирке с _ наблюдается побурение и выпадение осадка, а с _ никаких изменений не происходит. Запишите уравнение реакции перманганата калия с толуолом.

Объясните причину различного отношения бензола и толуола к перманганату калия._ Опыт 15. Взаимодействие ароматических углеводородов с азотной кислотой Опыт следует проводить в вытяжном шкафу. Работу проводят параллельно с тремя веществами. В три пробирки помещают по 2 мл концентрированной азотной кислоты, добавляют в них соответственно по 5-7 капель одного из углеводородов и сильно встряхивают. Жидкости во всех пробирках образуют нестойкую, быстро расслаивающуюся эмульсию. Продолжая часто встряхивать, нагревают смеси почти до кипения. Отмечают различие хода процесса в разных пробирках; эмульсии во всех случаях постепенно становятся все более стойкими.

1 пробирка _, 2 пробирка, 3 пробирка После 5-10 мин нагревания со встряхиванием охлаждают пробирки и приливают в каждую по 6-7 мл холодной воды. Отмечают характерный запах продуктов реакции. В двух пробирках выделяются продукты реакции в виде тяжелого окрашенного масла.

1 пробирка _, 2 пробирка, 3 пробирка Оборудование: фарфоровые ступки с пестиками, стаканы, плитка.

Реактивы: кислоты: серная (конц), соляная (2н), щавелевая (крист); цинк (порошок), бромная вода, гидроксид натрия (разб, 2н), фталиевый ангидрид (крист), резорцин (крист), фенол (крист), фенолфталеин (спирт. раствор), этиловый спирт.

Получение трифенилметановых красителей В пробирке смешивают при встряхивании 0.05-0.1 г тонко растертого фталевого ангидрида с двойным количеством фенола, а затем к смеси добавляют 1- капли серной кислоты конц. Содержимое пробирки осторожно нагревают на пламени горелки в течение 2-3 мин до расплавления смеси и образования темно-красного окрашивания. К остывшей массе, содержащей фенолфталеин, приливают при встряхивании 5 мл горячей воды.

К 3-5 каплям водного раствора (кислого) фенолфталеина, помещенным в пробирку приливают 2 н раствор гидроксида натрия. Появляется малиновая окраска. При добавлении избытка гидроксида натрия окраска исчезает. К полученной сильнощелочной бесцветной жидкости добавляют по каплям соляную кислоту (2 н). Раствор сначала становится малиновым, а при избытке кислоты обесцвечивается.

Напишите уравнение реакции конденсации фталевого ангидрида с фенолом.

В пробирке смешивают 0.05-0.1 г тонкорастертого фталевого ангидрида с двойным количеством резорцина и добавляют 3-4 капли серной кислоты конц.

Полученную смесь осторожно нагревают на пламени 2-3 мин до сплавления и появления темно-красного окрашивания. При нагревании смеси необходимо время от времени выводить пробирку из пламени, чтобы обуглить содержимое.

К остывшей массе, содержащей флуоресцеин, приливают 5-6 мл воды и пробирку слегка нагревают. Одну-две капли полученного раствора приливают к 10- мл воды и добавляют несколько капель раствора гидроксида натрия или аммиака. В жидкости появляется флуоресценция, имеющая желтую окраску в проходящем свете и зеленую в отраженном.

Напишите уравнение реакции получения флуоресциина.

Если лабораторные работы № 6 и № 7 проводятся на одном занятии, то самым первым следует поставить демонстрационный опыт 1 из лаб. раб. № 7, т.к. он требует длительного времени (3 ч).

В пробирке нагревают смесь 0.03-0.05 г щавелевой кислоты, двойного количества фенола с 1-2 каплями серной кислоты концентрированной до образования плава. К содержимому пробирки при встряхивании добавляют 5 мл воды, образуется желтый раствор аурина.

Напишите уравнение реакции конденсации фенола со щавелевой кислотой.

К раствору аурина добавляют несколько капель концентрированного раствора гидроксида натрия. Окраска раствора аурина изменилась на окраску. Объясните действие гидроксида натрия на аурин._ Напишите структурные формулы аурина в кислой и щелочной среде.

Опыт 3. Образование щелочных солей фенолфталеина К 2-3 мл воды добавляют 2 капли спиртового раствора фенолфталеина; образуется слабая муть. При введении 1 капли разбавленного раствора щелочи муть исчезает и жидкость окрашивается в малиновый цвет. Если прибавить еще 0.5-1 мл раствора щелочи, то смесь постепенно снова обесцвечивается.

К полученной бесцветной сильнощелочной жидкости добавляют по каплям серную кислоту. Раствор окрашивается в малиновый цвет и затем вновь обесцвечивается. Объясните происодящие явления.

Несколько крупинок флуоресцеина растворяют в 2-3 мл спирта при слабом нагревании. Желтый, почти не флуоресцирующий раствор делят на две примерно равные части; к одной из них добавляют 4-5 мл воды, к другой – 2-3 мл бромной воды. В обоих случаях раствор мутнеет. Затем добавляют по каплям к обеим смесям разбавленный раствор щелочи до прекращения изменения окраски: в одной пробирке образуется ярко-зеленый флуоресциирующий раствор, а в другой – красный раствор соли эозина.

К 2-3 мл разбавленного раствора щелочи добавляют раствор исследуемого фталеина и затем немного цинка (или алюминия). При встряхивании без нагревания наблюдается выделение водорода и интенсивно окрашенная жидкость обесцвечивается.

Часть бесцветной жидкости сливают на часовое стекло или фарфоровую чашку; при стоянии на воздухе жидкость постепенно принимает первоначальную окраску. Другую часть раствора переливают в пробирку и добавляют по каплям разбавленную серную кислоту; в этом случае первоначальная окраска появляется гораздо быстрее.

Ароматические углеводороды с конденсированными ядрами Оборудование: плитка, водяная баня, стаканы, воронка с вкладышем, асбестовая сетка, штатив, круглодонные и конические колбы, стаканы, ветки древесины (березы), хлопчатобумажная ткань.

Реактивы: бромная вода, гидроксид натрия (10%), карбонат натрия (раствор), перманганат калия (раствор), нитрат аммония (20%) в серной кислоте (конц), оксид хрома (VI) в ледяной уксусной кислоте, аммиак (конц); кислоты: серная (конц), уксусная (конц), азотная (конц), соляная (1:1), пикриновая (крист); малеиновый ангидрид (крист), нафталин (крист), этиловый спирт, фенол (крист),- и -нафтолы (крист), хлороформ, антрацен (крист), конго красный, бензол.

Химические свойства нафталина и его производных. Реакции SЕ2.

Конденсация антрацена с малеиновым ангидридом Рис. 12. Прибор для конденсации антрацена с малеиновым ангидридом. 1-плитка, 2-круглодонная колба, 3-обратный холодильник, 3,4-направление тока воды.

Опыт 2. Бромирование ароматических углеводородов Опыт следует проводить в вытяжном шкафу. В три сухие пробирки помещают 1 мл бензола, 1 мл толуола и 0.5-1 г нафталина. В каждую пробирку добавляют по 1 мл раствора брома и встряхивают. Затем делят каждую смесь на две части, отливая половину её объема в чистую сухую пробирку. Одну часть каждой смеси с раствором брома оставляют стоять в штативе, другую часть нагревают до кипения, после чего также ставят пробирку в штатив.

Признаками реакции бромирования является исчезновение окраски брома и выделение дымящего на воздухе бромистого водорода.

Опыт 3. Сульфирование ароматических углеводородов В пробирку помещают по 0.5-1 мл каждого из углеводородов (бензол, толуол, ксилол) и добавляют по 4 мл конц. серной кислоты, затем нагревают пробирки до 80оС на водяной бане при частом и сильном встряхивании. Пробирку, содержащую бензол, нагревают осторожно, чтобы бензол не улетучился.

Углеводороды при встряхивании образуют с кислотой эмульсию и постепенно растворяются. Отмечают различие во времени, которое потребовалось для полного растворения исследуемых углеводородов при одинаковом режиме нагревания и встряхивания.

Когда растворение закончится, охлаждают все пробирки в стакане с водой, затем выливают содержимое каждой пробирки в колбочку с 10-15 мл холодной воды и отмечают, выделяется ли исходный углеводород или продукт реакции.

_ Напишите механизм реакции сульфирования толуола.

Опыт 4. Получение -нафталинсульфокислоты Около 1 г нафталина нагревают в сухой пробирке до плавления, затем охлаждают и добавляют к затвердевшему нафталину равный объем (около 1 мл) конц.

серной кислоты. Очень осторожно нагревают смесь на пламени горелки 1-2 мин при встряхивании до получения однородной жидкости. После охлаждения добавляют к полученной густой темной жидкости 2 мл воды и снова слегка нагревают смесь. При охлаждении до 15-20оС выделяются кристаллы -нафталинсульфокислоты, которые можно отфильтровать на воронке с вкладышем и высушить. При добавлении к смеси, содержащей кристаллы, еще 3-5 мл воды сульфокислота полностью растворяется.

К 2 мл конц. азотной кислоты добавляют 0.5 г нафталина; при встряхивании смесь начинает желтеть уже при комнатной температуре. Нагревают смесь на кипящей водяной бане 5 мин при частом встряхивании и затем выливают в четырехкратный объем холодной воды.

Нитронафталин выделяется в виде оранжевого масла, быстро твердеющего при встряхивании. Выход почти теоретический. Уравнение реакции запишите.

Опыт 6 (демонстрационный). Возгонка нафталина В стакан, установленный на асбестовой сетке, насыпают нафталин, туда же помещают несколько древесных веточек. Сверху стакан нака рывают круглодонной колбой наполненной водой (рис. 13). При нагревании происходит возб блесток. Легко заметить, что сконденсировавРис. 13. Прибор для возгонки наф- шийся нафталин чище исходного.

талина: а) ветка, б) нафталин, в) асбестовая сетка.

Небольшое количество антрацена растворяют при нагревании в 3-4 мл ледяной уксусной кислоты. К полученному теплому раствору осторожно приливают 1 мл 20 % раствора нитрата аммония в серной кислоте (конц). Смесь перемешивают. Образуется ярко-желтый осадок нитроантрацена. Если осадок плохо выделяется, то смесь выливают в холодную воду.

Напишите уравнение реакции нитрования антрацена.

В пробирке растворяют 0,1 г антрацена в 3 мл ледяной уксусной кислоте. К раствору прибавляют 2 мл оксида хрома (VI) в ледяной уксусной кислоте.

Вначале реакция идет бурно, когда реакция замедляется, смесь нагревают 5 мин и выливают в стакан с водой. Выделяется осадок антрахинона. Напишите уравнение окисления антрацена до антрахинона.

В стакан на 50 мл помещают раствор конго-красного и кусочек хлопчатобумажной ткани. Смесь нагревают до кипения. Окрашенную в красный цвет ткань промывают водой, а затем погружают в стакан с соляной кислотой (1:1).

Ткань окрашивается в синий цвет. При погружении ткани в раствор карбоната натрия снова появляется красная окраска.

Напишите уравнение реакции получения конго-красного и структурные формулы его в кислой и щелочной средах.

Оборудование: газоотводные трубки, лед, стаканы, стеклянные палочки, пипетки, медная проволочка, обратный холодильник, водяная баня, фильтровальная бумага, микроскоп, предметные и покровные стекла, микроскоп.

Реактивы: кислоты: серная (конц), азотная (20%); смесь спирт:серная кислота (2: и 1:4), хлорид натрия (крист), бром, бромид калия (крист), йод (крист), йод в йодиде калия, магний (порошок), гидроксид натрия (10%), нитрат серебра, аммиак, перманганат калия, этиловый спирт, эфир, хлороформ, ацетон, резорцин (10%).

В пробирку наливают 1.5 мл безводного этилового спирта и 1 мл воды, затем добавляют по каплям при встряхивании и охлаждении 1.5 мл конц. серной кислоты. После охлаждения реакционной смеси до комнатной температуры в неё добавляют 1.5-2 г растертого в порошок бромида калия. Пробирку закрывают пробкой с изогнутой газоотводной трубкой и укрепляют в лапке штатива (рис.

11). Конец газоотводной трубки опускают в воду (1мл), налитую в пробиркуприемник и охлаждаемую снаружи льдом. Содержимое пробирки очень осторожно нагревают до кипения (образуется пена). Постепенно кристаллы бромида калия исчезают, а в пробирке-приемнике собираются бесцветные тяжелые капли этилбромида. Перегонку этилбромида нужно вести при хорошем охлаждении пробирки-приемника, так как он имеет низкую температуру кипения (38.4оС).

Пипеткой удаляют из пробирки-приемника верхний водный слой (далее этилбромид используют в Опыте 4). Вносят каплю этилбромида в пламя горелки (стеклянной палочкой). Пламя по краям окрашивается в характерный для галогенсодержащих соединений _ цвет. Для обнаружения брома в этилбромиде можно использовать реакцию Бельштейна*.

Напишите уравнение реакции образования этилбромида и рассмотрите её механизм (SN2). Какие приемы используют для смещения равновесия реакции в сторону увеличения выхода этилбромида?

Какую роль играет в данном процессе вода? _ Какие основные, побочные реакции протекают при получении этилбромида?

Напишите уравнения этих реакций.

В пробирку, помещенную в стакан с холодной водой, наливают 2 мл воды и вносят пипеткой 2-3 капли брома. (Осторожно! Тяга!). Затем пропускают в пробирку этилен (этилен получают по методике, описанной в лаб. раб. № 2, Опыт 1). Бурая окраска брома постепенно бледнеет. Этилен пропускают до полного обесцвечивания реакционной смеси. По окончании реакции на дне пробирки образуется бесцветная маслянистая капля 1,2-дибромэтана (= 2.18). Проводят пробу Бейльштейна, наблюдают _ _ окраску пламени. Напишите уравнение реакции этилена с бромом.

По какому механизму идет эта реакция? В пробирку наливают 3 мл смеси этилового спирта и конц. серной кислоты (2:1) и добавляют 0.1 г растертого в порошок хлорида натрия. Пробирку закрывают пробкой с прямой газоотводной трубкой (рис. 4), имеющей оттянутый конец, и очень осторожно нагревают (жидкость вспенивается). Поджигают выделяющийся этилхлорид у отверстия газоотводной трубки; он горит характерным _ пламенем. Этилхлорид при обычной температуре представляет собой _ Напишите уравнения реакций получения этилхлорида с указанием промежуточных стадий и механизма реакций Опыт 4. Образование и гидролиз магнийорганических соединений В сухую пробирку наливают 2 мл абсолютного эфира и добавляют 8 капель этилбромида, вносят (0.05 г) магния (порошка). Пробирку закрывают пробкой с обратным холодильником (стеклянной трубкой). Для ускорения реакции пробирку слегка подогревают в бане с теплой водой. Если реакция пойдет слишком энергично, пробирку охлаждают в стакане с ледяной водой. После полного Медную проволоку прокаливают в пламени горелки, затем смачивают её в исследуемом растворе и опять вносят в пламя горелки. Появление зелёной окраски пламени свидетельствует о наличии галогена в составе исследуемого соединения.

растворения магния в пробирку с магнийорганическими соединениями (реактивом Гриньяра) по каплям добавляют воду.

Напишите уравнения реакций образования магнийорганического соединения и его гидролиз:

А. В пробирку наливают 1 мл хлороформа и 1 мл воды. Закрывают пробирку пробкой и энергично встряхивают. Через некоторое время образуется два слоя.

Причиной этого является Б. Наливают в пробирку 1.5-2 мл хлороформа и добавляют несколько капель раствора иода в КJ, встряхивают смесь. Нижний слой окрашивается в розовый цвет. Причиной этого является В. Гидролиз хлороформа. В пробирку наливают 1 мл хлороформа и 3 мл 10% раствора гидроксида натрия. Закрывают пробирку пробкой с обратным холодильником и осторожно при встряхивании нагревают смесь до кипения, затем охлаждают. В условиях опыта хлороформ гидролизуется с образованием ионов хлора и муравьиной кислоты (в щелочной среде получается натриевая соль муравьиной кислоты – формиат натрия НСООNа). Для обнаружения ионов хлора отливают в пробирку 1/3 гидролизата, подкисляют его 20% раствором азотной кислоты и добавляют несколько капель 1% раствора нитрата серебра.

Напишите уравнения реакций гидролиза хлороформа в щелочной среде:

Остаток щелочного гидролизата хлороформа делят на две части. К одной приливают свежеприготовленный аммиачный раствор гидроксида серебра, а к другой – несколько капель 1 % раствора перманганата калия. В первой пробирке выпадает металлическое серебро (реакция «серебряного зеркала»), во второй раствор окрашивается в зеленый цвет (в щелочной среде КМnO4 восстанавливается в соль марганцовистой кислоты, анионы которой окрашены).

Напишите уравнения реакций и подберите к ним коэффициенты.

В пробирку наливают 1.5 мл ацетона, 3 мл 10 % раствора гидроксида натрия и 10 капель брома. (Осторожно! Тяга!) Смесь встряхивают, она разогревается, бурая окраска брома быстро исчезает, на дне пробирки появляются тяжелые капли бромоформа.

Верхний водный слой удаляют с помощью пипетки, промывают бромоформ водой. Каплю бромоформа вносят в пламя горелки на стеклянной палочке, наблюдая цвет пламени. К остальной части бромоформа добавляют 2-3 мл 10% раствора гидроксида натрия и осторожно нагревают смесь до кипения. В полученном щелочном гидролизате обнаруживают ионы брома и муравьиную кислоту качественными реакциями, опиисанными для хлороформа.

Напишите уравнения реакций (подберите коэффициенты) образования бромоформа (с щелочью):

ионов брома с нитратом и гидроксидом серебра:

формиата натрия с перманганатом калия:

При встряхивании растворяют в пробирке 0.5 г йода (обязательно кристаллический) в 1 мл спирта. К спиртовому раствору йода добавляют 5 мл воды (йод при этом выпадает в осадок), затем при встряхивании по каплям приливают % раствор гидроксида натрия до тех пор, пока не исчезнет бурый цвет йода, и реакционная смесь не приобретет светло-жёлтую окраску. Для ускорения реакции пробирку осторожно подогревают на водяной бане (температура воды в бане 70-80оС). При охлаждении выпадает обильный осадок йодоформа в виде светло-жёлтых кристаллов со специфическим запахом. Осадок йодоформа отфильтровывают и промывают небольшим количеством дистиллированной воды.

Каплю водной взвеси кристаллов йодоформа переносят на предметное стекло и рассматривают кристаллы под микроскопом. Они имеют форму правильных шестиугольников или звездочек (рис. 14). Реакция получения ** йодоформа описанным способом очень чувствительна, ** она дает возможность обнаружить даже следы этилового * * * * * **** Напишите уравнение реакции получения йодоформа из *** *** этилового спирта, йода и гидроксида натрия.

Рис. 14. Кристаллы Иодоформа.

Проведите гидролиз полученного йодоформа 10 % раствором гидроксида натрия и качественные реакции с гидролизатом. Напишите уравнения реакций:

а) гидролиза йодоформа щелочью обнаружения йодид-иона (нитратом серебра) б) определение в гидролизате формиата натрия (реакция «серебряного зеркала», окислением перманганата калия) Какой из галоформов (хлороформ, бромоформ, йодоформ) наиболее легко гидролизуется в щелочной среде?

В три пробирки наливают по 1 мл 10 % раствора резорцина и по 5 капель % раствора гидроксида натрия. В первую пробирку добавляют 5 капель хлороформа, во вторую – столько же бромоформа, в третью – очень немного иодоформа. Смеси нагревают. Появляется окрашивание. Наблюдаемые явления запишите и сделайте вывод. _ Получение и свойства галогенпроизводных бензола Оборудование: газоотводные трубки, вата, кипятильные камешки, воздушный холодильник, часовые стекла, фильтровальная бумага, колба Бунзена, воронка Бюхнера, насос Камовского, термометры.

Реактивы: щелочь, нитрат серебра (спирт. раствор), бром, бром в ледяной уксусной кислоте (3%), бензол, стирол, хлорбензол (бромбензол), железо (кусочки), натронная известь, сода (раствор), хлорид кальция, этиловый спирт.

Работу следует проводить в вытяжном шкафу. Опыт проводят в пробирке с плотно вставленной изогнутой отводной трубкой, к последней присоединяют направленную под углом вниз стекляную трубку-поглотитель диаметром около 1 см и длиной 10-15 см, заполненную зернистой натронной известью между ватными тампонами (рис. 15).

Помещают в пробирку 5 мл бензола, 1 г железа и 2 мл брома, отмеренного пипеткой. Сразу же вставляют отводную трубку и зажимают пробирку в держатель штатива. Реакция начинается немедленно и идет очень спокойно; выделяются пузырьки газа, но смесь почти не разогревается. Выделяющийся бромистый водород хорошо поглощается натронной известью, которая слегка Рис. 15. Прибор для получения бромбензола: пробирку на водяной бане до 60пробирка с реакционной смесью, 2-отводная 70оС несколько минут, после трубка, 3-трубка с натронной известью.

чего смесь охлаждают в холодной воде и разбирают прибор.

Полученное красное масло сливают с кусочков железа в другую пробирку, встряхивают с раствором соды, затем дважды с водой, переносят пипеткой в сухую пробирку, вносят 2-3 кусочка хлорида кальция и нагревают несколько минут в теплой воде до полного исчезновения мути. Сливают окрашенную жидкость в пробирку с отводной трубкой и термометром, вносят кипятильный камешек и перегоняют с воздушным холодильником. Собирают отдельно фракцию, кипящую до 140оС (главным образом избыток бензола), и фракцию, кипящую в пределах 140-160оС.

Остаток от перегонки выливают на часовое стекло; по охлаждении выделяются кристаллы дибромбензола. Их отжимают на фильтровальной бумаге.

Получение дибромбензола, твердого при комнатной температуре, показывает, какой именно из возможных его изомеров преимущественно образуется в условиях данного опыта.

Опыт 2. Бромирование стирола получение (1,2-дибромэтил)-бензола В пробирку вносят 5-6 капель стирола и понемногу добавляют при встряхивании раствор брома (3-5 %) в ледяной уксусной кислоте до прекращения его обесцвечивания. Полученную слабо-желтую жидкость разбавляют двойным объемом холодной воды и через 5-10 мин отсасывают образовавшийся белый осадок.

Опыт 3. Подвижность галогена в ароматических галогенпроизводных (1,2-Дибромэтил)бензол растворяют в небольшом объеме этилового спирта.

С несколькими каплями каждой из жидкостей проводят реакции отщепления галогена сначала действием щелочи, затем действием спиртового раствора нитрата серебра. Различие в подвижности галогена в зависимости от его положения в молекуле проявляется в обоих опытах очень резко.

Исходные хлориды и бромиды необходимо проверить на содержание ионизируемого галогена промыванием воды. Остатки хлористого бензина в посуде разлагают раствором щелочи.

Получение и свойства одноатмных спиртов Оборудование: синяя и красная лакмусовая бумажка, стеклянные палочки, фарфоровые чашки, лучинка, газоотводные трубки, медная проволочка, кипятильники, лед, часовое стекло.

Реактивы: кислоты: борная, соляная (конц); сульфат меди (крист), карбонат калия или тиосульфат натрия, натрий, реактив Лукаса (110 г безводного хлорида цинка растворяют в 100 мл конц. соляной кислоты), хромовая смесь (100 мл 10% раствора бихромата калия растворяют в 25 мл разб (1:1) серной кислоты), перманганат калия (крист), карбонат бария, железоаммонийные квасцы (2%), роданид аммония (1%); спирты: этиловый, пропиловый (изопропиловый), бутиловый, изоамиловый; фенолфталеин, эфир с пероксидами (к 100 мл эфира прибавляют 5 мл серной кислоты и помещают в светлое место на 8-10 дней), крахмальный клейстер.

А. Растворимость спиртов в воде. В 4 пробирки наливают по 0.5 мл спиртов: этилового, пропилового, бутилового, изоамилового. Отмечают запах спиртов. Изоамиловый (амиловый) спирт раздражает дыхательные пути, вызывает кашель, поэтому нюхать спирты надо осторожно. В каждую пробирку добавляют по 1 мл воды и содержимое пробирок встряхивают. Отмечают растворимость спиртов в воде: Б. Горение спиртов. В фарфоровые чашки наливают по 2 мл спиртов, располагая их в порядке увеличения молекулярной массы (этиловый, пропиловый, бутиловый, амиловый или изоамиловый). Поджигают спирты лучинкой и сравнивают характер пламени. Рассчитайте процентное содержание углерода в спиртах использованных для опыта. Напишите уравнения реакций горения спиртов.

В. Отношение спиртов к индикаторам. Из каждой пробирки стеклянной палочкой наносят по капле раствора на синюю и красную лакмусовую бумагу. В пробирки добавляют по 1 капле раствора фенолфталеина. Изменяется ли окраска индикаторов? Г. В пробирки со спиртами добавляют по 0.5 мл раствора йода в иодиде калия и встряхивают их. Что вы наблюдаете?

В маленькую фарфоровую чашку помещают 1 г кристаллического сульфата меди (II) и прокаливают его в пламени горелки до исчезновения голубой окраски.

В сухую пробирку наливают 2-3 мл этилового спирта и вносят в него полученный безводный сульфат меди (II) (белого цвета). Слегка нагревают пробирку на водяной бане и размешивают её содержимое. Почему изменяется цвет сульфата меди?_ Полученный абсолютный этиловый спирт используют для получения алкоголята натрия. Сколько процентов воды содержится в этиловом спирте-ректификате?_ Почему воду нельзя удалить перегонкой?_ Опыт 3. Высаливание этилового спирта и его водного раствора В пробирку наливают 2.5 мл спирта при встряхивании добавляют 2.5 мл воды (смесь разогревается); 1-1,5 мл полученного раствора отливают в фарфоровую чашку и подносят к нему зажженную лучину. Загорается ли разбавленный спирт. _ Почему? _ К остатку в пробирке добавляют примерно 2 г порошка карбоната калия (или тиосульфата натрия), энергично взбалтывают содержимое пробирки и ставят пробирку в штатив. Через некоторое время в пробирке образуется два слоя.

Верхний слой (этиловый спирт) переносят пипеткой в фарфоровую чашку и снова подносят к нему горящую лучину. Воспламеняется ли спирт? Затем испытывают на горючесть нижний слой. Объясните результаты опыта.

Опыт 4. Образование и гидролиз алкоголятов натрия.

В три сухие пробирки наливают по 2 мл спиртов: в первую – абсолютный этиловый, во вторую – пропиловый (изопропиловый), в третью – амиловый (изоамиловый). В каждую пробирку вносят по кусочку (размером с горошину) очищенного от оксидного слоя металлического натрия. Пробирки закрывают пробками с газоотводными трубками, концы которых оттянуты. Почему для этого опыта нельзя брать ректификат, а нужно брать абсолютный спирт?

_ Отметьте, в какой пробирке реакция идет наиболее интенсивно и в какой – медленно. Через 1-2 мин после начала реакции поджигают выделяющийся газ у остверстий газоотводных трубок. Если реакция этанола с натрием сильно замедляется, можно слегка подогреть пробирку.

Напишите уравнение реакции спирта (R-ОН) с металлическим натрием.

Как расщепляется связь О-Н в этой реакции? _ Какие свойства спиртов (основные, кислотные) проявляются в реакции с металлическим натрием? _Почему спирты реагируют с натрием спокойнее, чем вода? _ Добавляют в пробирки по 1 капле раствора фенолфталеина. Изменяется ли окраска индикатора? Доводят реакцию этанола с натрием до конца. Для этого пробирку осторожно подогревают. На дне пробирки образуется белый твердый этилат натрия (кусочков натрия в пробирке не должно быть). Добавляют в пробирку 1-1.5 мл воды и растворяют в ней этилат натрия. Если окраска не появляется, добавляют 1 каплю раствора фенолфталеина. Напишите уравнение реакции этилата натрия с водой. _ Объясните, почему появляется окраска с фенолфталеином. Опыт 5. Взаимодействие спиртов с реактивом Лукаса В три сухие пробирки наливают по 0.5 мл спиртов: пропилового (первичного), изопропилового (вторичного), в третью пробирку вносят примерно 0,5 г третичного бутилового спирта. Затем в каждую пробирку добавляют по 1.5 мл реактива Лукаса, перемешивают содержимое пробирок и оставляют стоять 1- мин.

Какие изменения происходят в пробирках с первичным, вторичным, третичным спиртами? Какой спирт вступает в реакцию с реактивом Лукаса и по какому механизму? Напишите уравнение реакции и рассмотрите её механизм.

Какие свойства спиртов (основные или кислотные) проявляются в этой реакции? А. Окисление спиртов хромовой смесью. В две пробирки наливают по 2-3 мл хромовой смеси и по каплям при встряхивании добавляют в одну пробирку 0. мл этилового спирта (осторожно, смесь сильно разогревается!), а во вторую – 0.5 мл изоамилового спирта. Цвет растворов меняется из оранжевого в зеленый, в пробирке с этиловым спиртом ощущается запах уксусного альдегида, напоминающий запах яблок (нюхать осторожно!), а в пробирке с изоамиловым спиртом – специфический запах изовалерианового альдегида.

Напишите уравнения реакций окисления хромовой смесью:

а) этилового спирта в уксусный альдегид б) изоамилового спирта – в изовалериановый альдегид Б. Окисление этилового спирта перманганатом калия. (Тяга!) Пипеткой аккуратно, не смачивая стенок, вносят в сухую пробирку, закрепленную в штативе, 5 мл концентрированной серной кислоты. Затем по стенке другой пипеткой осторожно приливают 5 мл этилового спирта так, чтобы получилось два слоя. После этого насыпают 1-1.5 г перманганата калия. Через некоторое время на границе двух слоев появляются яркие вспышки, ощущается запах уксусного альдегида.

Напишите уравнение реакции окисления этилового спирта в уксусный альдегид перманганатом калия и подберите к нему коэффициенты:

А. Получение и свойства этилсерной кислоты. В пробирку к 1 мл этилового спирта осторожно, по каплям при встряхивании добавляют 1 мл концентрированной серной кислоты. Разогревшуюся смесь нагревают 2-3 мин на водяной бане, затем охлаждают. Полученный раствор выливают в небольшой стакан с мл воды и нейтрализуют сухим карбонатом бария, который добавляют небольшими порциями при энергичном перемешивании смеси стеклянной палочкой (реакционная смесь вспенивается – выделяется оксид углерода). Когда выделение газа прекратится, реакция должна быть нейтральной (по лакмусу).

Напишите уравнения реакций образования этилсерной кислоты и её бариевой соли Отфильтровывают часть жидкости через плотный фильтр в две пробирки. В одну из них добавляют немного 10 % раствора серной кислоты; выпадает осадок. Напишите уравнение реакции его образования. Какие ионы находятся в фильтрате? _ Б. Получение изоамилсульфата (изоамилсерной кислоты). В сухую пробирку наливают 2 мл концентрированной серной кислоты, осторожно при встряхивании и охлаждении ледяной водой добавляют 1 мл изоамилового спирта. Через 2-4 мин несколько капель полученной однородной, почти не имеющей запаха жидкости осторожно при встряхивании вливают в пробирку с 4 мл холодной воды. Образуется прозрачный, без запаха раствор изоамилсерной кислоты. Если при смешивании спирта с кислотой смесь разогревалась, то водный раствор получается мутным и имеющим запах вследствие образования примеси диизоамилового эфира.

Напишите уравнение реакции образования изоамилсерной кислоты. Какие свойства спиртов проявляются в этой реакции?

В. Получение этилового эфира борной кислоты. В сухой пробирке обезвоживают 1 г борной кислоты, прокаливая её в пламени горелки. Пробирку держат в горизонтальном положении, для удаления капелек воды прогревают периодически всю пробирку. Кислота постепенно плавится. Когда исчезнут кристаллики, пробирку охлаждают. К прозрачному затвердевшему плаву – борному ангидриду – добавляют 2-2.5 мл этилового спирта и 1 мл конц. серной кислоты. В пробирку вносят кипятильники, закрывают её пробкой с прямой газоотводной трубкой, имеющей оттянутый конец, и нагревают реакционную смесь. Поджигают выделяющиеся пары у отверстия газоотводной трубки. Пламя этилового эфира борной кислоты имеет характерную зеленую кайму.

Напишите уравнения реакций: а) дегидратации борной кислоты (образование борного ангидрида)_ б) образования триэтилбората_ С избытком этанола триэтилборат (кислота Льюиса) образует комплексное соединение, обладающее кислотными свойствами. Напишите уравнение этой реакции.

Опыт8. Получение простого (диэтилового) эфира и его свойства А. Получение диэтилового эфира и его горение. В сухую пробирку наливают 3 мл этилового спирта и серной кислоты (1:1), осторожно нагревают её до начинающегося кипения. После этого горелку убирают и к горячей смеси приливают по стенке пробирки из пипетки 5-10 капель этилового спирта. Образующийся диэтиловый эфир обнаруживают по запаху.

Затем пробирку закрывают пробкой с прямой газоотводной трубкой, имеющей оттянутый конец, снова осторожно нагревают пробирку и поджигают выделяющийся эфир. Почему диэтиловый эфир горит светящимся пламенем в отличие от этилового спирта? Вычислите процентное содержание углерода в этаноле и в диэтиловом эфире.

Напишите уравнение реакции получения диэтилового эфира и рассмотрите её механизм._ Механизм:

Б. Химические свойства простых эфиров. В три сухие пробирки наливают по 1 мл диэтилового эфира и добавляют в первую пробирку несколько капель бромной воды, во вторую – несколько капель 1 % раствора перманганата калия, в третью – кусочек металлического натрия. Встряхивают содержимое всех пробирок. Остатки металлического натрия растворяют в небольшом количестве этилового спирта или помещают в склянку с керосином. Реагируют ли простые эфиры с галогенами (бромной водой), окислителями, щелочными металлами?

В. Взаимодействие диэтилового эфира с минеральными кислотами (образование солей оксония). В одну пробирку (сухую) наливают 2 мл конц. серной кислоты, в другую – 2 мл концентрированной соляной кислоты. Охлаждают пробирки в стакане с ледяной водой, затем осторожно добавляют в каждую пробирку по 1 мл охлажденного эфира (по каплям при встряхивании и охлаждении). Полученные гомогенные растворы, не имеющие запаха диэтилового эфира, осторожно переливают в пробирки, содержащие по 5 мл воды со льдом (также при встряхивании и охлаждении). Всплывает слой эфира, увеличивающийся при добавлении в пробирки нескольких капель 10 % раствора гидроксида натрия.

Напишите уравнения реакций образования солей оксония и гидролиза их в щелочной среде. Какие свойства простых эфиров проявляются в этих реакциях? Г. Обнаружение пероксидов в диэтиловом эфире. При хранении в контакте с воздухом, особенно на свету, простые эфиры окисляются молекулярным кислородом с образованием гидропероксидов.

Напишите уравнение реакции окисления диэтилового эфира кислородом воздуха.

Пероксидные соединения взрывоопасны, особенно при нагревании (перегонке).

Поэтому перед употреблением простые эфиры проверяют на присутствие пероксидов. Если пероксиды обнаруживают, эфиры подвергают очистке.

Для опытов используют два образца диэтилового эфира – чистый и загрязненный пероксидами. В две пробирки наливают по 1 мл 1 % раствора иодида калия, не содержащего свободного йода, и по 0.5 мл 10 % раствора серной кислоты. Затем в одну пробирку добавляют 1 мл чистого диэтилового эфира, в другую – 1 мл загрязненного пероксидами. Сильно встряхивают пробирки и дают им отстояться. Если окраска йода трудно различима, в пробирки добавляют по 2-3 капли 0.5 % раствора крахмального клейстера.

Опишите результаты опыта и напишите уравнение реакции иодида калия с гидропероксидом диэтилового эфира в кислой среде._ Для открытия пероксидов в эфире используют также следующий опыт. В две пробирки наливают по 1 мл 2 % раствора железоаммонийных квасцов (соль Мора), добавляют по несколько капель 1 % раствора роданида аммония, затем в каждую пробирку приливают по 1 мл исследуемого эфира. Сильно встряхивают содержимое пробирок и через несколько минут сравнивают окраску водных слоев. Пероксиды окисляют ионы двухвалентного железа Fе+2 в ионы трехвалентного железа Fе+3, а ионы Fе+3 дают окрашенные соединения с ионами роданида. Напишите уравнение реакций. _ _ Многоатомные спирты. Свойства глицерина Оборудование: фильтровальная бумага, стеклянные палочки.

Реактивы кислоты: серная (конц), соляная (разб); гидросульфат калия бура (крист), сульфат меди (раствор), гидроксид натрия (раствор) фенолфталеин; спирты: этиловый, глицерин, этиленгликоль, маннит.

В пробирку (цилиндр) наливают 5-7 мл глицерина и сверху по стенке наслаивают такой же объем подкрашенной (например, фуксином) воды. При встряхивании жидкость становится окрашенной (однородной) равномерно. Это свидетельствует о том, что глицерин _ Опыт 2. Понижение точки замерзания водных растворов глицерина Водные растворы глицерина (этиленгликоля) применяют в качестве незамерзающих жидкостей для охлаждения моторов автомашин и самолетов.

Пробирку с полученным в предыдущем опыте водным раствором глицерина помещают в охладительную смесь (смесь льда с поваренной солью). Одновременно в смесь помещают пробирку с водой. Через несколько минут убеждаются в том, что вода в пробирке замерзла, а раствор глицерина остался жидким.

Запишите при какой температуре произошло замерзание воды и до какой температуры не замерзает раствор глицерина. Свойства глицерина поглощать влагу и тем самым увлажнять предметы используется, например, для смягчения кожи.

На лист фильтровальной бумаги наносят несколько капель глицерина. На другой лист наносят столько же капель воды. К концу урока убеждаются, что бумага с водой высохла, а бумага с глицерином стала еще более влажной.

Демонстрация этого опыта важна тем, что позволяет устранить встречающееся иногда неверное представление, будто с увеличением числа атомов углерода в молекуле органического вещества непременно возрастает светимость пламени. Это заключение появляется из сопоставления горения метана и этилена.

Глицерин содержит три атома углерода в молекуле и, тем не менее, горит почти бесцветным пламенем, так как он богат кислородом и в процентном отношении содержит углерода меньше, чем этилен. Сделайте расчет процентного содержания элементов в глицерине_ В небольшой пробирке или тигельке нагревают до кипения 1 мл глицерина и поджигают выделяющиеся пары. Они горят почти бесцветным пламенем. Может оказаться, что глицерин сразу не загорается из-за присутствия в нем воды; в таком случае он должен быть предварительно обезвожен интенсивным нагреванием.

В пробирку с 1-2 мл глицерина бросают очищенный от корочки кусочек натрия величиной с горошину. Пробирку слегка подогревают. Реакция идет вначале медленно, затем все более энергично.

Поджигают выделяющийся водород. Под конец происходит обычно обугливание глицерина. Запишите уравнение реакции.

В пробирку наливают 3-4 капли 2% раствора сульфата меди и 2-3 мл 10% раствора гидроксида натрия. К образовавшемуся осадку голубого цвета приливают несколько капель глицерина и смесь перемешивают. Осадок растворяется, появляется васильковое окрашивание раствора от образующегося комплексного соединения – глицерата меди. Напишите уравнения происходящих реакций, укажите, какие свойства глицерина проявляются в реакции с гидроксидом меди (II).

Опыт повторяют, но вместо глицерина вводят этиленгликоль. Напишите уравнение образования гликолята меди.

Реакция глицерина и этиленгликоля с сульфатом меди является _ С увеличением числа гидроксильных групп в молекуле вещества возрастает подвижность гидроксильных атомов водорода. В этих случаях атомы водорода могут замещаться не только свободными (щелочными) металлами, но и их гидроксидами. В демонстрационной пробирке получают гидроксид меди, добавляя к 4-5 мл раствора медного купороса раствор щелочи до полного осаждения гидроксида. Для успеха опыта щелочь должна быть непременно в избытке.

Осадок взбалтывают и половину его переносят в другую пробирку. К одной порции добавляют глицерин, пока при взбалтывании осадок гидроксида не исчезнет и не образуется темно-синий раствор. Сравнивают окраску раствора с окраской осадка гидроксида в другой пробирке. Уравнения реакций запишите.

Реакция с гидроксидом меди может считаться реакцией на многоатомные спирты.

Опыт 8. Комплексообразование многоатмных спиртов А. В пробирке получают гидрокисд меди, для чего в разбавленный раствор сульфата меди вводят раствор щелочи в небольшом избытке.

Отфильтровав большую часть жидкости через бумажный фильтр, вносят стеклянной палочкой или лопаткой небольшие количества осадка фильтрата в несколько пробирок. Затем в пробирки добавляют по 0.5-1 мл воды и по 3-5 капель жидкого спирта или 0.1 г твердого спирта (маннит). Для сравнения в одну из пробирок с гидроксидом меди и водой не добавляют спирт. Встряхивают все пробирки, дают их содержимому отстояться и отмечают появление характерной окраски жидкости в некоторых пробирках. Затем добавляют к этим растворам избыток разбавленной соляной кислоты и наблюдают изменение окраски.

Б. В пробирке встряхивают 0.5-1 г кристаллической буры с 10-15 мл воды.

Дав осесть нерастворившейся буре (избыток), добавляют к полученному, почти насыщенному раствору буры 1-2 капли раствора фенолфталеина.

В нескольких пробирках готовят при встряхивании растворы испытуемых спиртов (5-7 капель или 0.1-0.2 г их на 2-3 мл воды). В каждый из приготовленных растворов спиртов добавляют по 1 капле раствора фенолфталеина и по 1 капле разбавленного раствора щелочи. При этом содержимое пробирок окрашивается в _цвет. Затем в каждую пробирку добавляют небольшой объем окрашенного раствора буры.

Исчезновение окраски жидкости в некоторых пробирках при смешении двух щелочных растворов свидетельствует о том, что образуется жидкость с кислой реакцией; для перевода ее в щелочную приходится добавить довольно много раствора буры. Наблюдаемые явления запишите Оборудование: холодильник, кипелки, стаканы, пипетки, термометры.

Реактивы: серная кислота (конц), карбонат натрия (раствор), иодид калия (раствор), тиосульфат натрия (раствор), роданид аммония (раствор), соль Мора (раствор), эфир, этиловый спирт.

Эфир является одной из жидкостей, обладающих низкой температурой кипения.

Нагревают в химическом стакане воду примерно до 50оС. В нагретую воду вносят пробирку с эфиром – эфир закипает при _оС. Одновременно можно ввести пробирки с другими известными жидкостями (бензол, спирт) – кипение жидкостей не наступает. Делают вывод, что эфир является_ _ жидкостью.

Имея, низкую температуру кипения, эфир оказывается чрезвычайно летучей жидкостью. На испарение его затрачивается много теплоты, вследствие чего происходит охлаждение окружающей среды.

На легкую деревянную (стеклянную) пластинку ставят смоченный снизу водой тигелек, наливают в него 1 мл эфира и продувают через эфир воздух грушей. Тигелек примерзает к пластинке.

В пробирке к 10 мл воды приливают понемногу эфир. При взбалтывании первые порции эфира растворяются в воде, затем на поверхности собирается избыток эфира. Смесь взбалтывают и дают отстояться. Жидкость разделяется на два слоя: нижний слой – раствор эфира, верхний – раствор воды в эфире.

Эфир хороший растворитель многих веществ, в частности жиров. Применение в качестве растворителя ограничивается лишь огнеопасностью.

Опыт 5. Сравнение свойств диэтилового эфира и бутилового спирта При изучении спиртов и простых эфиров впервые появляется возможность ознакомиться практически со свойствами изомерных веществ и убедиться, что при одинаковом составе между ними могут быть существенные различия. Наиболее доступными для опыта являются структурные изомеры – диэтиловый эфир и бутиловый (изобутиловый) спирт, так как оба вещества представляют собой жидкости и довольно распространены в лабораториях.

А. В одну пробирку наливают сухого диэтилового эфира, в другую – бутилового (изобутилового) спирта и помещают в жидкости по кусочку металлического натрия. Замечают, что с эфиром натрий _, со спиртом при этом наблюдается.

Б. В две пробирки наливают по 1 мл диэтилового эфира и бутилового (изобутилового) спирта. Помещают пробирки заранее в подготовленный стакан с горячей водой (50-60оС). Эфир при таком нагревании закипает, и пары его могут быть подожжены, спирт не кипит и не образует горючих паров.

А. Смешивают в пробирке 1 мл этилового спирта и 1 мл концентрированной серной кислоты. Сильно разогревшуюся смесь осторожно нагревают на горелке до начала кипения, при этом не обнаруживается ни образования горючих паров, ни появления запаха эфира. Удалив нагретую пробирку от горелки, очень осторожно приливают к смеси еще 5-10 капель спирта. При этом сразу же появляется запах эфира. Вновь нагревая смесь, поджигают пары образующегося эфира и отмечают различие внешнего вида пламени эфира и пламени спирта. Эфир горит _ пламенем, спирт горит _пламенем.

Б. Если желательно выделить некоторое количество эфира, то смешивают аналогично 5 мл спирта и 4 мл концентрированной серной кислоты. Опустив в пробирку кипятильный камешек, закрывают её пробкой с отводной трубкой, присоединяют холодильник и отгоняют 2-3 мл жидкости в приемник – пробирку, помещенную в стакан с холодной водой. При отгонке следят, чтобы вблизи приемника не было зажженных горелок или включенных электроплиток.

К отгону добавляют тройной объем насыщенного раствора соды и встряхивают.

Всплывший слой эфира собирают пипеткой. Испытывают горючесть и испаряемость полученного эфира.

Опыт 7. Обнаружение перекисей в диэтиловом эфире Опыт проводят с чистым и неочищенным эфиром параллельно.

А. К 1мл раствора иодида калия добавляют 2-3 капли серной кислоты. Если жидкость пожелтеет, то её обесцвечивают, для чего осторожно добавляют тиосульфат натрия, не допуская его избытка. К бесцветному кислому раствору приливают 1 мл исследуемого эфира, сильно встряхивают смесь и дают ей отстояться.

Б. К 1 мл раствора соли Мора (FeSO4 x (NH4)2SO4) добавляют несколько капель раствора роданистой соли; бесцветную жидкость сильно встряхивают с мл исследуемого эфира.

Через несколько минут сравнивают окраску эфирного слоя в пробирках опыта А и водного слоя в пробирках опыта Б. Наблюдения записывают.

Оборудование: синяя лакмусовая бумага, водяная баня, воздушный холодильник (трубка), термометр, шерсть, шелк.

Реактивы: кислоты: соляная (1:1), серная (конц, раствор), азотная (конц), пикриновая (крист, насыщ. вод. раствор); хлорид железа (раствор), карбонат натрия (раствор), гидрокарбонат натрия (раствор), бромная вода, иодид калия (раствор), гидроксид натрия (раствор), красная кровяная соль (1%), перманганат калия, нитрит натрия или калия, фенол (крист, раствор), резорцин (крист, 1%), гидрохинон (крист, 1%), пирогаллол (крист,1%), и -нафтол (крист, спирт. раствор), бензол, этиловый спирт, глюкоза (крист), нафталин (спирт. раствор), формалин ( 40%).

Опыт 1. Растворимость и кислотный характер фенолов Все опыты проводят с различными фенолами (фенол, пирокатехин, резорцин, гидрохинон, пирогаллол, - и -нафтолы).

К 0.3-0.5 г исследуемого фенола добавляют 4-5 мл воды и встряхивают. Если продукт не растворяется полностью, нагревают смесь до кипения, затем охлаждают, отмечая наблюдаемые изменения. Испытывают реакцию полученных растворов на лакмус, помещая каплю каждого из них на синюю лакмусовую бумажку. Водные растворы фенолов используют для последующих опытов.

Опыт 2. Образование и разложение фенолятов Опыты проводят одновременно с фенолом и нафтолом.

А. К 0.3-0.5 г исследуемого вещества добавляют 1 мл воды, а затем разбавленный раствор щелочи до полного растворения. Из полученных прозрачных растворов при подкислении разбавленной серной кислотой выпадает в осадок исходное вещество.

Б. Помещают в две пробирки по 0.2-0.3 г фенола, добавляют при встряхивании в одну из них 1-2 мл водного раствора карбоната натрия, а в другую – такой же объем раствора бикарбоната натрия. Полное растворение фенола в результате образования фенолятов наблюдается лишь в растворе углекислой соли.

Опыт 3. Бромирование фенола в безводной среде В сухую пробирку помещают несколько кристалликов фенола и добавляют 0.5 мл раствора брома. Наблюдается моментальное обесцвечивание раствора при комнатной температуре и обильное выделение бромистого водорода.

Запишите уравнение реакции бромирования брома.

Опыт 4. Действие брома на фенолы в водном растворе Опыт проводят одновременно с растворами различных фенолов и нафтолов.

А. К 1 мл водного раствора каждого из исследуемых веществ добавляют 2 мл бромной воды и отмечают наблюдаемые изменения.

Растворы пирокатехина, резорцина и пирогаллола изменяют окраску. Раствор гидрохинона сначала краснеет, затем из него выделяется темно-зеленый кристаллический осадок. Из растворов фенола и нафтолов выделяются белые или желтоватые осадки. Запишите схемы происходящих ракций.

Б. К 1 мл водного раствора фенола добавляют по каплям бромную воду. Образующаяся сначала муть при встряхивании исчезает; при дальнейшем прибавлении бромной воды (3-4 мл) выделяется обильный осадок трибромфенола с характерным запахом. Продолжают добавлять бромную воду при встряхивании до превращения белого осадка в светло-желтый.

Полученную смесь нагревают до кипения и кипятят 1-2 мин для удаления избытка свободного брома. Затем охлаждают реакционную смесь, при этом осадок, растворившийся при нагревании, снова выделяется. К охлажденной смеси добавляют несколько капель раствора иодида калия, 1 мл бензола и сильно встряхивают. Осадок растворяется в бензоле, слой которого окрашивается в фиолетовый цвет, выделяющимся иодом.

Опыт 5. Реакция фенолов и нафтолов с хлоридом железа (III) А. Опыт проводят одновременно с растворами различных фенолов и нафтолов.

К 5-6 каплям каждого раствора добавляют 1-1.5 мл воды и затем несколько (3-5) капель раствора хлорида железа (III).

Раствор фенола и резорцина дают при этом интенсивное фиолетовое окрашивание, раствор пирогаллола – буровато-красное. Раствор пирокатехина дает интенсивное оливково-зеленое окрашивание, переходящее при сильном разбавлении водой в фиолетово-синее. Раствор гидрохинона сначала зеленеет, затем буреет и при стоянии из него выпадают красивые темно-зеленые игольчатые кристаллы хингидрона. Раствор -нафтола при действии хлорида железа тоже сначала слегка зеленеет, а затем из него быстро выделяется белый хлопьевидный осадок, при стоянии окрашивающийся в фиолетовый цвет; из раствора -нафтола осадок выделяется медленнее. Уравнения реакций запишите.

Б. Полученные в опыте А окрашенные растворы, содержащие фенол, резорцин и пирогаллол, делят каждый на три части; к одной из них добавляют равный объем спирта, к другой – несколько капель раствора щелочи. Эти реактивы вызывают исчезновение первоначальной интенсивной окраски растворов.