Файл: Учебное пособие по химии для учащихся 10 классов, обучающихся в лицеях фдп рниму под редакцией проф. Теплова В. В.doc

219. Смесь стирола и диметилциклогексана, способную обесцветить 320 г 5-ной% бромной воды сожгли на воздухе. При этом образовалось 67,2 г смеси воды и диоксида углерода. Рассчитайте объем воздуха, затраченного на сжигание, если объемная доля кислорода 20%.

220. В одном из аренов массовая доля нейтронов составляет 54,717%. Определите арен, изобразите и назовите его изомеры.

221. Определите истинную формулу углеводорода, если масса одной его молекулы составляет 17,276 ^.10^-23 г, а массовая доля водорода равна 7,69%.

222. Относительная плотность паров углеводорода по неону равна 6. Известно, что углеводород не реагирует с бромной водой, окисляется подкисленным раствором перманганата калия до терефталевой(1,4-бензолдикарбоновой) кислоты, а число атомов углерода составляет 75% от числа атомов водорода. Определите углеводород.

223. Какая масса толуола потребуется для получения 113,5г тринитротолуола, если выход продукта составляет 82% от теоретического?

224. Какой объём бензола (плотность 0,88г/мл) можно получить из 33,6л(н.у.) ацетилена?

225. Для получения изопропилбензола взяли 70,0мл 2-бромпропана с плотностью 1,314г/мл и 39г бензола. Объём полученного изопропилбензола оказался равным 55,5мл(плотность 0,862г/мл). Вычислите выход изопропилбензола.

---

Глава 8. СПИРТЫ

Спирты- это гидроксипроизводные углеводородов, в которых группа –ОН непосредственно не связана с атомами углерода ароматического кольца.

По числу гидроксильных групп различаются спирты одноатомные и многоатомные

( двухатомные, трёхатомные и с большим числом гидроксильных групп). По характеру углеводородного радикала различают спирты насыщенные, ненасыщенные, циклические, ароматические. Спирты, у которых гидроксильная группа находится у первичного атома углерода, называются первичными, у вторичного атома углерода – вторичными, у третичного атома углерода – третичными.

Например:

бутанол-1 бутанол-2 2- метил-пропанол-2

(первичный) (вторичный) (третичный)


аллиловый спирт этиленгликоль глицерин

(ненасыщенный спирт) (двухатомный спирт) (трёхатомный спирт)


циклопентанол бензиловый спирт

(циклический спирт) (ароматический спирт)


8.1. Получение спиртов

1. Гидратация алкенов в кислой среде:

R₁−CH=CH−R₂ + H₂O(H⁺) R₁−CH₂−CH(OH) −R₂

Например:

CH₂=CH₂ + H₂O(H⁺) CH₃ – CH₂(OH)
2. Гидролиз алкилгалогенидов в кислой или щелочной среде:

CH₃−CH₂−CH₂−Br +NaOH(H₂O) CH₃−CH₂−CH₂−OH +NaBr
3. Гидролиз сложных эфиров:

а) в кислой среде

CH₃COOC₂H₅ + H₂O(H⁺) = CH₃COOH + C₂H₅OH

б) щелочной гидролиз(омыление)

CH₃COOC₂H₅ + NaOH(H₂O) CH₃COONa + C₂H₅OH
4. Восстановление более высокоокисленных соединений
а) альдегиды:


пропаналь пропанол-1

б) кетоны:

---

пропанон пропанол-2
в) кислоты:


уксусная кислота этанол
г) сложные эфиры:


метилацетат этанол метанол
Восстановление по пути а) и б) можно провести с помощью многих восстановителей- амальгама натрия и вода, натрий в спирте, каталитическое восстановление водородом на тонкоизмельчённом никелевом или платиновым катализатором.

Восстановить карбоновые кислоты и их сложные эфиры можно только с помощью сильных восстановителей, таких как алюмогидрид лития LiAlH₄.
5. Биохимические методы.

Например, этанол получается при ферментативном разложении глюкозы:

С₆Н₁₂О₆ 2С₂Н₅ОН + 2СО₂
8.2. Химические свойства спиртов
1. Кислотные свойства.

Спирты – чрезвычайно слабые кислоты, они практически не реагируют водными растворами щелочей.Но водород в гидроксильной группе можно заместить путём прямого взаимодействия спирта со щелочными и щелочноземельными металлами, при этом образуются алкоголяты, например:

C₂H₅OH + Na C₂H₅ONa + 0,5H₂

этилат натрия

Поскольку спирты – чрезвычайно слабые кислоты, их соли(алкоголяты) – очень сильные основания. Основность алкоголята зависит от типа исходного спирта. В растворе алкоголяты третичных спиртов – более сильные основания, чем алкоголяты вторичных спиртов, которые в свою очередь сильнее, чем алкоголяты первичных спиртов.

Алкоголяты представляют собой твёрдые вещества, растворимые в спирте. Они легко гидролизуются водой с образованием соответствующего спирта и щелочи:

C₂H₅ONa + H₂O C₂H₅OH + NaOH
2. Реакции замещения гидроксильной группы (реакции нуклеофильного замещения).

Спирты реагируют с газообразными галогеноводородами( в отсутствие воды), например:

C₂H₅OH + HBr C₂H₅Br + H₂O
3. Дегидратация (отщепление воды).

---

Нагревание спирта с концентрированной серной кислотой приводит к отщеплению воды и образованию алкена. Конкурирующим процессом является межмолекулярная дегидратация, в результате которой образуется простой эфир.

Прямая дегидратация спиртов под действием серной кислоты протекает с высоким выходом простого эфира только в случае первичных спиртов, например:

2С₂Н₅ОН С₂Н₅ – О – С₂Н₅ + Н₂О

Вторичные и третичные спирты в этих условиях легко превращаются в алкены

Во многих случаях процесс дегидратации может привести к нескольким изомерам. Основной продукт образуется в соответствии с правилом Зайцева: в наибольшем количестве образуется алкен с наименьшим числом атомов водорода у двойной связи.

(CH₃)₂C(OH)CH₂CH₃ (CH₃)₂C = CHCH₃ + H₂O

2-метилбутанол-2 бутен-2

Внутримолекулярная дегидратация преобладает при большом избытке серной кислоты и более сильном нагревании(t> 140^оС), а межмолекулярная – при нагревании избытка спирта с серной кислотой( t< 140^оС)
4. Этерификация (образование сложных эфиров).

Сложные эфиры образуются при действии на спирты минеральных или органических кислот.

С органическими кислотами реакция протекает в присутствии минеральных кислот(катализатор), например:

СН₃СООН + С₂Н₅ОН = СН₃СООС₂Н₅ + Н₂О
5. Окисление спиртов

При окислении первичных спиртов на первой стадии образуются альдегиды, а на второй – карбоновые кислоты. Третичные спирты окисляются только с расщеплением углеродного скелета.

В качестве окислителя используются растворы перманганата калия и дихромата калия , концентрированная азотная кислота.

Для окисления первичных спиртов до альдегидов часто применяют метод пропускания паров спирта над раскалённым CuO.
Например: СН₃СН₂ОН + CuO(t^oC) CH₃CHO

этанол этаналь

Окисление первичных спиртов в соответствующие карбоновые кислоты легко осуществляют, действуя концентрированной азотной кислотой или раствором перманганата калия.Например:
СН₃СН₂СН₂ОН + (KMnO₄ + H₂SO₄)

---

СН₃СН₂СООН

пропанол-1 пропановая кислота

Окисление вторичных спиртов в условиях, исключающих разрушение их углеродного скелета, приводит к получению кетонов:

СН₃−СН(ОН) − СН₃ СН₃ − СО− СН₃

пропанол-2 пропанон(ацетон)

Третичные спирты устойчивы к окислению в мягких условиях, например при использовании в качестве окислителя раствор CrO₃ в трет-бутиловом спирте.

Однако в жёстких условиях происходит окислительная деструкция третичных спиртов, протекающая с разрывом связей С-С и приводящая к образованию смеси окисленных фрагментов молекулы в виде кетонов или карбоновых кислот:



8.3. Многоатомные спирты

Многоатомные спирты способны к ассоциации в значительно большей степени, чем обычные, поскольку в их молекулах содержится большее число гидроксильных групп, участвующих в образовании водородных связей. Этим объясняется их хорошая растворимость в воде и существенно более высокие температуры кипения, чем в случае одноатомных спиртов с такой же молекулярной массой.

1. Многие из химических свойств двухатомных и трёхатомных спиртов походят на таковые одноатомных спиртов.
Отличия:
2. При обработке хлоро- и бромоводородом замещение одной или двух гидроксильныхй групп на галоген происходит сравнительно легко.Последняя гидроксильная группа замещается значительно труднее – требуется применение соответствующих галогенидов фосфора:

HOCH₂CH₂OH + HCl(t^oC) HOCH₂CH₂Cl + H₂O

HOCH₂CH₂Cl + (PCl₃) ClCH₂CH₂Cl + POCl₃ + HCl

Глицерин при обработке бромоводородом даёт в конечном итоге смесь двух изомерных дибромидов:

CH₂(OH)CH(OH)CH₂(OH) + HBr CH₂BrCHBrCH₂(OH) +

CH₂BrCH₂(OH)CH₂Br + H₂O
3. По кислотности простейшие многоатомные спирты – этиленгликоль и глицерин – превосходят обычные. Многоатомные спирты реагируют с натрием. Этиленгликоль и глицерин, реагируя с натрием

---