Лидин Р. А., Молочко В. А. Химия для абитуриентов. От средней школы к вузу

Для получения бензола в промьпдленности используют алканы и циклоалканы, например: * 7 , . ‘

циклогексан бензол

Упражнения

24.1.Составьте сокращенные структурные формулы гомологов ацетилена (тройная связь-у первого атома углерода, цепь-прямая): С3Н4, С4Н6,С 5Н8, С6Н10. Назовите эти вещества.

24.2.Распределите следующие углеводороды по трем гомоло­ гическим рядам (начальные члены этих рядов;-СН4, С2Н4, С2Н2):

С2Нб> Сбн12, СзН8, С4Нб, С4Н10, С4Н6, С5Ню> С5Н1 2,

с3н6, С5Н8, С6Н14, С3Н4.

24.3. Составьте структурные формулы следующих веществ: пентин-2, 4-метилгексин-1, бромбензол, пропилбензол, 1,3-диметил- бензол, 1,2-диметил-4-этилбензол, 3,3-диметилпентин-1, 1,3,5-три- нитробензол, бутин-1, бутйн-2.

24.4. Укажите, какие из следующих веществ являются изоме­ рами и гомологами:

С(СН3)3—СН=СН—С3Н8 цикло-С6Н12

сн2сн3

Назовите эти вещества.

24.5. Изобразите электронные формулы следующих молекул: СН2С12, С2Н3Вг, С3Н4, СН2= С = С Н —СН3. Укажите тип гибриди­ зации атомных орбиталей углерода в этих молекулах.

24.6. Предложите: а) метод очистки бутана от примеси бутена-1; б) способ получения бромэтана из ацетилена; в) способ получения гомолога бензола из метилацетилена; г) метод синтеза 2,4,6-три­ нитротолуола из гептана.

24.7.Каким образом можно получить из ацетилена альдегид, из этена дихлорэтан, из ацетилена ацетиленид серебра(1)?

24.8.Как осуществить следующие превращения:

а) На(СН3СОО) —* СН4 —> С2Н2 —> С6Нб —► С6Н5Ж>2;

211

г?л?.2-’ НО 1г’*:.»!Пучг н:/.1г*<г.»:гли и .-паи ..

24.9. Назовите вещества, представленные следующими форму­ лами: . ,

24.10. Имеются сосуды со смесями следующих газов: а) ацети­ лен „и диоксид углерода; б) водород и этилен; в) ацетилен и хлор; г) этилен и пропин. Укажите* в каких сосудах будут протекать химиче­ ские реакций^й приведите уравнения этих реакций. - ^ .

‘ 24.11. Составьте уравнения" реакций,: представленных следую­ щими схемами: „

24.12.Составьте уравнение реакции, с помощью которой можйо отличить бутин-1 от бутина-2. Назовите продукт этой реакции.

24.13.В чем заключается отличие действия брома на бензол и на

25. СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ

Спирты. Гомологический ряд предельных одноатомных спир­ тов. Номенклатура и строение спиртов. Водородная связь в спиртах.

Химические свойства спиртов. Понятие о простых эфирах. Метиловый и этиловый спирты как важнейшие представители класса спиртов.

Многоатомные спирты. Этиленгликоль и глицерин/Их строение и химические свойства.

Фенолы. Строение и химические свойства простейшего фенола. - Взаимное влияние атомов в молекуле фенола.

Методы получения спиртов и фенолов.

Спиртами называют производные углеводородов, содержащие функциональную группу —ОН (гидроксил). Спирты,

212

в которых"имеется одна<трунва«ОН, н а зш а с т о ! ными9 а спирты с несколькими*труппами,ОН - /

По строению различает спирты первичные, вторичные и третичные н зависимости от того, при каком атоме углерода (первичном, вторичном или третичном) находится группа ОН;.СпиртЬ1, в ^ О^свя^ана непосред­ ственно с бензольным кольцом, яашваюТ 'фенолами^Дри- меры:

первичный спирт-пропанол-1 СН3СН2СН2ОН вторичный спирт -пропанол-2 СН3СНОНСН3. третичный спирт - 2-метилпропанол-2 СН3С(СН3)ОНСН3

фенол-СбН5ОН , ^ 4 г ^ ^

• О'I

, Химические свойства спиртов и фенодов/ обусловлены присутствием в них функциональной группы— ОН.

Водород группы ОН в спиртах может замещаться на металл:

2С2Н56Н + гИаьЧ-* 2С2Н50Ка:4-:Н2Т этанол этанолят натрия

Этаноляты и производные другихспиртов (алкоголяты) легко гидррлшзуются:

С2Н5ОКа + Н20 —> С2Н5ОН + ИаОН.

:Группу ОН в спиртах.можнр заместить на С1 или Вг:

При действии на. спирты водоотнимающих средств, на­ пример концентрированной Н28 0 4, происходит межмолёку-

213

В более жестких условиях дегидратация становится вну­ тримолекулярной, и образуется соответствующий непредель­ ный углеводород:

Молекулыжвдких одноатомных спиртов КОН ассоции­ рованы за счет водородных связей:

• • • О—Н• • • О—Н• • • О—Н• • •

I I I

к к к

(эти связи аналогичны водородным связям в чистой воде). При растворении в воде молекулы КОН образуют водо­

родные связи с молекулами воды:

Водные растворы спиртов КОН имеют нейтральную среду (рН —7); другими словами, спирты практически не диссоциируют в водном растворе ни по кислотному, ни по основному типу.

Химические свойства многоатомных спиртов подобны свойствам спиртов КОН. Так, в этиленгликоле одну или две группы ОН можно заместить на галоген:

214

NКислотные свойства многоатомных' спиртов проявляют­ ся в том, что (в отличие от одноатомных* спиртов) водород группы ОН замещается на металл -под действием не только металлов, но и гидроксидов металлов: ; . ’

(стрелками в формуле гликолята меди показано образование ковалентных связей медь-кислород по донорно-акцептор- ному механизму).

Аналогично реагируют с гидроксидом меди(П) и другие многоатомные спирты, например трехатомный спирт-гли­

Гликолят и глицерат меди(П), имеющие ярко-синюю окраску, позволяют качественно обнаруживать многоатом­

ные спирты.

Для фенола характерна значительно( большая кислот­ ность,^ чем для ациклических спиртов. Вследствие этого фенол в водном растворе легко реагирует с гидроксидом натрия:

Отсюда тривиальное название фенола -карболовая кислота. Отметим, что группа ОН в феноле никогда не замещается ни йа какие другие группы или атомы, но делает более подвижными атомы водорода бензольного кольца. Так,

215

фенол легко реагирует с бромом и образует 2,4,6^трибромфенол. ;

Спирты получают:

1)взаимодействием галогенопроизводных углеводородов

сводой или водным раствором щелочи при нагревании,

2) гидратацией алкенов в присутствии катализаторов (Н28 0 4, А120 3), причем присоединение воды к несимметрич­ ным алкенам происходит по правилу Марковникова, на­

Фенол в промышленности получают нагреванием хлор­ бензола с раствором гидроксида натрия под давлением при 250 °С:

с ^ - а С6Н5- О Н .

Упражнения

25.1. Укажите, какие из следующих спиртов являются изомера­

Назовите эти спирты.

25.2. Приведите четыре химических реакции, характеризующие свойства спирта СН2= С Н —СН2ОН.

216

25.3.При нагревании смеси пропилового и бутилового спиртов

ссерной кислотой можно получить три простых эфира и два углеводорода. Приведите уравнения этих реакций.

25.4.Составьте уравнения следующих реакций:

25.5.Приведите: а) два способа получения этанола из этена; б) способ получения фонола из бейзола; в) химическую реакцию, позволяющую отличить глицерин от пропанола-1.

25.6.Имеется вещество следующего строения:

Составьте уравнения его взаимодействия: а) с натрием; б) с гидро­ ксидом калия. Назовите исходное вещество и продукты.

25.7. Предложите способ разделения фенола и этанола хими­ ческим путем.

26. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Альдегиды и кетоны. Гомологический ряд альдегидов. Номен­ клатура. Строение альдегидов и кетонов. Омические свойства. Получешю альдегидов и кетонов.

Формальдегид и ацетальдегид как важнейшие представители класса альдегидов. Реакция поликонденсации. Получение фенолформальдегидной смолы.

Карбоновые кислоты. Гомологический ряд предельных одно­ основных кислот. Номенклатура. Строение карбоновых кислот. Химические свойства кислот. Получение.

Реакция этерификации. Понятие о сложных эфирах. Высшие жирные кислоты. Жиры, их строение.

'

Альдегиды и кетоны -это производные углеводородов, содержащие функциональную карбонильную группу СО {карбонил). В альдегидах карбонильная группа связана с ато­ мом водорода и одним радикалом, а в кетонах-с двумя радикалами. Общие'формулы альдегидов-и кетонов сле­ дующие:

217

Названия распространенных веществ этого класса:,.

Химические свойства альдегидов и кетонов обусловлены присутствием в них карбонильной группы СО: они легко вступают в реакции присоединения, окисления и конденса­ ции. В результате присоединения водорода на никелевом катализаторе к альдегидам образуются первичные спирты:

Реакция присоединения гидросульфита натрия исполь­ зуется для вьщеления и очистки альдегидов, так как продукт реакции малорастворим в’воде: _

(действием разбавленных кислот такие продукты превра­ щают в альдегиды).

Реакции окисления альдегидной группы с помощью ок­ сида серебра® или гидроксида меди(П) в присутствии гид­ рата аммиака являются качественными реакциями на альде­ гидную группу (реакцию с оксидом серебра называют реак­

218

Окисление альдегщов^ дро^ддт, лег^а.и под дейсп^ие^ других окислителей, частности*кислорода воздуха. Кетоны

сравнителшо,устойчивы ^окислению. гЭг/ Альдегиды способшл'участвовать в реакциях конденса­

ции. Так, коЕЙен^агдта фо^альдегийа с^фенолом протекает в две стадии. Вначале образуется.;промежуточньш продукт, являющийся фенолом:И. спиртом одновременно: :I ^ \

сй ^о и

+ Н- е Г -

фенол формальдегид

Затем промежуточный продукт реагирует с другой моле­ кулой фенола и в результате ^получается продукт; поликон­ денсации - фенолформалъдегидная смола:

Общим способом получения альдегидов и кетонов явля­ ется дегидрирование (окисление) спиртов. При дегидрирова­ нии первичных спиртов получают альдегиды, а при дегидри­ ровании вторичных спиртов-кетоны. Обычно дегидрирова­ ние протекает при нагревании (300 °С) над мелкораздробленной медью:

При окислении цервичных спиртов сильными окислите­ лями (перманганат калия, дихромат калия в кислотной среде) процесс трудно остановить на стадии получения аль­ дегидов (альдегиды легко окисляются до соответствующих кислот); более подходящим окислителем является оксид

219