Файл: Учебное пособие по химии для учащихся 10 классов, обучающихся в лицеях фдп рниму под редакцией проф. Теплова В. В.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 1208
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, дают мононатриевую соль. Дальнейшая реакция натрия с другими гидроксильными группами протекает в более жёстких условиях: (НО)СН2СН2(ОNa)
и [ СН2(ОNa)СН(ОН)СН2(ОН) + СН2(ОН)СН(ОNa)СН2(ОН) ].
4.Этиленгликоль и глицерин дают несколько рядов сложных эфиров в зависимости от того сколько гидроксильных групп участвовало в реакции этерификации. Например, глицерин даёт пять рядов сложных эфиров карбоновых кислот:
При действии на глицерин нитрующей смеси(концентрированные азотная и серная кислоты) образуется полный сложный эфир глицерина и азотной кислоты – нитроглицерин – CH2(ONO2) – CH(ONO2) – CH2(ONO2).
5. Направление дегидратации этиленгликоля от условий её проведения. Так, в присутствии небольших количеств серной кислоты при нагревании происходит межмолекулярная реакция и образуется диоксан:
При нагревании с хлоридом цинка дегидратация происходит внутримолекулярно и приводит к уксусному альдегиду:
СН2(ОН)СН2(ОН)
СН3СНО
При дегидратации глицерина (нагревание с бисульфатом калия ) отщепляется две молекулы воды и образуется непредельный альдегид –акролеин СН2=СНСНО.
6. Окисление обычно приводит к образованию щавелевой(этандиовой)кислоты:
СН2(ОН) - СН2(ОН) НООС-СООН
Окисление глицерина жёсткими окислителями(например, хромовая кислота) приводит к полному расщеплению молекулы. Мягкие окислители(например, разбавленная азотная кислота) в конечном счёте глицерин окисляют до глицериновой кислоты – СН2(ОН)- СН(ОН)- СООН.
7. Качественной реакцией на многоатомные спирты является взаимодействие с гидроксидом меди(II) в щелочной среде, приводящее к образованию внутрикомплексного соединения, имеющего интенсивную синюю окраску, например:
глицерин глицерат меди(II)
(синее окрашивание)
8.4. Примеры решения задач
Пример 24. При обработке 166г смеси пропанола и этанола металлическим натрием выделилось 33,6л(н.у.) водорода. Рассчитайте массовую долю спиртов в исходной смеси.
Решение:
1) Обозначим количество вещества пропанола через х , а количество вещества этанола через y. Тогда масса соответствующих спиртов будет:
m(C3H7OH) = 60x и m(C2H5OH) = 46y
Масса смеси спиртов равна: 60x + 46y = 166
2) Напишем соответствующие уравнения реакций:
2C3H7OH + 2Na 2C3H7ONa + H2
x 0,5x
2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2
y 0,5y
3) Находим количество вещества водорода n(H2) = V(H2)/ VM = 33,6/22,4 = 1,5моль
4)Выражаем общее количество вещества водорода, выделившегося в результате реакции:
0,5x + 0,5y = 1,5 После преобразования получим: x + y = 3
5)Решаем систему двух уравнений с двумя неизвестными:
x + y = 3
60x + 46y = 166
Отсюда: x=2 и y=1
6) Тогда масса этанола равна 46∙1 =46г, а пропанола 60∙2 = 120г
Массовые доли спиртов в исходной смеси:
ω(С2H5OH) = 46/166 = 27,71% ω(C3H7OH) = 120/ 166 = 72,29%
Ответ: ω(С2H5OH) = 27,71% ω(C3H7OH) = 72,29%
Пример 25. При дегидратации предельного одноатомного спирта и последующем взаимодействии с бромом было получено 150,4г дибромида. При действии на такое же количество спирта избытком натрия выделяется 8,96л(н.у.) водорода. Каково строение исходного спирта?
Решение:
1)Напишем уравнения соответствующих реакций:
а)CkH2k+1OH CkH2k + H2O
б)CkH2k + Br2 CkH2kBr2
в)CkH2k+1OH + Na CkH2k+1ONa + 0,5H2
2)Находим количество водорода:
n(H2) = V(H2)/VM = 8,96/22,4 = 0,4моль
3)Выражаем молярную массу дибромида как M = 14k + 160
и находим количества вещества дибромида:
n = m(дибромида)/ М(дибромида) = 150,4/ (14k + 160)
В соответствии с уравнениями а) и б) количество вещества дибромида равно количеству вещества спирта.
4)Так как n(CkH2k+1OH) = 2 n (H2)
150.4/(14k+ 160) = 2∙0,4 = 0,8; (14k + 160)∙0,8 = 150,4
11,2k + 128 = 150,4; k = 2
Исходный спирт: С2Н5ОН
Ответ: этанол
Пример 26. При обработке смеси стирола и этанола избытком натрия выделилось 4,48л(н.у.) газа. Такая же масса смеси полностью прореагировала с 200г 4% раствора брома в CCl4 . Определить массу исходной смеси.
Решение:
1) Запишем уравнения реакций:
а)C6H5CH=CH2 + Br2 C6H5CHBr – CH2Br
б)2C:H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2
2) Находим количество вещества водорода: n(H2) = 4,48/22,4 = 0,2 моль
3) Находим массу брома: m(раствора)∙ ω(Br2) = 200∙0,04 = 8(г)
4) Количество вещества брома равно: 8/160 = 0,05(моль)
5) Согласно уравнению реакции (а)взаимодействия стирола с бромом количество вещества стирола равно количеству вещества брома
n(стир) = n(Br2) = 0,05моль.
Тогда масса стирола равна: m = M(стирола)∙n(стирола) = 104∙0,05 = 5,2(г),
6) Согласно уравнению реакции (б) n(C2H5OH) =2n(H2) и
масса этанола m(C2H5OH) = M(C2H5OH)∙n(C2H5OH) =46∙0,4 = 18,4(г)
7) Масса исходной смеси: m(стирол) + m(этанол) = 5,2 + 18,4 = 23,6(г).
Ответ:23,6 г
Пример27. При обработке 56,4г смеси этанола и пропандиола-1,2 избытком натрия выделился водород, в количестве достаточном для полного гидрирования 0,5 моль смеси этена и этина с плотностью по водороду 13,6. Определите состав исходной смеси в %% по массе.
Решение:
1) Запишем соответствующие уравнения реакций:
а)CH3−CH(OH) – CH2(OH) +2Na CH3−CH(ONa) −CH2(ONa) + H2
б)2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2 (2)
в)C2H4 + H2 C2H6 (3)
г)C2H2 + 2H2 C2H6 (4)
2) Рассчитываем среднюю молярную массу смеси газов:
Мср. (газ.смеси) =D(газ.смеси)водород ∙ М (Н2) = 13,6 ∙ 2 = 27,2 (г/моль).
3) Масса газовой смеси m = M(газ.смеси)∙ n(газ.смеси) = 27,2∙ 0,5 = 13,6(г)
4) Находим количества веществ этена и этина в газовой смеси:
m(смеси) = M(C2H4) n(C2H4) + M(C2H2) n(C2H2) ,
где n(C2H4) + n(C2
H2) = 0,5
13,6 = 28 n(C2H4) + 26[0,5 - n(C2H4)]
Откуда n(C2H4) = 0,3 (моль) и n(C2H2) = 0,2(моль)
5) Согласно уравнениям (в) и (г) общее количество водорода равно
n(H2) = 0,3 + 0,4 = 0,7(моль)
Такое же количество водорода выделилось при взаимодействии спиртов с натрием.
6) Пусть n(пропандиол-1,2) =x (моль), а n(этанол) = y(моль).
Тогда согласно уравнениям (а) и (б):
x + 0,5y = 0,7
7) Масса смеси спиртов равна:
76x + 46y = 56,4
Решая систему двух уравнений с двумя неизвестными, находим x и y:
Отсюда: х=0,5 и y=0,4
Масса пропандиола –1,2 равна m1 = 0,5 ∙ 76 = 38(г)
Масса этанола равна m2 = 0,4∙ 46 = 18,4(г)
Массовая доля пропандиола –1,2 ω1 = 38/56,4 = 67,4%
Массовая доля этанола ω2 = 32,6%
226. Приведите общие формулы предельных и непредельных спиртов.
227. Приведите формулы изомеров бутанола-1.
228. Приведите формулы изомеров этанола, пропанола и диэтилового
эфира.
229. На примере пропанола-1 и бутанола-1 покажите, как превратить первичный спирт во вторичный.
230. Некоторое количество пропанола-1 нагрели в закрытом сосуде в присутствии нескольких капель концентрированной серной кислоты. Приведите формулы трёх простых эфиров, образовавшихся в результате реакций.
231. Смесь бутанола-1 и этанола нагрели в замкнутом сосуде в присутствии нескольких капель концентрированной серной кислоты. Какие алкены и какие простые эфиры могут при этом образоваться?
232. Какие из нижеперечисленных веществ реагируют с этанолом: кислород, гидрокарбонат натрия, натрий, углекислый газ,оксид меди(II),гидроксид натрия,бромоводородная кислота,гидроксид меди(II)?
233. Приведите реакции окисления метанола,пропанола-1 и пропанола-2.
234. В трёх пробирках находятся: этанол,пропен-2-ол-1 и
пентин-1.Идентифицируйте эти вещества.
235. Сравните количества оксида углерода(IV) и воды при сгорании любого непредельного одноатомного спирта.
236. Чем обусловлены относительно высокие температуры кипения спиртов?
237. Сравните кислотные свойства первичных, вторичных и третичных спиртов. Дайте объяснения.
238. Смесь двух галогеналкилов последовательно обработали водным раствором гидроксида натрия
,избытком оксида меди(II) при нагревании и получили один продукт. Предложите возможные формулы галогеналкилов.
239. Смесь двух изомерных спиртов подвергли последовательно дегидратации,окислению перманганатом калия в нейтральной среде,обработке бромоводородом,обработке спиртовым раствором гидроксида натрия,исчерпывающему гидрированию и изомеризации в присутствии хлорида алюминия. Конечным продуктом был только:а)изопентан; б) изобутан. Назовите исходные спирты.
240. В результате нагревания смеси двух первичных спиртов с небольшим количеством концентрированной серной кислоты в замкнутом сосуде среди продуктов были найдены алкены,этилизопропиловый эфир и другие простые эфиры. Приведите формулы всех полученных веществ и формулы исходных спиртов.
241. Дегидратация бутанола-2 может привести к образованию трёх изомерных бутенов. Напишите соответствующие реакции,укажите условия их протекания и изобразите структурные формулы изомеров.
242. Назовите металлы,с которыми спирты реагируют энергичнее, чем с натрием. Дайте объяснения.
243. Получите изопропиловый спирт двумя разными способами.
244. Приведите по одному гомологу метилэтилового эфира и метанола, которые бы являлись изомерами.
245. Из метана получите 2- метилпропанол-2, используя только продукты реакции,кислород и катализаторы.
246. Из пропанола-1 ,серной кислоты и бромида калия, не используя никаких других соединений, получите два изомерных алкана.
247. Из карбида алюминия получите этанол.
248. Из карбида кальция получите 2-метилпропанол-2.
249.Из карбида алюминия получите диэтиловый эфир.
250.Из метана получите этандиол.
251. Как различить этанол и этандиол?
252. Как реагирует пропандиол1,2 с натрием,бромоводородом и гтдроксидом натрия?
253. Как различить 1-хлорпентан и 1,2,3-трихлорпропан?
254. Как различить 1-хлорпропан и 1,2-дихлорпропан?
255. Как различить глицерин и 3-хлор-пропандиол-1,2?
256. Приведите общие формулы двух и трёхатомных спиртов.
257. Как проявляется взаимное влияние гидроксильных групп в многоатомных спиртах?
258. Рассчитайте массовую долю углерода в бутандиоле-1,2.
259. Назовите одноатомный спирт, в котором массовая доля углерода равна 60%.
260. Определите формулу одноатомного предельного спирта, при внутримолекулярной дегидратации 30г которого выделилось 9г воды.
261. При обработке 12г одноатомного спирта металлическим на/трием выделилось 2,24л(н.у.) водорода. Назовите спирт.
и [ СН2(ОNa)СН(ОН)СН2(ОН) + СН2(ОН)СН(ОNa)СН2(ОН) ].
4.Этиленгликоль и глицерин дают несколько рядов сложных эфиров в зависимости от того сколько гидроксильных групп участвовало в реакции этерификации. Например, глицерин даёт пять рядов сложных эфиров карбоновых кислот:
При действии на глицерин нитрующей смеси(концентрированные азотная и серная кислоты) образуется полный сложный эфир глицерина и азотной кислоты – нитроглицерин – CH2(ONO2) – CH(ONO2) – CH2(ONO2).
5. Направление дегидратации этиленгликоля от условий её проведения. Так, в присутствии небольших количеств серной кислоты при нагревании происходит межмолекулярная реакция и образуется диоксан:
При нагревании с хлоридом цинка дегидратация происходит внутримолекулярно и приводит к уксусному альдегиду:
СН2(ОН)СН2(ОН)
СН3СНОПри дегидратации глицерина (нагревание с бисульфатом калия ) отщепляется две молекулы воды и образуется непредельный альдегид –акролеин СН2=СНСНО.
6. Окисление обычно приводит к образованию щавелевой(этандиовой)кислоты:
СН2(ОН) - СН2(ОН)
НООС-СООНОкисление глицерина жёсткими окислителями(например, хромовая кислота) приводит к полному расщеплению молекулы. Мягкие окислители(например, разбавленная азотная кислота) в конечном счёте глицерин окисляют до глицериновой кислоты – СН2(ОН)- СН(ОН)- СООН.
7. Качественной реакцией на многоатомные спирты является взаимодействие с гидроксидом меди(II) в щелочной среде, приводящее к образованию внутрикомплексного соединения, имеющего интенсивную синюю окраску, например:
глицерин глицерат меди(II)
(синее окрашивание)
8.4. Примеры решения задач
Пример 24. При обработке 166г смеси пропанола и этанола металлическим натрием выделилось 33,6л(н.у.) водорода. Рассчитайте массовую долю спиртов в исходной смеси.
Решение:
1) Обозначим количество вещества пропанола через х , а количество вещества этанола через y. Тогда масса соответствующих спиртов будет:
m(C3H7OH) = 60x и m(C2H5OH) = 46y
Масса смеси спиртов равна: 60x + 46y = 166
2) Напишем соответствующие уравнения реакций:
2C3H7OH + 2Na
2C3H7ONa + H2x 0,5x
2C2H5OH + 2Na
2C2H5ONa + H2 y 0,5y
3) Находим количество вещества водорода n(H2) = V(H2)/ VM = 33,6/22,4 = 1,5моль
4)Выражаем общее количество вещества водорода, выделившегося в результате реакции:
0,5x + 0,5y = 1,5 После преобразования получим: x + y = 3
5)Решаем систему двух уравнений с двумя неизвестными:
x + y = 3
60x + 46y = 166
Отсюда: x=2 и y=1
6) Тогда масса этанола равна 46∙1 =46г, а пропанола 60∙2 = 120г
Массовые доли спиртов в исходной смеси:
ω(С2H5OH) = 46/166 = 27,71% ω(C3H7OH) = 120/ 166 = 72,29%
Ответ: ω(С2H5OH) = 27,71% ω(C3H7OH) = 72,29%
Пример 25. При дегидратации предельного одноатомного спирта и последующем взаимодействии с бромом было получено 150,4г дибромида. При действии на такое же количество спирта избытком натрия выделяется 8,96л(н.у.) водорода. Каково строение исходного спирта?
Решение:
1)Напишем уравнения соответствующих реакций:
а)CkH2k+1OH
CkH2k + H2O б)CkH2k + Br2
CkH2kBr2в)CkH2k+1OH + Na
CkH2k+1ONa + 0,5H22)Находим количество водорода:
n(H2) = V(H2)/VM = 8,96/22,4 = 0,4моль
3)Выражаем молярную массу дибромида как M = 14k + 160
и находим количества вещества дибромида:
n = m(дибромида)/ М(дибромида) = 150,4/ (14k + 160)
В соответствии с уравнениями а) и б) количество вещества дибромида равно количеству вещества спирта.
4)Так как n(CkH2k+1OH) = 2 n (H2)
150.4/(14k+ 160) = 2∙0,4 = 0,8; (14k + 160)∙0,8 = 150,4
11,2k + 128 = 150,4; k = 2
Исходный спирт: С2Н5ОН
Ответ: этанол
Пример 26. При обработке смеси стирола и этанола избытком натрия выделилось 4,48л(н.у.) газа. Такая же масса смеси полностью прореагировала с 200г 4% раствора брома в CCl4 . Определить массу исходной смеси.
Решение:
1) Запишем уравнения реакций:
а)C6H5CH=CH2 + Br2
C6H5CHBr – CH2Br б)2C:H5OH + 2Na
2C2H5ONa + H22) Находим количество вещества водорода: n(H2) = 4,48/22,4 = 0,2 моль
3) Находим массу брома: m(раствора)∙ ω(Br2) = 200∙0,04 = 8(г)
4) Количество вещества брома равно: 8/160 = 0,05(моль)
5) Согласно уравнению реакции (а)взаимодействия стирола с бромом количество вещества стирола равно количеству вещества брома
n(стир) = n(Br2) = 0,05моль.
Тогда масса стирола равна: m = M(стирола)∙n(стирола) = 104∙0,05 = 5,2(г),
6) Согласно уравнению реакции (б) n(C2H5OH) =2n(H2) и
масса этанола m(C2H5OH) = M(C2H5OH)∙n(C2H5OH) =46∙0,4 = 18,4(г)
7) Масса исходной смеси: m(стирол) + m(этанол) = 5,2 + 18,4 = 23,6(г).
Ответ:23,6 г
Пример27. При обработке 56,4г смеси этанола и пропандиола-1,2 избытком натрия выделился водород, в количестве достаточном для полного гидрирования 0,5 моль смеси этена и этина с плотностью по водороду 13,6. Определите состав исходной смеси в %% по массе.
Решение:
1) Запишем соответствующие уравнения реакций:
а)CH3−CH(OH) – CH2(OH) +2Na
CH3−CH(ONa) −CH2(ONa) + H2 б)2C2H5OH + 2Na
2C2H5ONa + H2 (2) в)C2H4 + H2
C2H6 (3)г)C2H2 + 2H2
C2H6 (4) 2) Рассчитываем среднюю молярную массу смеси газов:
Мср. (газ.смеси) =D(газ.смеси)водород ∙ М (Н2) = 13,6 ∙ 2 = 27,2 (г/моль).
3) Масса газовой смеси m = M(газ.смеси)∙ n(газ.смеси) = 27,2∙ 0,5 = 13,6(г)
4) Находим количества веществ этена и этина в газовой смеси:
m(смеси) = M(C2H4) n(C2H4) + M(C2H2) n(C2H2) ,
где n(C2H4) + n(C2
H2) = 0,5
13,6 = 28 n(C2H4) + 26[0,5 - n(C2H4)]
Откуда n(C2H4) = 0,3 (моль) и n(C2H2) = 0,2(моль)
5) Согласно уравнениям (в) и (г) общее количество водорода равно
n(H2) = 0,3 + 0,4 = 0,7(моль)
Такое же количество водорода выделилось при взаимодействии спиртов с натрием.
6) Пусть n(пропандиол-1,2) =x (моль), а n(этанол) = y(моль).
Тогда согласно уравнениям (а) и (б):
x + 0,5y = 0,7
7) Масса смеси спиртов равна:
76x + 46y = 56,4
Решая систему двух уравнений с двумя неизвестными, находим x и y:
Отсюда: х=0,5 и y=0,4
Масса пропандиола –1,2 равна m1 = 0,5 ∙ 76 = 38(г)
Масса этанола равна m2 = 0,4∙ 46 = 18,4(г)
Массовая доля пропандиола –1,2 ω1 = 38/56,4 = 67,4%
Массовая доля этанола ω2 = 32,6%
Ответ: ω(этанола) = 32,6% ω(этандиола) = 67,4%
8.5. Задачи и упражнения для самостоятельного решения
226. Приведите общие формулы предельных и непредельных спиртов.
227. Приведите формулы изомеров бутанола-1.
228. Приведите формулы изомеров этанола, пропанола и диэтилового
эфира.
229. На примере пропанола-1 и бутанола-1 покажите, как превратить первичный спирт во вторичный.
230. Некоторое количество пропанола-1 нагрели в закрытом сосуде в присутствии нескольких капель концентрированной серной кислоты. Приведите формулы трёх простых эфиров, образовавшихся в результате реакций.
231. Смесь бутанола-1 и этанола нагрели в замкнутом сосуде в присутствии нескольких капель концентрированной серной кислоты. Какие алкены и какие простые эфиры могут при этом образоваться?
232. Какие из нижеперечисленных веществ реагируют с этанолом: кислород, гидрокарбонат натрия, натрий, углекислый газ,оксид меди(II),гидроксид натрия,бромоводородная кислота,гидроксид меди(II)?
233. Приведите реакции окисления метанола,пропанола-1 и пропанола-2.
234. В трёх пробирках находятся: этанол,пропен-2-ол-1 и
пентин-1.Идентифицируйте эти вещества.
235. Сравните количества оксида углерода(IV) и воды при сгорании любого непредельного одноатомного спирта.
236. Чем обусловлены относительно высокие температуры кипения спиртов?
237. Сравните кислотные свойства первичных, вторичных и третичных спиртов. Дайте объяснения.
238. Смесь двух галогеналкилов последовательно обработали водным раствором гидроксида натрия
,избытком оксида меди(II) при нагревании и получили один продукт. Предложите возможные формулы галогеналкилов.
239. Смесь двух изомерных спиртов подвергли последовательно дегидратации,окислению перманганатом калия в нейтральной среде,обработке бромоводородом,обработке спиртовым раствором гидроксида натрия,исчерпывающему гидрированию и изомеризации в присутствии хлорида алюминия. Конечным продуктом был только:а)изопентан; б) изобутан. Назовите исходные спирты.
240. В результате нагревания смеси двух первичных спиртов с небольшим количеством концентрированной серной кислоты в замкнутом сосуде среди продуктов были найдены алкены,этилизопропиловый эфир и другие простые эфиры. Приведите формулы всех полученных веществ и формулы исходных спиртов.
241. Дегидратация бутанола-2 может привести к образованию трёх изомерных бутенов. Напишите соответствующие реакции,укажите условия их протекания и изобразите структурные формулы изомеров.
242. Назовите металлы,с которыми спирты реагируют энергичнее, чем с натрием. Дайте объяснения.
243. Получите изопропиловый спирт двумя разными способами.
244. Приведите по одному гомологу метилэтилового эфира и метанола, которые бы являлись изомерами.
245. Из метана получите 2- метилпропанол-2, используя только продукты реакции,кислород и катализаторы.
246. Из пропанола-1 ,серной кислоты и бромида калия, не используя никаких других соединений, получите два изомерных алкана.
247. Из карбида алюминия получите этанол.
248. Из карбида кальция получите 2-метилпропанол-2.
249.Из карбида алюминия получите диэтиловый эфир.
250.Из метана получите этандиол.
251. Как различить этанол и этандиол?
252. Как реагирует пропандиол1,2 с натрием,бромоводородом и гтдроксидом натрия?
253. Как различить 1-хлорпентан и 1,2,3-трихлорпропан?
254. Как различить 1-хлорпропан и 1,2-дихлорпропан?
255. Как различить глицерин и 3-хлор-пропандиол-1,2?
256. Приведите общие формулы двух и трёхатомных спиртов.
257. Как проявляется взаимное влияние гидроксильных групп в многоатомных спиртах?
258. Рассчитайте массовую долю углерода в бутандиоле-1,2.
259. Назовите одноатомный спирт, в котором массовая доля углерода равна 60%.
260. Определите формулу одноатомного предельного спирта, при внутримолекулярной дегидратации 30г которого выделилось 9г воды.
261. При обработке 12г одноатомного спирта металлическим на/трием выделилось 2,24л(н.у.) водорода. Назовите спирт.