Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Врублевский А. И. Тренажер по химии

.pdf
Скачиваний:
8441
Добавлен:
07.03.2021
Размер:
17.29 Mб
Скачать

§ 42. Альдегиды

Особенности химических свойств альдегидов и способов их получения рассмотрим на примере следующей цепочки химических превращений.

ПРИМЕР 41-1. Осуществите химические превращения согласно схемам реакции:

2 v

1-хлорпропан —!_» пропанол-1 < 3

2v

<' пропаналь —L_». пропановая кислота.

Решение

1.Пропанол-1 получаем взаимодействием 1-хлорпропана

иводного раствора щелочи:

СН3СН2СН2С1 + NaOH н?° > СН3СН2СН2ОН + NaCl.

1-хлорпропан

пропанол-1

 

2. Окислением пропанола-1 получаем альдегид:

СН3СН2СН2ОН + СиО

f > СН3СН2- С.

+ Си + Н20 .

 

н

 

пропаналь

3. Спирт получаем восстановлением альдегида:

if 42. Альдегиды__________________________________________________________ 471

4. Окислением альдегида получаем соответствующую кар­ боновую кислоту:

снзСН2

- С.

+Ag20

амиачн. ^ ->

 

 

Н

 

аммиачн.р-р >

2Ag 1

+СН3 — СН2 ~

С

 

 

пропановая кислота ОН

Осуществите химические превращения согласно схемам:

1. Метан -» ацетилен -» этаналь -» этанол -» этилен -» -» уксусный альдегид.

2.Ацетальдегид -» этанол -» этилбромид -» этанол -» -»этаналь -» диэтиловый эфир.

3.Оксид углерода (II) -» метаналь -» оксид углерода (ГУ)-» -» метанол -» формальдегид -» муравьиная кислота.

4.Карбонат кальция -» карбид кальция -» ацетилен -» -» этилен -» ацетальдегид -» уксусная кислота.

5.Метан -» метаналь -» метанол -» хлорметан -» этан -» -> этаналь.

6. Этаналь -» оксид углерода (IV) -» метанол -» метаналь -»

-» бромметан -» этан.

 

 

 

L» гидрат

 

+2 моль СЬ (hv)

 

 

 

метаналя

п /-,тт

v

+ 2 моль NaOH (Н2 0 )

ч

7. С Н 4 ------------------------»

...

 

> ...

7 ,кат., /° )

+CuO, )

+Ag7 Q,

^

Пропен

+ С Ь /СС14

)

+ 2

моль NaOH (спирт) у

+ H7 Q(Hg2 *,H+) „

 

2 ,кат.,?°

 

+ H7 S04

(конц.), 170°С

 

 

 

 

Бутаналь

+ NaBH* >...

+ h 2s o 4 (конц.), 180° с >

+ нвг ^

+ NaOH/H,Q ^

472

§ 42. Альдегиды

10.

Пропан

*| “<,льС|1(* )

) ...

’’“'г '™ 4 > ...

 

...

Л о п а т е - »

алкин

"HjQWa’-.H4)

,

 

 

ч-Н2 ,кат.,

^

 

 

 

 

 

 

1 1

г

/°, кат.

+ НлО /

Н+

 

+ CuO, .

11. Гексан

> . . . ------- ^ ------ » . . . ---------- :—

> ...

 

- С 3 Н8

 

 

 

 

 

 

 

2 ,кат.,?°

) +СН3СН(ОН)СН3, кат.,

)

 

 

12. CH 3COONa

+NaOH(T),f°

) ...

+2мольС12(Мг)

) ...

 

 

 

+HCN

 

 

 

 

 

+ NaOH (изб., Н ,0)

^ / + Н ,0

)

 

 

 

 

 

 

+1 моль СН3ОН

^

+1 моль СНдОН ^

 

 

сн =

 

сн,

 

 

 

 

 

 

13.

 

 

 

 

+ 2 моль НС1 ^

+ 2 моль NaOH (Н2 0 )

^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С - Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч-СиО (изб. ) , / 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С Н

СН

Вг2

/ ССЦ

^

ч- NaOH (спирт, изб.)

^

 

ч- Н20 (Hg2+, Н+)

^

ч- Н2 / Ni

^

+ НС1

^

ч- Na (изб.)

^

15.

Пропанол-1

+НВм°

> ... -.-+.^ < Я "5К>.

> ...

 

 

ч- Вг2

/ СС14

^

 

ч- КОН (изб., спирт)

^

ч- Н20

(Hg2*, Н+)

^

 

ч- СН3ОН (изб.) ^

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Э т а н

ч- 1 м о л ь С 1 2

(hv)

ч- КОН (спирт)

 

 

 

ч-02 / PdCl2,/° ^

+ фенол, кат. ^

£ 42. Альдегиды______________________________________________ 4 7 3

17.

Пропан

+1 моль Br2 (ftv)

)

„т КОН.(Е.пирт) )

+ Вг2 /СС14

^

 

+ KOH (изб., спирт)

)

 

+ H2Q(Hg2+,H+) )

18

M a B r

+ H2S°4

(kqhu.)

^

+ С2Н4

^

+ КОН (спирт)

+ H,0(Hg2+,H+)

)

 

+СН3ОН / н+

)

 

 

19.

Этен

~*С0,+Н2,кат., f°, р

 

LiAIH4

)

НВг ^ ###

Na(H36)

^

 

 

 

 

 

20.

Гександиол-2,5 — H2S°40(^°HU) >

...

 

июльнг,кат . >

H20/H+

###

Na2Cr2Q7/H+

# #

LiAlH4

^

 

22. СН3

СН2 СН2С1 (1 моль) ^онльо ^

СиО, /° _

1 моль НО-(СН2)3-ОН _

-

Ир

** -

Расчетные задачи

Установление формул альдегидов и соответствующих спиртов

ПРИМЕР 42-2. Определите формулу насыщенного аль­ дегида, если известно, что в реакции «серебряного зеркала» с 0,725 г альдегида получено серебро массой 2,7 г.

474

§ 42. Альдегиды

Решение Записываем уравнение реакции и проводим расчеты:

X

 

0,025 моль

с ,н г,о + А*,0 - м

г - ,

С Д .О , + 2Agl.

1 моль

 

2 моль

M(Ag) =

108 г/моль;

Л/(СН2пО) =

14и +

16 г/моль;

М((

= 58 (г/моль).

Имеем:

14л + 16 = 58.

п = 3.

Формула альдегида С2Н5СНО.

Ответ: M O iC ^ J d ) = С2Н5СНО.

1.К водному раствору массой 4 г с массовой долей альде­ гида 22 % прилили избыток аммиачного раствора оксида серебра (I)1 и при нагреве получили 4,32 г осадка. Установи­ те альдегид.

2.Углекислый газ, полученный при сжигании 0,9 г аль­ дегида, нейтрализовал 8,2 см3 раствора NaOH (w = 20 %,

р= 1,22 г/см3) с образованием кислой соли. Определите

формулу альдегида, составьте структурные формулы его изомеров (только альдегидов).

1Далее упрощенно Ag20/N H 3 или Ag20 .

S 42. Альдегиды

475

3.Имеется 7,25 г смеси спирта (массовая доля 20 %) и альдегида (массовая доля 80 %), которые содержат одинако­ вое число атомов С в молекулах и взаимопревращаемы. Эта смесь с избытком Ag20/N H 3 дает 21,6 г осадка. Что это за спирт

иальдегид?

4.При нагревании 60 г алканола с серной кислотой с вы­ ходом 80 % получено 17,92 дм3 (н.у.) алкена, а при окисле­ нии спирта получают вещество, дающее реакцию серебря­ ного зеркала. Что это за спирт?

5.При сгорании 0,005 моль альдегида получили С 02, ко­ торый с 56 г раствора КОН (м> = 2 %) образует кислую соль. Какова формула альдегида?

6.К 1,17 г смеси пропанола-1 и неизвестного альдегида добавили избыток Ag20/N H 3, в котором масса оксида сереб­ ра равна 12,76 г. Осадок отделили, а непрореагировавший оксид серебра перевели в хлорид серебра массой 2,87 г. Оп­ ределите строение альдегида, если его химическое количе­ ство в смеси в три раза больше, чем спирта.

7.При сгорании 5,8 г насыщенного альдегида получено 6,72 дм3 (н.у.) С 02. Определите формулу альдегида.

8.Смесь общей массой 50,8 г пропаналя и другого насы­ щенного альдегида (его массовая доля в смеси 2,95 %) пол­ ностью восстановили водородом и получили 52,6 г смеси спиртов. Какова формула примесного альдегида?

9.Установите формулу насыщенного альдегида, в кото­ ром суммарная масса С и Н в 3,5 раза больше массы О.

10.При сжигании 2,24 дм3 (н.у.) газообразного органичес­ кого вещества получили 2,24 дм3 (н.у.)С02и 1,8 г Н 20 . Нагорение было затрачено 3,2 г 0 2. Определите формулу вещества.

11.Для количественного дегидрирования 15,2 г смеси двух алканолов нужно 24 г CuO. На полученную смесь подейство­ вали избытком Ag20/N H 3 и получили 86,4 г осадка. Опреде­ лите спирты и их химические количества в исходной смеси.

476

§ 42. Альдегиды

12.При окислении альдегида состава СяН2яО получили осадок массой 10,8 г и кислоту, которая с этанолом образует 4,4 г сложного эфира. Определите формулу альдегида.

13.Смесь массой 4,6 г содержит равные химические ко­ личества двух алканолов. Для их окисления в альдегиды нуж­ но 8,0 г СиО, а полученные альдегиды с избытком Ag20/N H 3 дают 22,68 г осадка. Что это за спирты?

14.Газообразное органическое вещество объемом 200 см3 смешали с 300 см3 газообразного кислорода, смесь взорвали, после чего ее объем составил 500 см3. После удаления паров воды объем уменьшился до 300 см3, а после пропускания че­ рез раствор щелочи —до 100 см3. Этот оставшийся газ полно­ стью поглотился при пропускании его над раскаленной ме­ дью. Какова формула вещества?

15.При окислении алканола оксидом меди (II) с выходом 50 % получено 11,6 г вещества, которое с избытком Ag20/N H 3 дает

43.2г осадка. Что это за спирт и какова его масса?

16.При окислении 2,875 г алканола с помощью СиО по­ лучили альдегид и 3,2 г меди. Какой альдегид был получен и какова его масса, если выход реакции равен 80 %?

Комбинированные задачи

ПРИМЕР 42-3. Смесь метаналя с водородом объемом 11.2 дм3 (н.у.) и относительной плотностью по водороду 11,5, пропустили над катализатором при нагревании. К получен­ ному с выходом 80 % продукту добавили 4,6 г натрия. Опре­ делите объем (дм3, н.у.) полученного при этом водорода.

Решение Определим объемы и химические количества газов в ис­

ходной смеси:

М(НСНО) = 30 г/моль; М(Н2) = 2 г/моль;

М(смеси) = 2 • DH? = 2 • 11,5 = 23 г/моль.

S 42. Альдегиды__________________________________________________________ 4 7 7

Пусть объемная доля метаналя в смеси равна х. Тогда для

молярной массы смеси получаем:

 

 

М(смеси) = М хф, + М2ф2 = Мхф, + М2(1 -

ф,);

Мсмеси) =

М(НСНО)х +

М{Н2)(1 - х);

23 = 30-х + 2- (1 —х);

 

Следовательно:

 

х = 0,75.

 

 

 

 

 

 

 

У(НСНО) = У(смеси) • ф(НСНО) =

11,2* 0,75 = 8,4 (дм3);

п(НСНО) = V(HCHQ) =

= 0,375 (моль).

 

Кт,

22>74

 

У(Н2) = У(смеси) -

У(НСНО) = 11,2 - 8,4 =

2,8 (дм3);

п(Н,) = ^

^

= - ^ - = 0,125 (моль).

 

2

Ут

22,4

 

 

 

т

 

7

 

 

Записываем уравнения реакций и проводим расчеты:

0,375 моль

0,125 моль

 

х

 

НСНО

+

н 2

^кат.

> СН3ОН;

(42-1)

1 моль

1

моль

 

 

 

0,1 моль

 

 

 

у

 

2СН3ОН + 2Na -> 2CH3ONa + H2t ;

(42-2)

2 моль

 

 

 

1 моль

 

M(Na) = 23 г/моль.

В реакции (42-1) в избытке находится альдегид, так как его химическое количество больше, чем водорода. Поэтому:

х = и(СН3ОН)теор =

= 0,125 (моль);

п(С Н зО Н )^ = п(СН3ОН)теор .г](СН3ОН) =

= 0,125-0,8 = 0,1 (моль).

478 § 42. Альдегиды

Находим химическое количество Na и устанавливаем, ка­ кое из веществ в реакции (42-2) взято с избытком:

n(Na) = mffla) =

= 0,2 (моль).

M(Na)

23

Так как и(№) > я(СН3ОН), то с избытком взят натрий. Сле­ довательно:

у = „(Н2)

= 0,05 (моль);

П Н2) = й(Н2) • Vm= 0,05 • 22,4 =1,12 (дм3).

Ответ: Г(Н2) = 1,12 дм3.

17.Какое химическое количество карбида кальция нужно для получения 28,16 г ацетальдегида в две стадии, если на каждой стадии выход равен 80 %?

18.При окислении этанола получили альдегид с выхо­ дом 80 %. При взаимодействии такой же массы спирта с на­ трием получено 2,8 дм3 (н.у.) водорода с выходом 100 %. Опре­ делите массу полученного в первой реакции альдегида.

19.Какова массовая доля формальдегида в растворе, по­ лученном при растворении в 680 см3 воды всего формальде­ гида, полученного при окислении 200 см3 метанола (р =

=0,80 г/см3), если выход реакции окисления равен 80 %?

20.Какой объем формалина с массовой долей метаналя 40 % (р = 1,1 г/см3) можно получить из 44,8 дм3 (н.у.) метана при его каталитическом окислении?

21.При дегидрировании метанола получили спирт, кото­ рый с натрием образует 8,96 дм3 (н.у.) водорода. Определите исходную массу альдегида, если выход на каждой стадии ра­ вен 80 %.

22.При взаимодействии 1,04 г смеси формальдегида и аце­ тальдегида с избытком Ag20/N H 3 получено 10,8 г металла. Какой объем занял бы формальдегид в виде газа при н.у.?

£42. Альдегиды______________________________________________ 4 7 9

23.Какая масса метанола нужна для получения 182 см3 раствора с массовой долей метаналя 37,5 % (р = 1,1 г/см3), если окисление метанола в альдегид идет с выходом 90 %?

24.При каталитическом окислении ацетальдегида кисло­ родом получили с выходом 75 % уксусную кислоту. Эта кис­ лота с избытком Na2C 03 дает газ, который с NaOH образует 5,04 г кислой соли. Чему равен объем затраченного на окис­ ление кислорода?

25.Смесь, полученная при окислении 15 г пропанола-1 оксидом меди (II), с избытком Ag20/N H 3 образует 32,4 г ме­ талла. Считая реакцию с оксидом серебра количественной, определите выход реакции окисления спирта.

26.При взаимодействии продуктов гидрирования 14,9 г сме­ си метаналя и этаналя с избытком натрия получено 4,48 дм3 (н.у.) газа. Какой объем водорода потребовался для перевода альдегидов в спирты?

27.На смесь этаналя и пропаналя подействовали избыт­ ком Ag20/N H 3 и получили 64,8 г осадка. При гидрировании такой же массы альдегидов получили 15,2 г смеси спиртов. Чему равна масса смеси альдегидов?

28.При окислении некоторой массы этанола с выходом 80 % получили альдегид. При взаимодействии такой же массы эта­ нола с натрием получили 0,125 моль водорода. Найдите хими­ ческое количество альдегида, полученного в первой реакции.

29.Из 20 г технического СаС2 получили этаналь. При ре­ акции этаналя с избытком Ag20 получают осадок, на раство­ рение которого нужно 100 г раствора с w(HN03) = 63 %. Ка­ кова массовая доля примесей в карбиде кальция?

30.На лабораторных занятиях получали из фенола 2,4,6- три-бромфенол и проводили реакцию пропаналя с Ag20/N H 3. Масса осадков в обоих случаях оказалась равной, а масса пропановой кислоты составила 11,1 г. Найдите массы исходных органических реагентов и массу затраченного брома.

Соседние файлы в предмете Химия в школе