Самостійна робота № і вуглеводні аліфатичного ряду

При підготовці до роботи над задачами цього розділу особливу увагу треба приділити причинам, що зумовили виділення органічної хімії в окрему наукову дисципліну.

Треба засвоїти основні положення теорії хімічної будови О. М. Бутлерова та уяснити як і чому зв’язані між собою будова молекули органічної речовини і її хімічні властивості; чому якраз серед органічних речовин поширені такі явища як гомологія та ізомерія. Розглядаючи будову органічних молекул потрібно детально розібратися з поняттям «гібридизація», розрізняти і вміти схематично показати утворення δ- та π-зв’язку між атомами карбону вуглеводневої молекули. При вивченні методів одержання вуглеводнів і їх властивостей важно уяснити правила написання хімічних та структурних формул органічних сполук, схем відповідних реакцій, приклади застосування тих чи інших органічних речовин в промисловості, особливо в виробництві будівельних матеріалів.

Необхідно чітко засвоїти класифікацію, номенклатуру вуглеводнів, їх хімічні та фізичні властивості.

Питання для самоперевірки.

1. Які причини обумовлюють існування в природі величезної кількості органічних речовин?

2. Сформулюйте основні положення теорії О. М. Бутлерова.

3. Дайте визначення поняттю «гомологічний ряд». Якою є загальна формула гомологічного ряду алканів, алкенів, алкінів?

4. Які речовини називаються ізомерами, наведіть приклади ізомерів?

5. Сформулюйте основні принципи утворення назви насичених, ненасичених : етиленових і ацетиленових вуглеводнів, згідно систематичній та міжнародній номенклатурі. Наведіть приклади.

6. Раціональна номенклатура алкенів, алканів та алкінів.

7. Що покладено в основу класифікації органічних сполук? На які групи та класи ділять органічні сполуки?

8. Типи органічних реакцій.

9. Види хімічного зв’язку що реалізується між атомами карбону в алканах, алкенах та алкінах. Типи гібридизації атома карбону.

10. Що є причиною ізомерії алканів? Який тип ізомерії характерний для цього класу вуглеводнів?

11. Чим пояснюється низька реакційна здатність алканів?

12. Природні джерела алканів.

13. Синтетичні методи отримання алканів.

14. Пояснити утворення подвійного та потрійного зв’язків між атомами карбону в алкенах та алкінах, виходячи з поняття про гібридизацію карбону.

15. Чому, на відміну від алканів, для ненасичених вуглеводнів найбільш характерними є реакція приєднання, а не заміщення?

16. Які типи ізомерії характерні для алкенів? Чи мають вони місце в ряду алкінів?

17. Правила Зайцева та Марковнікова.

18. Реакції полімеризації ненасичених вуглеводнів. Поняття «мономер», «полімер», «ступінь полімеризації».

19. Які реакції лежать в основі лабораторного та промислового одержання вуглеводнів ряду етилену та ацетилену?

20. Які вуглеводні відносять до дієнових?

21. Які з дієнових вуглеводнів відносяться до вуглеводнів з коньюгованими (спряженими) подвійними зв’язками? В чому особливість цього класу вуглеводнів?

Завдання для самостійної роботи.

1. Скільки індивідуальних речовин зображено наступними формулами (дайте назву сполукам) :

2. Навести структурні формули всіх можливих ізомерів пентену.

3. Навести структурні формули і дати назву ізомерам, що відповідають брутто-формулі С₆Н₁₄.

4. Вказати, які з наведених нижче сполук можна віднести до насичених вуглеводнів: С₆Н₁₄, С₅Н₁₀, С₂Н₂, С₃Н₈, С₃Н₈О. Написати структурні формули. Назвати.

5. Навести структурні формули перших п’яти гомологів ацетилену. Написати та пояснити реакції гідратації цих вуглеводнів ( реакція М.Г.Кучерова).

6. Які з наведених нижче сполук не мають ізомерів? Чому? СН₄, С₃Н₈, С₆Н₁₄, С₂Н₄. Які типи ізомерії ви знаєте?

7. До якого класу органічних сполук можна віднести речовину, при спалюванні якої утворилося 4,2 л СО₂ та 3,38 г Н₂О?

8. Визначити формулу газоподібного вуглеводню, при спалюванні деякої кількості котрого утворилося 1,5 л СО₂ та 2 л водяної пари.

9. При спалюванні вуглеводню утворюються рівні об’єми парів води та вуглекислого газу. Визначити, до якого класу органічних сполук відноситься цей вуглеводень, якщо відомо, що в його молекулі немає подвійних зв’язків.

10. Скільки сажі та водню можна отримати в результаті піролізу 10⁵ м³ метану?

11. Навести структурні формули всіх ізомерів 2,3-диметилгексану та дати їм назву, керуючись міжнародною номенклатурою.

12. Які сполуки називають ізомерами? Чи є ізомерами наведені нижче речовини?

Написати можливі ізомери для цих сполук.

13. Показати схематично гомолітичний розрив одного із зв’язків С–Н в молекулі метану. Визначити кількість електронів в метильному радикалі, що утворився. За яких умов та реакцій відбувається цей процес? Навести приклади.

14. На скільки зменшиться об’єм суміші 40 л етану та 14 л кисню, після спалення цієї сумішід і приведення продуктів реакції до н.у.?

15. Навести структурні формули сполук: 2,2-диметилпропану, 3-метил-4-етилгептгблану, 2,2,4-триметил-3-гексену, 3-метил-5-пропілнонану. Які ще назви можна дати цим сполукам?

16. Навести приклади декількох схем реакцій термічного крекінгу декану. Назвати продукти реакції. Написати склад фракцій нафти.

17. Які ізомери можуть бути у дифтортрихлорпропану. Написати їх структурні формули і дати назву по міжнародній номенклатурі.

18. Який вуглеводень можна отримати після нагрівання з натрієм 3-метил-3-бромгексану? Яка структурна формула та назва цього алкану?

19. Наведіть всі можливі структурні формули алкану що має молекулярну масу 100 в.о.

20. Які продукти можуть бути отримані при хлоруванні метану? Розібрати механізм цієї реакції.

21. Скласти структурні формули слідуючих вуглеводнів: 3-етил-2-гептен, 3,3-диметил-1-пентін, 3-метил-4-етил-2-гексен. Написати схеми реакцій вказаних речовин з бромоводнем, назвати продукти.

22. Вуглеводень належить до гомологічного ряду етилена. Написати можливі структурні формули цього вуглеводню, якщо 0,28 г його можуть приєднати 0,8 г брому.

23. Скласти рівняння повного окислення ацетилену і розрахувати, який об’єм повітря (за н.у.) потрібен на спалювання 13 г ацетилену.

24. Скільки літрів хлороводню може прореагувати з 15 л пропену?

25. Який об’єм займе суміш газів, що утворяться при дегідруванні 40 л бутану, якщо при цьому утворюється вуглеводень етиленового ряду?

26. Написати структурні формули всіх ізомерів сполуки С₆Н₁₂. Виділити структурну ізомерію, ізомерію положення подвійного зв’язку транс- та цис- ізомерію. Дати назву всім ізомерам.

27. За допомогою яких реакцій можна відрізнити пропан від пропену?

28. Яким методом можна встановити положення подвійного зв’язку в молекулі алкену? Продемонструйте на прикладі 2-метил-2-пентену.

29. Скільки літрів води потрібно на гідратацію 116 м³ 2-метил-2-бутену? Як називається отриманий в результаті реакції продукт?

30. Скільки етанолу треба використати щоб отримати 1,5 м³ етену, якщо вихід реакції 87 %?

31. Написати схему реакції полімеризації вінілхлориду. Чому дорівнює ступінь полімеризації, якщо маса макромолекули полімеру 62500 в.о.? Яку назву має полімер? Обґрунтуйте застосування цього полімеру в будівництві.

32. Які сполуки утворяться при взаємодії пропіну з речовинами: Н₂, Вr₂, НСl, Н₂О, НСN, СН₃ОН, CH₃COOH? Написати схеми реакцій, назвати продукти.

33. По якій схемі протікає реакція алканів з азотною кислотою? Показати на прикладі 2-метилбутану.

34. Охарактеризуйте взаємодію алканів з сульфатною кислотою. Які ще ви знаєте методи одержання сульфопохідних вуглеводнів?

35. Обґрунтуйте доцільність використання сульфопохідних як поверхнево-активних речовин. Гідрофобно-пластифікуючі добавки в будівельні розчини.

36. На прикладі взаємодії 1,3-пентадієна з бромоводнем поясніть механізм 1,4-приєднання до супряжених дієнів.

37. Скільки 1,1,2-трихлоретену можна отримати виходячи з ацетилену, що утворився із 1т карбіду кальцію, враховуючи що останній містить 25 % інертних домішок?

38. Що являють собою ацетиленіди металів? Про яку властивість ацетилену свідчить факт утворення цих сполук? Написати реакції утворення ацетиленідів при дії на бутилацетилен металічного натрію.

39. Які продукти можна отримати в результаті переробки нафти? Охарактеризуйте фракції перегонки нафти. Написати можливі реакції крекінгу С₁₂Н₂₆.

40. Напишіть схеми реакцій приєднання однієї молекули брому до дієнових вуглеводнів : а) 2-метил-1,4-пентадієн;б) 1,5-гексадієн; в) 2,3-диметил-1,3-бутадієн. За яких умов та чому утворюється суміш двох дибромпохідних? Для кожної з них напишіть реакцію з другою молекулою брому. Дайте назву продуктам.