Малый органический практикум. Учебное пособие

Работа № 6. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Б) Окисление формальдегида гидроксидом меди (II)

В пробирку налейте 2 мл 10%-ного раствора формальдегида, 2 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и, встряхивая, по каплям добав- ляйте 2%-ный раствор сульфата меди(II) до появления неисчезающей взвеси. Нагревайте верхнюю часть жидкости до начинающегося кипе- ния. Нижняя часть пробирки будет эталоном сравнения.

Какие изменения в цвете раствора вы наблюдали? Напишите уравне- ние окисления формальдегида гидроксидом меди(II) при нагревании в му- равьиную кислоту. Расставьте коэффициенты.

Опыт № 5. Окисление бензальдегида

А) В пробирку наливают аммиачный раствор оксида серебра (приго- товление раствора см. опыт № 4 А) и добавляют 1–2 капли бензальдегида. Нагревают на водяной бане.

Отметьте происходящие в пробирке изменения.

Б) В пробирку наливают 2–3 мл 1%-ного раствора перманганата ка- лия и добавляют 2–3 капли бензальдегида, нагревают на водяной бане не- сколько минут. После чего добавляют 2–3 капли этилового спирта.

Что указывает на прохождение реакции окисления в данном растворе?

Опыт № 6. Некоторые свойства бензальдегида

А) Реакция со спиртом

Смешивают 1 мл концентрированного раствора гидроксида калия, 4 мл этилового спирта и после перемешивания добавляют 1 мл бензальдегида. Смесь разогревается, и ее охлаждают в стакане с холодной водой.

Какого цвета выпадает осадок?

Б) Реакция с гидросульфитом натрия

В пробирке смешивают 2 мл водно-спиртового раствора гидросульфи- та натрия с 0,5 мл бензальдегида. Пробирку закрывают пробкой, содержи- мое интенсивно перемешивают.

Что вы наблюдаете?

В) Реакция с сернокислым 2,4-динитрофенилгидразином

К0,5 млбензальдегида, растворенногов5 млэтилового спирта, прили- вают 3 мл раствора 2,4-динитрофенилгидразина в серной кислоте. Смесь аккуратно кипятят 3–5 минут до образования осадка.

21

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

Опыт № 7. Деполимеризация параформальдегида

В пробирку насыпьте немного параформальдегида и добавьте 1 мл концентрированного раствора серной кислоты. Пробирку закрой- те пробкой с изогнутой газоотводной трубкой, конец которой опущен в другую пробирку с холодной водой. При нагревании параформальде- гид деполимеризуется: образующийся формальдегид отгоняется в про- бирку с водой.

На основании ранее проделанных опытов докажите образование фор- мальдегида в результате реакции деполимеризации.

22

Работа № 7

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Цели и задачи: изучить опытным путем свойства моно- и дикарбоно- вых кислот. Продолжить формирование умений и навыков работы в хими- ческой лаборатории.

Реактивы: муравьиная кислота, олеиновая кислота, малоно- вая кислота, молочная кислота, уксусная кислота, магний (мет.), ок- сид меди(II), карбонат кальция (тв.), бромная вода, известковая вода, 10%-ный раствор уксусной кислоты, 10%-ный раствор серной кислоты, 1%-ный раствор перманганата калия, 5%-ный раствор карбоната натрия, 2%-ный раствор хлорида кальция, 2%-ный раствор щавелевой кисло- ты, 2%-ный раствор гидроксида калия, серная кислота (конц.), фуксин- сернистая кислота, 2%-ный раствор фенола, 3%-ный раствор хлорида железа(III), 5%-ный раствор сульфата меди(II), 10%-ный раствор гидрок- сида натрия, 5%-ный раствор винной кислоты, 30%-ный раствор смешан- ной натриево-калиевой соли винной кислоты.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, спиртовка, спички, держатель для пробирок, шпатель, пробки для пробирок, кипелки, изогну- тая газоотводная трубка.

Опыт № 1. Некоторые свойства уксусной кислоты

А) Взаимодействие с магнием

Налейте в пробирку 1 мл 10%-ного раствора уксусной кислоты и до- бавьте на кончике шпателя металлический магний.

Что вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Б) Взаимодействие с оксидом меди(II)

Налейте в пробирку 1 мл 10%-ного раствора уксусной кислоты и до- бавьтенакончикешпателяпорошококсидамеди(II). Пробиркуосторожно нагревайте. Обратите внимание на цвет раствора.

Как вы объясните изменение цвета раствора? Напишите уравнение реакции.

В) Взаимодействие с солями

Поместите в пробирку маленький кусочек мела и прилейте к нему 10%-ный раствор уксусной кислоты.

Что вы наблюдаете? Какая из кислот сильнее: угольная или уксусная? Будет ли уксусная кислота реагировать с растворами сульфата натрия и хлорида натрия?

23

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

Опыт № 2. Отличительные химические свойства муравьиной и уксусной кислот

А) В 2 пробирки налейте по 1 мл 10%-ных растворов муравьиной и ук- сусной кислот. В каждую пробирку прилейте по 2–3 капли раствора сер- ной кислоты и 0,5 мл 1%-ного раствора перманганата калия. Пробирки осторожно нагрейте в пламени спиртовки.

В какой пробирке происходят изменения? Дайте объяснение наблюдае- мому явлению. Напишите уравнение реакции и подберите коэффициенты.

Б) В 2 пробирки налейте по 1 мл 10%-ных растворов муравьиной и ук- сусной кислот и добавьте 0,5 мл бромной воды. Осторожно взболтайте пробирки.

Что вы наблюдаете? Как вы объясните данный результат?

Опыт № 3. Свойства олеиновой кислоты

А) Реакция олеиновой кислоты с бромной водой

Впробирку налейте 1 мл олеиновой кислоты и 0,5 мл бромной воды. Энергично взболтайте содержимое пробирки.

Что происходит? Напишите уравнение реакции.

Б) Окисление олеиновой кислоты перманганатом калия

Впробирки налейте 0,5 мл 1%-ного раствора перманганата калия, 0,5 мл 5%-ного раствора карбоната натрия и 1 мл олеиновой кислоты. Смесь энергично перемешайте.

Отметьте изменения, происходящие с реакционной смесью. Напишите уравнение реакции и подберите коэффициенты.

Опыт № 4. Некоторые химические свойства щавелевой кислоты

А) Впробиркуналейте1 мл2%-ногорастворахлористогокальцияита- кое же количество 2%-ного раствора щавелевой кислоты.

Что вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Б) В пробирку налейте 1 мл 2%-ного раствора щавелевой кислоты и по каплям прибавляйте 2%-ный раствор гидроксида калия.

Какие изменения в гомогенности раствора вы наблюдали по мере при- капывания щелочи? Напишите соответствующие уравнения реакций.

Опыт № 5. Декарбоксилирование малоновой кислоты

В пробирку вносят около 0,5 г малоновой кислоты и закрывают ее пробкой с изогнутой газоотводной трубкой, конец которой опущен в про- бирку с известковой водой. Пробирку нагревают.

Что вы наблюдаете при термическом разложении этой кислоты. Напи- шите уравнения реакции.

24

Работа № 7. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Опыт № 6. Свойства молочной кислоты

А) К 4 мл 2%-ного раствора фенола добавляют несколько капель 3%-ногорастворахлоридажелеза(III). Содержимоепробиркиделятнадве части. В одну пробирку приливают 0,5 мл молочной кислоты, а в другую – 0,5 мл уксусной кислоты.

Отметьте цвет, который получился в пробирке с α-оксикислотой.

Б) В пробирку наливают 0,5 мл молочной кислоты и 1 мл серной кислоты (конц.) и закрывают пробкой с газоотводной трубкой. Содер- жимое пробирки нагревают до кипения, и чтобы оно проходило равно- мерно, в пробирку кладут 1–2 кусочка кипелок (битый фарфор). Вы- деляющийся газ пропускают через раствор с 2–3 мл фуксинсернистой кислоты.

На что указывает изменение цвета фуксинсернистой кислоты? В) Окисление перманганатом калия в кислой среде

В пробирку налейте 0,5 мл молочной кислоты, 0,5 мл 10%-ный раствор серной кислоты и 1 мл 1%-ного раствора перманганата калия. Смесь осто- рожно нагрейте.

Что вы наблюдаете? Напишите соответствующее уравнение реакции.

Опыт № 7. Получение кальциевой соли винной кислоты

В пробирку наливают 1 мл 5%-ного раствора винной кислоты, затем добавляют небольшое количество 2%-ного раствора хлорида кальция.

Напишите соответствующее уравнение реакции.

Опыт № 8. Образование комплексных соединений

А) Комплексное соединение на основе винной кислоты

К4 мл 5%-ного раствора сульфата меди(II) добавляют 2–3 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия. Образовавшийся голубой осадок делим на две пробирки. В первую пробирку добавляем 1–2 мл 5%-ного раствора винной кислоты. Содержимое пробирки перемешивают встря- хиванием.

Б) Комплексное соединение на основе смешанной натриево-калиевой соли винной кислоты

Ксодержимому второй пробирки прилейте 30%-ный раствор смешан- ной натриево-калиевой соли винной кислоты. Содержимое пробирки пе- ремешивают встряхиванием.

Какие изменения произошли в пробирках с осадками? Напишите соот- ветствующие уравнения реакции.

25

Работа № 8

АМИНЫ

Цели и задачи: изучить методы получения некоторых алифатических аминов. Изучить некоторые химические свойства алифатических и арома- тических аминов. Отметить их характерные свойства.

Реактивы: ацетамид, анилин, вода, уксусный ангидрид, бензальде- гид, этанол, гидрохлорид триметиламина, бромнаявода, 3%-ный раствор хлорида железа(III), 5%-ный раствор сульфата меди(II), 5%-ный раствор гидроксида натрия, 10%-ный раствор серной кислоты, хромовая смесь, соляная кислота (конц.), уксусная кислота (лед.), 10%-ный раствор ни- трита натрия, диэтиламин, пикриновая кислота (насыщенный раствор), натронная известь.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, шпатель, изогну- тая газоотводная трубка, лакмусовая бумага, стеклянная палочка, штатив с лапкой, стакан, пробки для пробирок.

Опыт № 1. Получение метиламина из ацетамида и его свойства

А) В пробирку вносят на кончике шпателя ацетамид и 0,5 мл бромной воды. Смесь охлаждают в стакане с холодной водой, а затем по каплям при- ливают 10%-ный раствор гидроксида натрия до обесцвечивания раствора брома и добавляют еще 2–3 капли раствора гидроксида натрия. Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой и выделяющийся амин пропу- скаютвпробиркусхолоднойводой. Спомощьюуниверсальнойиндикатор- ной бумаги проверяют рН среды в полученном растворе метиламина.

Б) Кполученномурастворувопыте№1 Априлейте1 мл10%-ногорас- твора нитрита натрия и несколько капель уксусной кислоты (лед.).

Какие изменения вы наблюдаете в реакционном растворе?

Опыт № 2. Получение триметиламина и его свойства

А) В сухую пробирку помещают примерно 0,5 г гидрохлорида триме- тиламина и 1 г натронной извести. Смесь тщательно перемешивают, про- бирку закрывают пробкой с изогнутой газоотводной трубкой. Реакцион- ную смесь нагревают. К отверстию трубки поднесите влажную красную лакмусовую бумагу.

Что вы наблюдаете?

26

Работа № 8. АМИНЫ

Б) К газоотводной трубке, из которой выделяется газообразный амин, поднесите стеклянную палочку, смоченную концентрированной соляной кислотой.

Что вы наблюдаете? Объясните полученный результат.

Опыт № 3. Качественные реакции на амины

А) В пробирку наливают 2 мл 3 %-ного раствора хлорида железа(III)

ичерез раствор пропускают газообразный амин, получаемый в опыте № 1 А.

Отметьте цвет выпавшего осадка.

Б) В пробирку наливают 2 мл 5 %-ного раствора сульфата меди(II)

итакже через него пропускают амин, выделяющийся в опыте № 1 А. Отметьте изменения, происходящие в пробирке с раствором сульфата

меди (II).

Опыт № 4. Растворимость анилина и его солей в воде

К 5–6 каплям анилина прилейте 3 мл воды, тщательно перемешай- те, получив эмульсию анилина в воде. Полученную эмульсию разделите на две пробирки. К одной части по каплям и при встряхивании добавьте концентрированную соляную кислоту. Во вторую пробирку с эмульсией анилина прибавьте по каплям 10%-ный раствор серной кислоты. Встрях- ните содержимое пробирки и охладите в стакане с холодной водой до об- разования белого труднорастворимого в воде осадка.

На основании проделанных опытов сделайте вывод о кислотно-основ- ных свойствах анилина.

Опыт № 5. Взаимодействие анилина с бромной водой

Получите эмульсию анилина, как предложено в опыте № 4. К получив- шейся эмульсии добавьте по каплям при перемешивании бромную воду.

Что вы наблюдали? Напишите уравнение реакции.

Опыт № 6. Ацилирование анилина

В пробирку налейте 0,5 мл анилина и 1,5 мл воды. Перемешайте со- держимое пробирки встряхиванием. К полученной смеси добавьте 0,5 мл уксусного ангидрида. Пробирку закройте пробкой и сильно встрях- ните, а затем охладите водой. Выпадает осадок ацетанилида.

Напишите уравнение реакции и механизм ее протекания.

27

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

Опыт № 7. Окисление анилина

В пробирку налейте 1 мл воды и добавьте 3–4 капли анилина. Переме- шайте, а затем прилейте 2 мл хромовой смеси.

Что происходит с окраской раствора? Как она изменяется?

Опыт № 8. Образование шиффовых оснований

В пробирку налейте 0,5 мл бензальдегида и 0,5 мл анилина. К получен- ной смеси добавьте 2 капли этанола. Пробирку закройте пробкой и сильно встряхните. Для ускорения реакции пробирку охладите в стакане с водой.

Отметьте цвет осадка бензальанилина. Напишите уравнение реакции.

Опыт № 9. Реакция аминов с пикриновой кислотой

В пробирку налейте 1,5 мл насыщенного водного раствора пикриновой кислоты и добавьте 0,5 мл диэтиламина.

Напишите уравнение реакции.

28

Работа № 9

ИДЕНТИФИКАЦИЯ НЕИЗВЕСТНЫХ ВЕЩЕСТВ

Цели и задачи: составить таблицу качественных реакций на изучае- мые в малом практикуме классы органических соединений. Выполнить экспериментальную задачу по распознаванию органических соединений на основе полученных знаний по органической химии и закрепленных экспериментально в данном практикуме.

Реактивы: этиленгликоль, этанол, изопропанол, трет-бутанол, алли- ловый спирт, фенол, ацетон, раствор формальдегида, раствор уксусного альдегида, бензальдегид, уксусная кислота, муравьиная кислота, олеино- вая кислота, молочная кислот, винная кислота, хлороформ, четыреххлори- стый углерод, диэтиламин, триэтиламин, анилин.

Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, шпатель, изогну- тая газоотводная трубка, лакмусовая бумага, стеклянная палочка, штатив с лапкой, стакан, пробки для пробирок.

Для выполнения задания необходимо определить, к какому классу ве- ществ относятся выданные вам вещества. С помощью качественных ре- акций определяют функциональные группы, входящие в состав вещества, и таким образом устанавливают класс исследуемого соединения.

Опыт № 1. Качественная реакция на кратные углерод-углерод- ные связи

Углеводороды, спирты, альдегиды могут содержать двойные, тройные связи. Дляихопределенияпроводятреакциюсбромнойводой. Придобав- лении бромной воды исчезновение ее окраски свидетельствует о наличии кратной связи в веществе.

В слабощелочной среде при действии перманганата калия так- же происходит обесцвечивание раствора и образование осадка оксида марганца(IV). Для этого в пробирку наливают вещество, если оно жид- кое, или делают раствор твердого вещества и затем добавляют 1%-ный раствор перманганата калия и 5%-ный раствор карбоната натрия. Исчез- новение малиново-фиолетовой окраски и образование осадка свидетель- ствует о наличии кратной связи.

29

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

Однако не следует забывать, что альдегиды, многоатомные спирты и ароматические амины могут окисляться раствором перманганата калия, но окисление протекает в большинстве случаев значительно медленнее, чем в случае реакции по кратной связи.

Опыт № 2. Обнаружение ароматических систем

Ароматические соединения в отличие от алифатических способны лег- ко вступать в реакцию замещения, образуя часто окрашенные соединения. Для этого подходит реакция алкилирования.

Алкилирование хлороформом в присутствии хлорида алюминия

К 2 мл сухого хлороформа прибавляют 0,1 г (0,1 мл) исследуемо- го вещества. Тщательно перемешав содержимое, пробирку наклоняют, чтобы смочить ее стенки веществом. Затем осторожно добавляют 0,5 г безводного хлорида алюминия (часть его должна остаться на стенках пробирки выше уровня жидкости). Окрашивание раствора и безводно- го хлорида алюминия в интенсивный оранжевый или красный цвет ука- зывает на ароматичность соединения.

Опыт № 3. Обнаружение галогенов в органических веществах

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). Меднуюпроволокуопускаютвсклянкусвеществомна4–5 секундивновь вносят в пламя горелки. Изменение цвета пламени свидетельствует о на- личии в веществе галогена. Реакция с раствором нитрата серебра укажет на характер галогена.

Опыт № 4. Обнаружение серы в органических веществах

Растворите вещество в воде и прилейте 1 мл раствора щелочи. Добавь- те 1–2 капли уксуснокислого свинца. Осторожно нагревайте реакционную смесь, не доводя ее до кипения. Появление черного осадка свидетельству- ет о наличии серы в образце.

Опыт № 5. Обнаружение азота в органических веществах

Для обнаружения азота в веществе небольшое его количество смеши- вают с двойным количеством натронной извести. Смесь нагревают в пла- мени спиртовки и вносят (не касаясь стенок пробирки) влажную красную

30