Малый органический практикум. Учебное пособие

Работа № 3

ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Цели и задачи: расширить представления о способах получения раз- личных производных, содержащих атомы галогенов, и изучить их свой- ства. Продолжитьформированиеуменийинавыковвработесхимическим оборудованием и химическими реактивами.

Реактивы: этанол, изопропанол, бутанол-1, бромбензол, четрыххло- ристый углерод, серная кислота (конц.), вода, хлорид натрия (тв.), бромид калия (тв.), йодид натрия (тв.), раствор брома в уксусной кислоте, раствор Люголя, хлороформ, 10%-ный раствор гидроксида натрия, 20%-ный рас- твор азотной кислоты, 1%-ный раствор нитрата серебра, 5%-ный раствор аммиака, 1%-ный раствор перманганата калия.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, держатель для проби- рок, изогнутая газоотводная трубка, стакан, спиртовка, спички, шпатель.

Опыт № 1. Получение галоидпроизводных спиртов

А) В пробирку наливают 2 мл этанола и 2 мл концентрированной серной кислоты. Смесь охлаждают в стакане с холодной водой и затем добавляют в нее 2 мл воды. Продолжая охлаждение, добавляют 1 г хло- рида натрия. Пробирку закрывают газоотводной трубкой, конец кото- рой погружают в пробирку с 1 мл воды. Пробирку-приемник помещают в стаканчик с водой. Реакционную смесь осторожно нагревают до ки- пения. Отгонку галоидпроизводного ведут до прекращения выделения тяжелых маслянистых капель, которые опускаются на дно пробирки. Сначала убираем пробирку-приемник, а затем прекращаем нагрев ре- акционной смеси.

Б) В пробирку наливают 2 мл изопропанола и 2 мл концентрированной серной кислоты. Смесь охлаждают в стакане с холодной водой и затем до- бавляют в нее 2 мл воды. Продолжая охлаждение, добавляют 1 г бромида калия. Пробирку закрывают газоотводной трубкой, конец которой погру- жают в пробирку с 1 мл воды. Пробирку-приемник помещают в стаканчик с водой. Реакционную смесь осторожно нагревают до кипения. Отгонку галоидпроизводного ведут до прекращения выделения тяжелых масляни- стых капель, которые опускаются на дно пробирки. Сначала убираем про- бирку-приемник, а затем прекращаем нагрев реакционной смеси.

11

Д. А. ШИПИЛОВ, Н. В. КУТЯШЕВА, С. Е. МОСЮРОВ, Г. И. КУРОЧКИНА. МАЛЫЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ

В) В пробирку наливают 2 мл бутанола-1 и 2 мл концентрированной серной кислоты. Смесь охлаждают в стакане с холодной водой и затем добавляют в нее 2 мл воды. Продолжая охлаждение, добавляют 1 г йо- дида натрия. Пробирку закрывают газоотводной трубкой, конец кото- рой погружают в пробирку с 1 мл воды. Пробирку-приемник помещают в стаканчик с водой. Реакционную смесь осторожно нагревают до ки- пения. Отгонку галоидпроизводного ведут до прекращения выделения тяжелых маслянистых капель, которые опускаются на дно пробирки. Сначала убираем пробирку-приемник, а затем прекращаем нагрев реак- ционной смеси.

Опыт № 2. Щелочной гидролиз бромбензола

В пробирку наливают 0,5 мл бромбензола и приливают 2 мл 10%- ного раствора гидроксида натрия. Содержимое перемешивают встряхи- ванием, а затем осторожно нагревают, не доводя до интенсивного ки- пения. Охлаждают в стакане с холодной водой, подкисляют 20%-ным раствором азотной кислоты и затем добавляют 1–2 капли 1%-ного рас- твора нитрата серебра.

Отметьте цвет получившегося осадка.

Опыт № 3. Получение йодоформа

В пробирку наливают 0,5 мл этилового спирта, 1,5 мл раствора Лю- голя (раствор I2 в KI) и 1,5 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия. Со- держимое пробирки осторожно нагревают, не доводя до кипения. После того, как появится смесь, пробирку охлаждают и наблюдают выпадение кристаллов йодоформа.

Отметьте цвет получившегося продукта.

Опыт № 4. Цветные реакции на хлороформ

А) Обнаружение галогенов в органических веществах (проба Бейль- штейна)

Медную проволоку, держа за пробку, прокалите в пламени горелки. Прокаленной считают проволоку тогда, когда она перестает изменять цвет пламени и на ее поверхности образуется черный налет оксида меди(II). Медную проволоку опускают в пробирку с хлороформом, выдерживают там 4–5 секунд и вновь вносят в пламя горелки.

Отметьте в наблюдениях цвет пламени горелки.

12

Работа № 3. ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Б) Взаимодействие хлороформа с раствором щелочи

В пробирку наливают 1 мл хлороформа и 3 мл 10%-ного раствора ги- дроксида натрия. Осторожно, при встряхивании эту смесь нагревают докипения, затемохлаждаютвстаканесхолоднойводой. Вэтихусловиях хлороформ гидролизуется до ионов хлора и муравьиной кислоты, которая в щелочной среде переходит в формиат натрия. Для обнаружения ионов хлора раствор подкисляют 20%-ным раствором азотной кислоты и добав- ляют несколько капель 1%-ного раствора нитрата серебра.

В) Окисление щелочного гидролизата хлороформа

Для этого повторяют опыт № 4 Б, получившийся гидролизат делят на две части. В пробирке приготовьте аммиачный раствор гидроксида се- ребра: к 3 мл 1%-ного раствора нитрата серебра по каплям прибавляйте 5%-ный раствор аммиака до тех пор, пока образующийся сначала осадок полностьюрастворится. Вэтупробиркуприлейтеоднуизприготовленных частей гидролизата. Содержимое пробирки аккуратно нагрейте на пламе- ни спиртовки. К другой части гидролизата добавьте несколько капель 1%- ногораствораперманганатакалия. Отметьтецветихарактеробразующих- ся в этих пробирках осадков.

Опыт № 5. Свойства четыреххлористого углерода

А) В пробирку наливают 1 мл четыреххлористого углерода и добавля- ют 1–2 капли подсолнечного масла. Смесь взбалтывают.

Что вы наблюдаете?

Б) В пробирку наливают 3–4 капли четыреххлористого углерода и 2 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия. Осторожно нагревают смесь до начинающегося кипения, затем охлаждают, подкисляют 20%- ным раствором азотной кислоты и добавляют несколько капель 1%-ного раствора нитрата серебра.

Что вы наблюдаете?

Опыт № 6. Получение вицинальных дигалогенпроизводных

В пробирку наливают 0,5 мл стирола и при постоянном встряхивании покапледобавляютрастворбромавуксуснойкислотедотехпор, покапо- следняя капля не перестанет обесцвечиваться.

13

Работа № 4

СПИРТЫ

Цели и задачи: изучить опытным путем свойства одноатомных пре- дельных и непредельных спиртов и многоатомных. Уметь объяснять свой- ства спиртов, исходя из характера их строения.

Реактивы: этиловый спирт, изопропиловый спирт, трет-бутиловый спирт, этиленгликоль, глицерин, аллиловый спирт, реактив Лукаса, натрий (мет.), 10%-ный раствор серной кислоты, бихромат калия (тв.), бромная вода, 1%-ный раствор перманганат калия, 10%-ный раствор карбоната на- трия, 2%-ный раствор сульфата меди(II), 10%-ный раствор гидроксида на- трия, вода.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, медная проволока, шпатель, держатель для пробирок, спиртовка, спички, изогнутая газоот- водная трубка, пинцет, скальпель.

Опыт № 1. Взаимодействие спиртов с реактивом Лукаса – каче- ственное определение первичных, вторичных и третичных спиртов

Втрисухиепробиркиналиваютпо0,5 млспиртов: первичного, вторич- ного и третичного. Затем в каждую пробирку добавляют по 1,5 мл реакти- ва Лукаса (раствор хлорида цинка в концентрированной соляной кислоте), перемешиваютаккуратнымвстряхиваниемсодержимоепробирокиостав- ляют стоять на 3–4 минуты.

Какие изменения происходят в пробирках с первичным, вторичным и третичным спиртами?

Опыт № 2. Образование этилата натрия

В пробирку наливают 2 мл этилового спирта и добавляют маленький кусочек металлического натрия.

Напишите соответствующее уравнение реакции.

Опыт № 3. Высаливание этилового спирта из водного раствора

В пробирку наливают 1 мл этанола и добавляют такое же количество воды. Реакционную смесь охлаждают и затем добавляют 1 г карбоната ка- лия (порошкообразный). Энергично встряхивают содержимое пробирки и оставляют на некоторое время.

Через какое время вы наблюдаете расслоение жидкой фазы в про- бирке?

14

РАБОТА № 4. СПИРТЫ

Опыт № 4. Окисление спиртов

А) Окисление этилового спирта бихроматом калия

Впробирку на кончике шпателя насыпают бихромат калия, приливают 0,5 мл10%-ного растворасернойкислотыипостепеннопривстряхивании добавляют 1 мл этилового спирта. Пробирку закрывают изогнутой газоот- водной трубкой, конец которой опущен в пробирку с водой. Реакционную смесьаккуратнонагревают. Сначала убираем пробирку-приемник, азатем прекращаем нагрев реакционной смеси!

Что вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции, соответствующее этому процессу, учитывая, что спирт окислился до альдегида. Подберите коэффициенты.

Б) Окисление этилового спирта оксидом меди(II)

Впробирку налейте 1,0–1,5 мл этилового спирта. Медную проволоку нагревают в пламени горелки до образования на ее поверхности черного налета оксида меди(II). Раскаленную докрасна проволоку опускают в под- готовленнуюпробирку. Этуоперациюповторяютнесколькораз. Уксусный альдегид в небольших концентрациях пахнет зелеными яблоками.

Напишите соответствующее уравнение реакции.

Опыт № 5. Получение этилнитрита

В 4 мл воды растворяем 2 г нитрита натрия и добавляем 3 мл этило- вого спирта. Эту смесь охлаждаем в стакане с холодной водой. По каплям и при аккуратном взбалтывании добавляем 15%-ный раствор соляной кис- лоты, получаемыйэтилнитритотделяетсяввидеверхнегожелтоватогослоя.

Опыт № 6. Свойства многоатомных спиртов

А) Получение гликолята меди(II) и глицерата меди(II)

Вдве пробирки налейте по 3 капли 2%-ного раствора сульфата меди(II)

и2 капли 10%-ного раствора гидроксида натрия. К образовавшемуся осад- ку гидроксида меди(II) прилейте несколько капель этиленгликоля в первую пробирку и такое же количество капель глицерина во вторую пробирку.

Что вы наблюдаете? Напишите уравнения данных реакций с учетом того, что образуются комплексные соединения – гликолят меди и гли- церат меди.

Б) Окисление глицерина бихроматом калия

Впробиркунакончикешпателянасыпаютбихроматакалия, приливают 0,5 мл10%-ного растворасернойкислотыипостепенно привстряхивании

15

Д. А. ШИПИЛОВ, Н. В. КУТЯШЕВА, С. Е. МОСЮРОВ, Г. И. КУРОЧКИНА. МАЛЫЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ

добавляют 1 мл глицерина. Пробирку закрывают изогнутой газоотводной трубкой, конец которой опущен в пробирку с водой. Смесь осторожно на- гревают. Сначала убираем пробирку-приемник, а затем прекращаем на- грев реакционной смеси!

Что вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции окисления глицери- на в глицериновый альдегид. Подберите коэффициенты.

Опыт № 7. Дегидратация глицерина

В пробирку насыпьте слой гидросульфита натрия высотой 1 см и смо- чите его 3 каплями глицерина. Нагрейте пробирку до выделения газо- образного вещества. (Нюхать не надо, так как вещество обладает едким запахом).

Напишите уравнение реакции и подберите коэффициенты.

Опыт № 8. Свойства непредельных спиртов

А) Обнаружение двойной связи в аллиловом спирте (реакция Вагнера)

Впробирку налейте 5 мл воды и 1 мл аллилового спирта. Затем до- бавьтенесколькокапель2%-ногораствораперманганатакалияи10%-ного раствора карбоната натрия.

Как изменилась окраска раствора? Напишите уравнение реакции окис- ления аллилового спирта по двойной связи.

Б) Обнаружение двойной связи в аллиловом спирте бромной водой

Впробирку налейте 1 мл аллилового спирта и при встряхивании до- бавьте несколько капель бромной воды.

Что вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

16

Работа № 5

ФЕНОЛЫ

Цели и задачи: изучить некоторые свойства фенолов, умение с помо- щью качественных реакций различать фенолы. На примере фенола рас- смотреть механизм реакции электрофильного замещения.

Реактивы: 2%-ный раствор фенола, 2%-ный раствор м-крезола, 2%- ный раствор п-крезола, 2%-ный раствор пирокатехина, 2%-ный раствор резорцина, 2%-ный раствор гидрохинона, 2%-ный раствор пирогалло- ла, 3%-ный раствор хлорида железа(III), бромная вода, 2%-ный раствор гидроксида натрия, карбонат натрия (тв.), гидрокарбонат натрия (тв.).

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, шпатель, универсаль- ная индикаторная бумага.

Опыт № 1. Образование фенолятов натрия

А) Впробиркуналейте5–6 капель2%-ногорастворафенола. Однукап- лю раствора фенола капните на полоску универсальной индикаторной бу- маги. Какому значению рH соответствует данный раствор? Затем по ка- плям добавьте в пробирку 2%-ный раствор гидроксида натрия.

Определите еще раз рH реакционной массы раствора. Напишите урав- нение реакции.

Б) В две пробирки налейте по 1 мл 2%-ного раствора фенола и до- бавьте на кончике шпателя в первую пробирку кристаллический карбо- нат натрия, а во вторую такое же количество кристаллического гидро- карбоната натрия.

Что вы наблюдаете в каждой из пробирок? Какой вывод можно сделать из этого опыта? Напишите соответствующие уравнения реакций.

Опыт № 2. Реакция электрофильного замещения в фенолах

В пробирку налейте 1 мл 2%-ного растворафенола и при встряхивании по каплям прибавляйте бромную воду.

Что вы наблюдаете в процессе этой реакции? Напишите уравнение ре- акции бромирования фенола.

Опыт № 3. Окисление фенола

В пробирку налейте 2 мл 2%-ного раствора фенола, добавьте 0,5 мл 5%-ного раствора карбоната натрия и 0,5 мл 1%-ного раствора перман- ганата калия.

Какиеизмененияврастворевынаблюдаете? Принаписанииуравнения реакции среда будет нейтральной.

17

Д. А. ШИПИЛОВ, Н. В. КУТЯШЕВА, С. Е. МОСЮРОВ, Г. И. КУРОЧКИНА. МАЛЫЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ

Опыт № 4. Качественные реакции одноатомных фенолов

Фенолы дают с хлоридом железа(III) интенсивно окрашенные ком- плексные соли.

В три пробирки налейте растворы одноатомных фенолов: в первую – раствор 2%-ного фенола, во вторую – 2%-ный раствор м-крезола, в тре- тью – 2%-ный раствор п-крезола. В каждую пробирку капните по одной капле 3%-ного раствора хлорида железа (III). Появляется интенсивное окрашивание: для фенола – фиолетовое, для м-крезола – красно-фиолето- вое, для п-крезола – темно-синее.

Если вам трудно определить оттенок раствора, то разбавьте его водой.

Опыт № 5. Качественные реакции двухатомных фенолов

А) Вчетырепробиркиналейтерастворыдвухатомныхфенолов, азатем добавьте по 1 капле 3%-ного раствора хлорида железа(III). Раствор пиро- катехина окрашивается в изумрудно-зеленый цвет, резорцина – в фиолето- вый, гидрохинона – в синий, а пирогаллола – в буро-красный.

Наблюдения запишите в тетрадь.

Б) Полученные окрашенные растворы разделите на две части. К одной части всех растворов добавьте пропиловый спирт, а в другой – 2%-ный раствор гидроксида натрия.

Объясните причину исчезновения окраски растворов при взаимодей- ствии со спиртом и гидроксидом натрия.

18

Работа № 6

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Цели и задачи: на лабораторных опытах научиться ставить экспе- рименты по окислению альдегидов и на примере формальдегида и аце- тальдегида изучить основные свойства этого класса соединений. Познако- миться с характерными реакциями на альдегиды и кетоны.

Реактивы: параформ, ацетон, фуксинсернистая кислота, бензальде- гид, 10%-ный раствор гидроксида натрия, 10%-ный раствор формальде- гида, 10%-ный раствор уксусного альдегида, 0,5%-ный раствор резор- цина, 2%-ный раствор нитропруссида натрия, 1%-ный раствор нитрата серебра, 5%-ный раствор аммиака, 2%-ный раствор сульфата меди(II), серная кислота (конц.), раствор гидросульфита натрия (насыщ.), этанол, гидроксид калия (конц.), 1%-ный раствор перманганата калия, пипери- дин, 2,4-динитрофенилгидразин.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, держатель для проби- рок, плитка, водяная баня, изогнутые трубки, резиновые пробки, пипетки, стеклянная палочка.

Опыт № 1. Некоторые цветные реакции на альдегиды

А) Реакция альдегидов с фуксинсернистой кислотой

Вдве пробирки налейте по 1 мл фуксинсернистой кислоты. В первую пробирку добавьте 3–4 капли 10%-ного раствора формальдегида, во вто- рую – 3–4 капли 10%-ного раствора уксусного альдегида. Через 1–2 мину- ты растворы приобретают специфическое окрашивание.

Внаблюдениях отметьте цвет растворов.

Б) Качественная реакция на формальдегид

Налейте в пробирку 1,5 мл 0,5%-ного раствора резорцина и 0,5 мл 10%-ного раствора формальдегида. Пипеткой осторожно по стенке до- бавьте 5–6 капель концентрированной серной кислоты.

На границе раздела двух жидкостей появляется кольцо. В наблюдениях отметьте цвет кольца.

В) Качественная реакция на уксусный альдегид

Впробирку налейте 5 мл 0,5%-ного раствора нитропруссида натрия

идобавьте сначала 0,5 мл 10%-ного раствора уксусного альдегида, а затем 0,3 мл пиперидина. Аккуратно встряхните пробирку.

Какой цвет раствора вы наблюдаете?

19

Д. А. ШИПИЛОВ, Н. В. КУТЯШЕВА, С. Е. МОСЮРОВ, Г. И. КУРОЧКИНА. МАЛЫЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ

Опыт № 2. Цветная реакция на ацетон

В пробирку налейте 0,5 мл 0,5%-ного раствора нитропруссида натрия Na2[Fe(CN)5NO], 0,5 мл ацетона и 0,5 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия.

Какие переходы цветов раствора вы наблюдали по ходу реакции?

Опыт № 3. Реакция присоединения по карбонильной группе ацетона

В пробирку налейте 3 мл насыщенного раствора гидросульфита на- трия и при энергичном встряхивании добавьте 1 мл ацетона. Смесь слегка разогревается. При охлаждении ее холодной водой выпадает кристаллический осадок. Если сразу осадок не появляется, то кри- сталлизацию можно вызвать затиранием раствора стеклянной палоч- кой. Для этого пробирку лучше наклонить под углом 45° и осторожно, чтобы не разбить дно пробирки, затирать стеклянной палочкой рас- твор, при этом вы должны слышать специфический звук трущихся друг о друга стеклянных частей.

Напишите реакцию взаимодействия гидросульфита натрия с ацетоном.

Опыт № 4. Реакции окисления альдегидов

А) Окислениеаммиачнымрастворомгидроксидасеребра(реакция«се- ребряного зеркала»)

Впробиркеприготовьтеаммиачныйрастворгидроксидасеребра: к3 мл 1%-ного раствора нитрата серебра по каплям прибавляйте 5%-ный рас- твор аммиака до тех пор, пока образующийся сначала осадок полностью растворится. Избыток аммиака снижает чувствительность этой реакции. Приблизительно половину полученного раствораперелейтев другуюпро- бирку. В первую пробирку добавьте 3–5 капель 10%-ного раствора фор- мальдегида, а во вторую – 3–5 капель 10%-ного раствора уксусного альде- гида. Не взбалтывая, растворы поставьте в водяную баню с температурой водывней60–70 °Снанесколькоминут. Настенкахпробиркипостепенно выделяется слой серебра в виде зеркальной поверхности, иногда же сере- бро выделяется в виде темного осадка.

Напишите уравнения реакций образования аммиачного раствора ги- дроксида серебра и окисления им формальдегида до муравьиной кислоты, а уксусного альдегида – до уксусной кислоты.

20