108

рится от прибавления дистиллированной воды. Добавьте к полученному раствору фенолфталеин. Объясните появление малиновой окраски. Какой газ выделяется при реакции?

Опыт 2. Растворимость спиртов в воде

В две пробирки налейте по несколько капель: в одну этилового, во вторую изоамилового спирта. В каждую пробирку добавьте по 2 - 3 мл воды. Содержимое пробирок взболтать. Водный раствор спиртов испытайте раствором лакмуса. Какую реакцию имеют водные растворы спиртов? Какой из спиртов не полностью растворяется в воде? Объясните, почему?

Опыт 3. Окисление этилового спирта нагретой медной спиралью (окисью меди)

Поместите в пробирку 1 мл этилового спирта. Возьмите небольшую спираль из медной проволоки и нагрейте в пламени горелки докрасна. Удалив спираль из огня, убедитесь, что спираль покрылась слоем окиси меди черного цвета. Еще горячую спираль сейчас же опустите в пробирку со спиртом. Черная поверхность спирали мгновенно превратится в золотистую за счет восстановления окиси меди. Одновременно можно определить образование ацетальдегида по характерному резкому запаху.

Более убедительным доказательством образования альдегида служит цветная реакция с фуксиносернистой кислотой (раствор фуксина, красителя трифенилметанового ряда, обесцвеченный сернистым газом).

Опыт 4. Окисление этилового спирта перманганатом калия

Поместите в пробирку 1 мл этилового спирта, 1 мл раствора перманганата калия и 10 капель 2 н. раствора серной кислоты. Подумайте, можно ли в данном случае заменить серную кислоту соляной?

Слегка нагрейте пробирку над пламенем горелки. Сейчас же начнется обесцвечивание розового раствора. Выпадут бурные хлопья оксида марганца. При некотором избытке серной кислоты они растворяются, давая бесцветный раствор сернокислого марганца. Ощущается характерный запах уксусного альдегида.

Добавление обесцвеченного раствора фуксиносернистой кислоты, постепенно усиливающее порозовение раствора, укажет на образование уксусного альдегида.

Контрольные вопросы

1.Какие органические соединения называются спиртами?

2.По названию спиртов составьте их структурные формулы: а) 2,3-диметил-1-бутанол;

11

б) трет-бутилкарбинол; в) 2-метил-1,3-пропандиол;

г) 2,2-диметил-3-этил-3-гексанол.

3.Напишите структурные формулы двух изомеров и двух гомологов 2,3- диметилбутанола-1. Назовите их.

4.Почему среди предельных одноатомных спиртов нет газов?

5.Почему растворимость предельных одноатомных спиртов с увеличением молекулярной массы уменьшается?

6.Как можно превратить углеводород в метанол и метанол в этанол? Напишите уравнения реакций.

7.Как из оксида кальция и других неорганических реагентов синтезировать этанол?

8.Из метана, используя реакции Кучерова и Вюрца, получите 2-пентанол.

9.Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений. При необходимости укажите условия протекания реакций.

Пропанол-1 пропен пропанол-2 пропанон-2.

10. Напишите уравнение реакции образования простого эфира из этилового спирта.

Лабораторная работа № 6

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Цель работы: изучение химических свойств альдегидов и кетонов.

Требования техники безопасности.

При работе с альдегидами и кетонами необходимо помнить, что это токсичные вещества. При вдыхании паров этих веществ. происходит раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей. При сильном отравлении наблюдается резкий кашель, удушье, потеря сознания. Работу проводить при включенной вентиляции, соблюдая осторожность.

Реактивы и оборудование. Раствор едкого натра, 0,2 н. раствор сульфата меди, 40%-ный раствор формалина, 2 н. раствор нитрата серебра, 2 н. раствор гидроксида аммония, 1%-ный раствор формалина, раствор фуксинсернистой кислоты, обезвоженный уксуснокислый натрий, пробирки, пробирка с пробкой и газоотводной трубкой, спиртовка.

12

Опыт 1. Окисление формальдегида гидратом оксида меди в щелочном растворе

В пробирку налейте 2 мл 2 н. раствора едкого натра, разбавьте 2 мл воды и добавьте 1 мл 0,2 н. сульфата меди. К выпавшему осадку гидроксида меди прибавьте 0,5 мл 40%-ного формалина и взболтайте раствор. Нагрейте верхнюю часть пробирки только до кипения. Если пробирка была совершенно чиста, то в верхней части выделится красный осадок металлической меди и формальдегид окислится в муравьиную кислоту.

Опыт 2. Окисление формальдегида аммиачным раствором оксида серебра

Аммиачный раствор оксида серебра готовят непосредственно перед употреблением, добавляя к азотнокислому серебру щелочь. К полученному осадку гидроксида серебра постепенно добавляют столько аммиака, чтобы получился бесцветный раствор.

Опыт проводите следующим образом. В чистую сухую пробирку поместите 1 мл 2 н. раствора нитрата серебра, затем сразу прибавьте 1 мл 2 н. раствора гидроксида аммония. Образующийся бурый осадок гидроксида серебра растворится в избытке раствора аммиака.

К прозрачному раствору в пробирке добавьте 1 мл 1%-ного раствора формалина. Если пробирку слегка подогреть над пламенем горелки, серебро может выделиться в виде зеркального блестящего налета. Вот почему реакцию восстановления аммиачного раствора оксида серебра называют часто реакцией «серебряного зеркала», хотя никакого зеркала при этой реакции не получается. Положительной реакцией считается просто почернение или даже побурение бесцветного раствора за счет выделения металлического серебра.

Опыт 3. Реакция альдегидов с фуксиносернистой кислотой

Реакция альдегидов с фуксиносернистой кислотой является качественной реакцией на альдегиды. Если к бесцветному раствору фуксиносернистой кислоты прибавить альдегид, жидкость начинает постепенно розоветь и становится синевато-красной. Этот реактив применяется для обнаружения незначительных количеств альдегидов.

Опыт 4. Получение ацетона из уксуснокислого натрия

В сухую пробирку, снабженную пробкой с газоотводной трубкой, поместите обезвоженный уксуснокислый натрий. Высота слоя должна быть около 2 см. Нижний конец трубки опустите в пробирку с 2 мл воды.

При нагревании пробирки в пламени горелки уксуснокислый натрий сначала плавится, потом начинает вспучиваться от паров ацетона, которые

13

концентрируются в воде. В пробирке с водой ощущается характерный запах ацетона.

Контрольные вопросы

1.Какие органические соединения называются альдегидами и кетонами?

2.Составьте формулу метилизопропилуксусного альдегида.

3.Выведите формулы всех изомерных альдегидов и кетонов состава С4Н8О. Назовите их.

4.Составьте структурные формулы альдегидов и кетонов по их названиям: а) диэтилкетон; б) 3,3-диметил-5-гексаналь;

в) 2-метил-2-бутаналь; г) 2,2,6-триметил-4-гептанон.

5.Основываясь на строении функциональной группы, поясните, почему для альдегидов и кетонов характерны реакции присоединения?

6.Как определить, в какой из пробирок находится этилбутилкетон и метаналь. Напишите уравнения реакций.

7.Напишите уравнения реакций гидратации следующих соединений:

а) диметилацетилена; б) метилацетилена; в) 1-бутина.

Назовите полученные соединения.

8.Напишите уравнение реакции гидрирования 2,2-диметилбутанола.

9.Синтезируйте 3-гексанон, исходя из этена. Напишите уравнения реакций.

10.При альдольной конденсации двух молекул диметилкетона образуется «ацетоновый спирт», а при кротоновой конденсации – окись мезитила ( 4- метил-3-пентен-2-он). Составьте уравнения этих реакций.

Лабораторная работа № 7

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Цель работы: изучение химических свойств карбоновых кислот.

Требования техники безопасности.

Кислоты (в том числе органические) относятся к веществам повышенного класса опасности и способны вызвать химические ожоги и отравления. Поэтому работа с ними требует осторожности. Отработанные ки-

14

слоты следует собирать в склянки с надписью «слив». Разлитые кислоты необходимо нейтрализовать и лишь после этого производить уборку.

Реактивы и посуда. Штатив с пробирками, стаканы, спиртовка, уксусная, щавелевая, бензойная кислоты (можно кристаллы), перманганат калия, 2 н. раствор серной кислоты, хлороформ, 2 н. раствор гидроксида натрия, аммиачный раствор серебра, этанол, концентрированная серная кислота.

Опыт 1. Получение карбоновых кислот

В пробирку налейте 5 - 6 капель хлороформа и 2-3 мл 2 н. раствора гидроксида натрия. Смесь нагревайте 3 - 4 минуты, перемешивая ее встряхиванием, не давая ей вскипеть. В результате гидролиза хлороформ превращается в муравьиную кислоту. Проверьте наличие муравьиной кислоты реакцией «серебряного зеркала».

Опыт 2. Окисление карбоновых кислот

Несколько капель или кристаллов по 0,05 - 0,1 г щавелевой, уксусной или бензойной кислот взболтайте с 1 - 2 мл воды. В каждую пробирку добавьте по 1 мл 2 н. серной кислоты и 1 мл раствора перманганата калия. Наблюдая через несколько минут изменение окраски раствора, сделайте вывод об окисляемости кислот.

Опыт 3. Получение сложного эфира

Налейте в пробирку 3 - 4 мл этанола и растворите в нем 1 г бензойной кислоты, после чего прилейте 7 - 8 капель концентрированной серной кислоты. Пробирку поставьте в горячую водяную баню на 5 - 7 мин. Отметьте появление запаха образующегося бензойноэтилового эфира. Объясните роль серной кислоты в этой реакции.

Контрольные вопросы

1.Какие органические вещества называются карбоновыми кислотами?

2.По названиям кислот приведите их структурные формулы: а) диметилэтилуксусная кислота; б) 3-метил-4-этил-бутановая кислота; в) этанкарбоновая кислота; г) винилпропилуксусная кислота.

3.Почему среди карбоновых кислот нет газообразных веществ? Ответ обоснуйте.

4.Напишите реакции, отличающие щавелевую кислоту от других органических кислот.

15

5.Из метана получите пропановую кислоту. При этом используйте реакции Вюрца, Кучерова, металлирования.

6.Из алкена получите диметилуксусную кислоту одной реакцией.

7.Получите пропановую кислоту, используя ацетилен, проведя только две реакции.

8.Почему из всех карбоновых кислот только муравьиную можно применять в качестве восстановителя?

9.Сравните силу кислот:

а) этановая, пропановая, бутановая кислота; б) масляная, изомасляная кислота.

10.Осуществите цепочку превращений:

простой эфир углеводород спирт альдегид кислота

сложный эфир

Лабораторная работа № 8

ФЕНОЛЫ

Цель работы: изучение химических свойств фенолов.

Требования техники безопасности.

Фенол (карболовая кислота) – токсичное вещество. При попадании через рот или кожу происходит быстрое всасывание. Смертельная доза при приеме внутрь – 2 г. При попадании на кожу вызывает жжение и ожоги. Выполнение данной лабораторной работы требует особой осторожности. Работа проводится в вытяжном шкафу. Категорически запрещается брать вещества руками, нюхать склянки с реактивами.

Реактивы и посуда. Водный раствор фенола, раствор серной кислоты, раствор хлорида железа (III), раствор карбоната натрия, раствор перманганата калия, бромная вода, штатив с пробирками.

Опыт 1. Растворимость фенола в воде

Поместите в пробирку 1 мл жидкого фенола, добавьте 1 мл воды и взболтайте. Получится мутная жидкость – эмульсия фенола, которая трудно растворяется в воде. При стоянии такая эмульсия постепенно расслаивается, причем внизу будет раствор воды в феноле или жидкий фенол, а вверху – раствор фенола в воде. Прибавляя по каплям воду, каждый раз

16

встряхивайте пробирку, пока не получится прозрачный раствор фенола в воде. Помните о токсичности фенола.

Опыт 2. Образование трибромфенола

Поместите в пробирку 1 мл бромной воды и добавьте 0,5 мл прозрачного раствора фенола в воде. Немедленно произойдет обесцвечивание бромной воды и выделение белого осадка трибромфенола.

Эта реакция используется как качественная на фенол.

Опыт 3. Цветные реакции на фенолы

Впробирку поместите 1 мл прозрачной фенольной воды, полученной

впредыдущем опыте, и добавьте 0,5 мл 0,1 н. раствор хлорида железа(III), появится фиолетовое окрашивание. Это характерная реакция на фенолы, так как все фенолы дают с хлоридом железа(III) различно окрашенные комплексы.

Еще более чувствительной реакцией на фенол является цветная индофеноловая проба.

Впробирку поместите 1 мл прозрачной фенольной воды, добавьте к ней 1,5 мл 2 н. гидроксида аммония и затем 1,5 мл насыщенного раствора бромной воды. Через несколько секунд появится постепенно усиливающееся синее окрашивание. Это окрашивание обусловлено образованием красящего вещества – индофенола.

Контрольные вопросы

1.По названиям веществ составьте их структурные формулы: а) 4-метил-2-фенилфенол; б) 3-винил-5-этилфенол; в) 2-изобутил-5-нитрофенол.

2.Почему одноатомный спирт – этанол – летучая жидкость, а одноатомный фенол – твердое вещество?

3.Из углерода через бензол, используя реакцию Вюрца – Фиттига, получите гомолог бензола и далее гомолог фенола.

4.Из метана, через ацетилен, получите бензол, а далее фенол, с которым приведите реакции, протекающие по типу присоединения.

5.Напишите схемы синтеза из бензола соединений: а) м-бромфенола; б) 2,4,6-тринитрофенола.

6.Приведите уравнения двух качественных реакций на фенол.

7.Почему при галогенировании фенола сразу легко получается трибромфенол, а из бензола – только монопроизводное?

17

8.Почему мутнеет водный раствор фенолята натрия: а) если к нему добавляют соляную кислоту; б) через него пропускают оксид углерода (IV)? Приведите уравнения соответствующих реакций.

9.Расположите в ряд по усилению кислотных свойств следующие вещества: n-нитрофенол, пикриновую кислоту, о-крезол, фенол. Напишите их структурные формулы. Ответ обоснуйте.

10.Приведите уравнение реакции получения фенола кумольным способом.

Лабораторная работа № 9

АРЕНЫ

Цель работы: изучение химических свойств ароматических углеводородов (аренов).

Требования техники безопасности.

Все опыты проводить в вытяжном шкафу, избегать попадания веществ на кожу. Пары бензола и его гомологов вызывают возбуждение центральной нервной системы, раздражение слизистых оболочек, нарушение ритма дыхания, возможна интоксикация.

Реактивы и посуда. Бензол, толуол, хлорбензол, хлористый бензил, фенол, бромная вода, раствор брома в четыреххлористом углероде, дистиллированная вода, концентрированная азотная и серная кислоты; растворы: 0,1 н. перманганата калия, 2 н. гидроксида аммония, 0,1 н. хлорида железа (III); пробирки, спиртовка, стеклянная, запаянная с одного конца трубка (длина 20 см и диаметр 0,5 см), резиновая трубка, пробка с отводной трубкой.

Опыт 1. Бромирование бензола и его гомологов

В две пробирки по отдельности поместите приблизительно по 1 мл бензола и толуола. В каждую пробирку добавьте по 0,3 - 0,5 мл раствора брома в четыреххлористом углероде. Содержимое пробирок встряхните и разделите смесь на две части. Одну часть каждой смеси оставьте стоять в штативе, другую часть нагрейте до кипения. Отметьте наблюдаемые изменения окраски растворов.

Признаками идущей реакции бромирования являются исчезновение окраски брома и выделение бромистого водорода.

Опыт проводят в вытяжном шкафу. Содержимое пробирок после опыта выливают в стакан со щелочью.

18

Опыт 2. Устойчивость бензола к окислению

В пробирку с 1 мл воды добавьте 0,5 мл 0,1 н. раствора перманганата калия и 0,5 мл 2 н. раствора серной кислоты. К полученному розовому раствору добавьте 0,5 мл бензола и встряхните. Обесцвечивания не наблюдается. Это указывает на устойчивость бензольного кольца к действию окислителей.

Опыт 3. Окисление гомологов бензола

В пробирку поместите 10 капель воды, 5 капель 0,1 н. раствора марганцевокислого калия и 5 капель 2 н. раствора серной кислоты. Затем добавьте 5 капель толуола и энергично встряхивайте в течение 1 - 2 мин.

Розовая окраска постепенно исчезает и раствор обесцвечивается.

Опыт 4. Нитрование бензола

Приготовьте нитрующую смесь, смешивая в широкой пробирке 1,5 мл концентрированной азотной кислоты и 2 мл концентрированной серной кислоты. Охладив смесь в воде, добавьте в нее по каплям 1 мл бензола, сильно встряхните и охладите в воде. Через 3 - 5 минут смесь вылейте в пробирку с 10 мл воды, встряхните и дайте отстояться. Нитробензол выделяется в виде желтоватого масла, мутного от капелек воды.

Контрольные вопросы

1.Какие реакции характерны для аренов?

2.Напишите структурные формулы всех изомеров бутилбензола и назовите их.

3.Смесь каких углеводородов получится при алкилировании толуола пропиленом в присутствии AICI3?

4.Получите с помощью реакции Вюрца - Фиттига n-этилтолуол.

5.В каком валентном состоянии находится атом углерода в молекуле бензола? Представьте схематически пространственную конфигурацию бензола.

6.Какие углеводороды получатся, если подвергнуть дегидроциклизации 2- метилгексан, н-гептан, н-октан?

7.Напишите структурные формулы углеводородов состава С7Н8 и С8Н10, которые при окислении образуют бензойную кислоту.

8.Напишите схемы получения бензола из следующих исходных веществ: а) ацетилена; б)циклогексана; в) бензойной кислоты.

9.Предложите схему получения полистирола из бензола.

10.Как получить пропилбензол из хлористого бензила через магнийорганическое соединение?

19