АЛИФАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Алифатические или ациклические соединения характеризуются отк­рытой цепью атомов углерода. К ним относятся все углеводороды и их производные, не содержащие в молекуле циклов. В основу классификации, вследствии простоты строения, взят класс углеводородов. Остальные классы рассматриваются как их производные.

ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ С_nH_2n+2

Природным источником предельных углеводородов служит нефть. Много предельных углеводородов содержится в природном газе, в газе коксовальных печей. Образуются они также при сухой перегонке дерева. В химическом отношении предельные углеводороды мало активны при обычных условиях. Они неспособны к реакциям прямого присоединения, трудно окисляются, нитруются, сульфируются. Характерными реакциями для углеводородов этого ряда являются реакции замещения (металепсии) на различные атомы или группы атомов. Легче всего реакция металепсии проходит с хлором.

Опыт №1. Получение метана из уксуснокислого кальция.

Уксуснокислый кальций не гигроскопичен, его не нужно прокаливать перед опытом, поэтому более удобно в лаборатории получать метан из этой соли, а не из уксуснокислого натрия. Натронную известь и едкий натр прокаливают раз в год и сохраняют в герметических склянках. Выделение метана происходит более обильно, чем в опыте с уксуснокислым натрием. В сухую пробирку с газоотводной трубкой помещают 2,5 г тонкоизмельченного уксуснокислого кальция, 1,5 г натронной извести и 1 г едкого натра. Нагревают, сначала обогревая всю пробирку, а потом нагревают сильно около дна. Выделяющийся метан собирают в банку под водой (методом вытеснения воды) и поджигают. Он сгорает согласно уравнения:

СН₄ + 2О₂ —> СО₂ + 2Н₂О.

Оставшуюся в пробирке соль еще нагревают и пропускают метан в отдельные пробирки с раствором марганцовокислого калия и в раствор бромной воды. После охлаждения в пробирку, из которой получали метан, прибавляют разбавленной HCl (1:1).При этом происходит выделение углекислого газа, что свидетельствует об образовании в процессе реакции соды.

НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ РЯДА ЭТИЛЕНА

ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ С_nH_2n

Наличие двойной связи в молекуле этилена является причиной их высокой реакционной способности. Характерными реакциями этиленовых углеводородов являются реакции присоединения, окисления и полимеризации.

Опыт № 1. Получение этилена из этилового спирта

В пробирку с газоотводной трубкой помещают 4 - 5 мл заранее приготовленной смеси (1 часть спирта и 6 частей по объему конц. серной кислоты). Для равномерного кипения добавляют немного песка или мелкие кусочки стеклянных трубок 1,0 -1,5 см длины. Пробирку осторожно нагревают пламенем спиртовки и этилен пропускают в заранее приготовленные пробирки с растворами брома и марганцевокислого калия.

Опыт № 2. Присоединение брома к этилену

Пропустить этилен в пробирку с 5 - 6 мл бромной воды. Бромная вода обесцвечивается, т.к. образуется бромистый этилен (дибромэтан).

Опыт № 3. Окисление этилена (Реакция Е.Е. Вагнера)

В пробирку с 5 мл слабого раствора КМnО₄, подщелоченного содой, пропускают этилен. Розовая окраска раствора исчезает и появляется бурое окрашивание от выделяющейся двуокиси марганца. Этилен при этом окисляется, образуя двухатомный спирт - этиленгликоль. Затем поджигают этилен у конца газоотводной трубки. Он сгорает светящимся пламенем.

НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ РЯДА АЦЕТИЛЕНА ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ С_nH_2n-2

Углеводороды ряда ацетилена являются еще более ненасыщенными, чем углеводороды этиленового ряда. Они воспроизводят все реакции этиленовых углеводородов. Однако, тройная связь делает более подвижным атом водорода, стоящий у углерода, связанного тройной связью, а поэтому легко может замещаться металлом (в этом и состоит отличие двойной связи от тройной).

Опыт №1. Получение ацетилена действием воды на карбид кальция.

Ацетилен удобнее всего получать в приборе, состоящем из хлоркальциевой трубки, в которую кладут небольшой комочек ваты и несколько кусочков карбида. Заранее готовят штатив с пробирками, в которые наливают следующие растворы:

а) раствор КМnО₄ (окисление ацетилена),

б) раствор бромной воды (реакция присоединения брома к ацетилену),

в) аммиачный раствор гидроокиси серебра (получение ацетиленистого серебра),

Примечание: В виду наличия в карбиде кальция фосфористых соединений, образующих с водой ядовитый фосфористый водород, опыт проводить в вытяжном шкафу, а также вдали от огня вследствии того, что смесь воздуха с ацетиленом очень взрывчата!

Опыт №2. Химические свойства ацетилена. Окисление ацетилена.

В пробирку со слабым раствором КМnО₄ пропускают ацетилен. Раствор обесцвечивается и выпадает бурый осадок двуокиси марганца. В качестве продуктов окисления образуется углекислый газ.

Опыт №3. Присоединение брома к ацетилену.

Реакция присоединения брома к ацетилену протекает в две стадии: сначала присоединяется одна молекула брома и тройная связь превращается в двойную с образованием диброматилена (дибромэтена), а затем к дибромэтану присоединяется еще одна молекула брома: двойная связь превращается в простую и образуется тетрабромэтилен (тетрабромэтан). В пробирку с 5мл бромной воды пропускают ацетилен и бромная вода обесцвечивается.

Опыт №4. Получение ацетиленистого серебра.

В пробирку с 4 - 5 мл водного 2%-ного раствора АgNO₃ приливают несколько капель 10%-ного раствора NaОН до образования осадка, а затем, при встряхивании, к осадку приливают несколько капель концентрированного аммиака, избегая избытка. В прозрачный раствор пропускают ацетилен, в результате выпадает осадок ацетиленистого серебра. Его отфильтровывают через бумажный фильтр, промывают холодной водой. Влажный осадок кладут на жестяную пластинку и держат ее тигельными щипцами над пламенем спиртовки. Происходит ряд небольших взрывов.

ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Напишите структурные формулы следующих углеводородов и назовите их по систематической номенклатуре:

а) метилэтилизобутилметан,

б) триметил-втор. бутилметан,

в) метилизопропилтретичнобутилметан.

2. Какие соединения называются изомерами? Напишите структурные формулы всех изомерных октанов, содержащих в главной цепи пять углеродных атомов. Назовите их по рациональной и систематической номенклатурам.

3. Правильно ли названы по систематической номенклатуре следующие углеводороды:

а) 2,3,5-триэтилгексан,

б) 2,2,4,4-тетраметилпентан,

в) З-этил-5-изопропилгексан,

г) 2,4-диэтилгексан? Ответ обоснуйте, неправильные названия исправьте.

4. Нарисуйте в виде проекций Ньюмена заслоненную и заторможенную конформации этана. Чем отличаются конформеры?

5. Какие вещества образуются при действии цинка на смесь йодистого этила и третичного бутилиодида? Напишите уравнения реакций и назовите полученные продукты.

6. Какие углеводорода образуются при действии металлического натрия на следующие галоидные алкилы:

а) бромистый изобутил,

б) 2-бром-2-метилпептан,

в) 2-иодпропан?

7. Как объяснить, что скорость прямого галогенирования алканов резко падает в ряду F₂, Cl₂, Br₂, I₂? В каких условиях проводятся эти реакции? Какие из этих реакций имеют промышленное значение?

8. Какие углеводороды получаются при:

а.) нагревании с натронной известью маслянокислого натрия CH₃-CH₂-CH₂-COONa,

б) электролиза водного раствора этой же соли? Напишите уравнения реакций.

10. Хлорированием н. бутана получили смесь моногалогенозамещенных. Напишите уравнения реакций и укажите, какой продукт будет преобладать.

11. Какие частицы могут образоваться при гомолитическом и гетеролитическом типах распада ковалентной связи в молекулах этана? Приведите все возможные варианты.

12. На 2-метилбутан подействовали эквивалентным количеством хлора и на полученные вещества - металлическим натрием. Напишите уравнения реакций, рассмотрите механизм фотохимического хлорирования алканов и назовите промежуточные и конечные продукты.

13. 1 л газообразного предельного углеводорода имеет массу 1,965 г. Рассчитайте молярную массу углеводорода. Назовите его.

15. Рассчитайте массу 5 л пропана.

16. Напишите структурные формулы всех предельных углеводородов с пятью атомами углерода в главной цепи, плотность паров которых по водороду равна 50. Назовите их.

17. При действии брома на неизвестный углеводород было выделено одно-единственное галогенопроизводное, плотность паров которого в 3,276 раз больше плотности воздуха. Определить структурную формулу углеводорода.

18. Смешали 200 мл некоторого газообразного углеводорода с 700 мл кислорода (вещества взяты в эквивалентном соотношении) и подожгли. После окончания реакции и приведения смеси к первоначальным условиям объем их составил 400 мл (пары воды при этом конденсировались). Установите формулу углеводорода.

19. При бромировании неизвестного углеводорода получено только одно монобромпроизводное с плотностью по воздуху 5,207. Определить структурную формулу углеводорода.

20. Напишите структурные формулы изомерных углеводородов этиленового ряда следующего состава:

а) C₅H₁₀,

б) C₆H₁₂.

Назовите их по рациональной и систематической номенклатурам.

21. Напишите структурные формулы следующих углеводородов:

а) симм.-этил-изопропилэтилена,

б) 3-метил-1-пентена,

в) 2,2,5-триметил-3-гексена, г) 2,3-диметил-1-бутена.

22. Изобразите схему строения молекулы пропилена, указав характер и направленность электронных облаков. Подсчитайте число орбиталей типа s-, p-, sp²-, sр³-.

23. Какие алкены образуются при дегидратации следующих спиртов:

а) CH₃-CH₂-CH₂-CH₂OH

б) CH₃-CH₂-C(OH)-CH-CH₃

| |

CH₃ CH₃

в)H₃C

CH-CH₂-CHOH-CH₃

H₃C

г) CH₃-CH₂-CH-CHOH-CH₂-CH₃

|

CH₃

24. Какие углеводороды получатся при нагревании со спиртовым раствором щелочи следующих соединений:

а) 2-бром-2-метилбутана,

б) 1-иодпропана,

в) 1,4-дибромпентана?

Напишите уравнения реакций и назовите полученные вещества.

25. Какие соединения образуются в результате следующих

превращений:

+Вr₂ (свет) КОН (спирт. р-р)

1-пентен → А → В?

Объясните механизм реакции получения вещества А. Почему галогены (фтор, хлор, бром, иод) присоединяются к двойной связи с разной скоростью?

26. Напишите структурные формулы указанных ниже соединений и назовите их по рациональной номенклатуре: а) 3-метилгептен-3,

б) 2,2-диметилгексен-3,

в) 3,4,4-триметилпентен-2,

г) 4,4-диметилпептен-1.

27. В результате ряда химических превращений из 1-бромгексана синтезировали алкен состава C₆H₁₂, озонированием которого с последующим гидролизом водой получили уксусный и масляный альдегиды. Приведите уравнения всех реакций, установите строение углеводорода

С₆Н₁₂.

28. Напишите уравнения реакций по схеме:

+KOH +Br₂ +2KOH Ag₂O

2-хлор-3,3-диметилбутан → А → Б → В → Г

сп. р-р сп. р-р

29. При помощи каких реакций можно получить из бутена-1 бутен-2 (три варианта)?

30. Какие углеводороды получаются при нагревании со спиртовым раствором щелочи:

а) 3-бром-2,3-диметилгексана,

б) 1-хлорбутана,

в) 2,3-дибром-2,3-диметилбутана.

Напишите уравнения реакций.

31. Напишите уравнения реакций по схеме:

+HBr -HBr +Br₂ -HBr +O +HOH

2-метилбутен-1 → A → Б → В → Г → Д → Е

32. Какое соединение получается, если на 1,2-дибромпентан подействовать цинком при нагревании. Полученное соединение обработать НВr, затем - натрием. Назовите полученное соединение.

33. Напишите структурную формулу углеводорода С₄Н₆, если он присоединяет 4 атома брома, не реагирует с аммиачным раствором гидроксида серебра.

34. На полное гидрирование 2,8 г ненасыщенного углеводорода с молекулярной массой, равной 140, было израсходовано 448 мл водорода (при н.у.). К какому гомологическому ряду относится данный углеводород? Напишите возможные структурные формулы изомеров этого соединения, имеющих нормальную цепь углеродных атомов и назовите их.

35. Определите молекулярную массу и напишите структурные формулы всех возможных изомеров этиленового углеводорода, если известно, что 1,12 г его могут обесцветить 8 г 40%-ного. раствора брома в хлороформе. Какой из этих изомеров образует при присоединении бромоводорода бромалкан симметричного строения?

36. 3 мл смеси газообразного углеводорода и 25 мл кислорода реагируют в закрытом сосуде. После конденсации полученного водяного пара объем газообразного остатка был 19мл, а после обработки щелочью уменьшился до 7 мл. Установите формулу углеводорода, учитывая, что все измерения производились при одинаковых условиях.

37. Напишите структурные формулы следующих алкинов:

а) ацетилена,

б) метилацетилена,

в) этилацетилена,

г) диметилацетилена.

Сколько σ- и π- связей в каждом из этих углеводородов? Какого вида σ-связи?

38.Назовите по систематической и рациональной номенклатурам следующие углеводороды:

CH₃

|

а) CH₃-C≡C-C-CH₃

|

CH₃

б) CH₃-CH-CH₂-C≡CH

|

CH₃

CH₃

|

в) CH₃-CH-CH₂-C≡C-C-C

| |

CH₃ CH₃

39. Напишите структурные формулы и назовите по систематической номенклатуре следующие углеводороды:

а) диизопропилацетилен,

б) метилбутилацетилен,

в) метилизобутилацетилен,

г) винилацетилен,

д) метилвинилацетилен,

е) 4-октин,

ж) 2-метил-З-гексин,

з) 5-метил-2-гексин.

40. Из какого кетона можно получить углеводород 4-метил-2-пентин? Напишите уравнение реакции.

41. Какой спирт может быть использован для получения 2-пентина. Напишите уравнения реакций.

42. Через ряд промежуточных реакций получите из карбида кальция бензол.

43. Какие соединения можно получить в условиях реакции Кучерова из следующих углеводородов:

а) метилацетилена,

б) этилацетилена,

в) изопропилацетилена?

44. Установите строение углеводорода состава С₄Н₆. Это вещество взаимодействует с бромом, а с аммиачным растворомоксида серебра образует осадок, взрывающийся при нагревании.

45. 896 мл смеси пропилена и ацетилена пропущены через 800 г 2%-ной бромной воды. После этого, для полного обесцвечивания использованной бромной воды, потребовалось добавить еще 3,25 г цинковой пыли. Определите состав исходной смеси в %в объему.

46. Какие соединения образуются в результате следующих

превращений:

+Br₂ КОН +NaNH₂ +CH₃I

пентен-1 → А → Б → В → Г

(свет) сп. р-р

47. Напишите уравнения реакций между следующими веществами:

а) метилацетилен + НВr (2 моль),

б) этилацетилен + аммиачный раствор оксида серебра,

в) ацетилен + НCN,

г) этилацетилен + NаNH₂, затем СН₃Вr.

48. Какие углеводороды получаются при нагревании со спиртовым раствором щелочи следующих соединений:

а) 1-йодопропан,

б) 2-бром-2-метилбутан,

в) 2,3-дибромпентан?

Дата добавления: 2014-11-01; просмотров: 1247; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!