Непредельные углеводороды ряда ацетилена общей формулы СnH2n-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 раствором оксида 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?