Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органическая химия. Учебное пособие для СПО
.pdf
ktt,
→
+ 3Н2
бензол
б) изомеризация
СН3
│
ktt,
СН3─СН2─СН2─СН3
→
СН3─СН─СН3
бутан 2-метилпропан
в) алкилирование
СН3 СН3 СН3 СН
│ │ │ │
ktt,
СН3─СН─СН
+ СН3─С═ СН
3
2
→
СН3 ─С─СН2─СН─СН3
3
2-метилпропан 2-метилпропен │
СН3
2,2,4-триметилпентан
(изооктан)
Коксохимическое производство
Уголь – твердое горючее полезное ископаемое органического
происхождения.
Состав:
– свободный углерод (до 10 %);
– циклические органические соединения, содержащие С, Н, О, N, S;
– неорганические вещества (зола);
– вода.
Коксование – нагревание каменного угля (t≈1000 оС) без доступа
воздуха. При этом образуются:
– кокс (С – 96–98 %; зола – 2–4 %), используется в доменных печах;
– каменноугольная смола, используется для получения аромати-
ческих УВ;
51
– аммиачная вода (аммиак, соли аммония), используется для по-
лучения азотных удобрений;
– коксовый газ (Н2 – 60 %, СН4 – 25 %, СО – 5 %…), используется
в качестве топлива, химического сырья [2].
Задача 2.4. Составьте уравнения реакций расщепления С14Н30.
Решение
Крекинг – это расщепление углеводородов (УВ) нефти на УВ
с меньшим числом атомов углерода:
С14Н
30
→ С7Н
+ С7Н14
16
тетрадекан гептан гептен
C7Н
16
→
С4Н10 + С3Н6
гептан бутан пропен
C4Н
10
→
С2Н6 + С2Н4
бутан этан этен
Задача 2.5. Что такое коксование каменного угля и какие
продукты получаются при коксовании?
Решение
Это нагревание каменного угля (t≈1000 оС) без доступа воздуха.
При этом образуются кокс, каменноугольная смола, аммиачная вода,
коксовый газ.
Тренировочный тест
1. В отличие от непредельных углеводородов бензол:
1) имеет циклическую сопряженную π-электронную систему;
2) не имеет в своем составе атомов водорода;
3) представляет собой твердое вещество;
4) имеет одновременно все перечисленные выше признаки.
2. Формула гексахлорбензола имеет вид:
1) С6Н5Cl; 2) С6Н6Cl6; 3) С6Cl6; 4) С6Н13Cl.
52
3. Укажите гомолог бензола:
| |
1) 2) 3) С4Н9; 4) C≡CH
–CH
3
4. Укажите изомеры:
1) СH2–CН3; 2) СH=CH–CН3; 3) СН=CН2; 4)
│ │ │
–СН3 –СН
3
5. К заместителям первого рода не относится:
1) –С3Н7; 2) –NO2; 3) –OH; 4) –CH3.
6. Продуктом коксования каменного угля не является:
1) каменноугольная смола; 2) гудрон;
3) коксовый газ; 4) кокс.
7. Из перечисленных соединений – бензол, бутен-1, ацетилен –
при комнатной температуре в отсутствии катализатора бромную воду
обесцвечивают:
1) все соединения; 2) бензол и ацетилен;
3) бутен-1 и ацетилен; 4) не обесцвечивают все соединения.
8. В промышленности ароматические углеводороды получают:
1) из нефти; 2) из природного газа;
3) из остатков горных пород; 4) из торфа.
9. Назовите число возможных ароматических изомеров дихлор-
нитробензола, напишите их структурные формулы и дайте названия:
1) 4; 2) 5; 3) 6; 4) 7.
53
10. Назовите промежуточный продукт и составьте уравнения ре-
акций, протекающих по схеме: метан → Х→ бензол.
1) этилен; 2) ацетилен; 3) этан; 4) циклогексан.
11. Реакции протекают по схеме:
1,6-дибромгексан
)а
→
Х → бензол
)б
→
Y→ стирол.
Укажите неизвестные вещества и типы реакций:
1) а) циклогексан, дегалогенирование; б) этилбензол, алкилирование;
2) а) гексан, дегидрирование; б) метилбензол, алкилирование.
3) а) циклогексан, дегидрирование; б) толуол, гидрирование;
4) а) гексен, дегидрирование; б) циклогесан, дегидрирование.
12. В синтезе лекарственных веществ используются:
1) хлорбензол; 2) нитробензол;
3) бромбензол; 4) сульфобензол.
13. При нитровании 156 г бензола получили 210 г нитробензола.
Выход реакции составляет:
1) 117 %; 2) 85 %; 3) 49 %; 4) 100 %.
14. Из ацетилена объемом 3,36 л (н.у.) получен бензол объемом
2,5 мл. Определите массовую долю выхода продукта, если плотность
бензола равна 0,88 г/мл.
1) 83,6 %; 2) 56,4 %; 3) 40,6 %; 4) 100 %.
15. Из природного газа объемом 40 л (н.у.) получен хлорметан
массой 30,3 г. Определите объемную долю (%) метана в природном
газе, если массовая доля выхода хлорметана равна 40 % от
теоретически возможного.
1) 34,4; 2) 8,4; 3) 3,43; 4) 84.
Ответы: № 1 – 1; № 2 – 3; № 3 – 3; № 4 – 1.3; № 5 – 2; № 6 – 2;
№ 7 – 3; № 8 – 1; № 9 – 3; № 10 – 2; № 11 – 1; № 12 – 4; № 13 – 2;
№ 14 – 2; № 15 – 4.
54
Глава 3. КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
|
(пропаргиловый спирт)
3.1. СПИРТЫ
Спирты (алкоголи) – это производные углеводородов (УВ), содер-
жащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп ─ОН у
насыщенных атомов углерода: R─ОН, R─(ОН)m. R – углеводородный
радикал, m – число ОН-групп (определяет атомность спирта).
Спирты
Предельные (алканолы) Ароматические
СН3ОН-метанол СН2ОН
(метиловый спирт)
фенилметанол
(бензиловый спирт)
Непредельные
Алкенолы Алкинолы
СН2═СН─СН2ОН СН≡С─СН2ОН
пропен –2-ол-1 пропин-2-ол-1
(аллиловый спирт)
Атомность спиртов
Одноатомные Двухатомные Трехатомные
(олы) (диолы) (триолы)
С2Н5ОН – этанол СН2 – СН2 СН2 – СН – СН2
(этиловый спирт)
ОН ОН ОН ОН ОН
этандиол-1,2 пропантриол-1,2,3
(этиленгликоль) (глицерин)
55
Гомологический ряд спиртов представлен в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Предельные одноатомные спирты (алканолы) СnН
Гомологический ряд спиртов
Формула Название
Заместительная
Радикально-функциональная
номенклатура
СН3ОН
С2Н5ОН
С3Н7ОН
С4Н9ОН
С5Н11ОН
С6Н13ОН
С7Н15ОН
С8Н17ОН
С9Н19ОН
С10Н21ОН
Метанол
Этанол
Пропанол
Бутанол
Пентанол
Гексанол
Гептанол
Октанол
Нонанол
Деканол
Метиловый спирт
Этиловый спирт
Пропиловый спирт
Бутиловый спирт
Амиловый спирт
Гексиловый спирт
Гептиловый спирт
Октиловый спирт
Нониловый спирт
Дециловый спирт
ОН.
2n+1
номенклатура
Электронное строение
Н
↓ ..
R→Cδ+→Oδ-←Hδ+
↑ ¨
H
Атомы углерода в алканолах находятся в состоянии sp3-
гибридизации. Атом кислорода имеет частичный отрицательный
заряд δ. Полярность связи О─Н больше полярности связи С─О.
Однако она недостаточна для диссоциации ее на ионы Н+. Поэтому
спирты являются неэлектролитами [10].
Изомерия и номенклатура
Возможна изомерия:
– цепи;
– положения функциональной группы.
56
Например:
ОН
вторичный бутиловый спирт
С4Н9ОН
Изомерия цепи Изомерия положения
4
СН3─3СН2─2СН2─1СН2ОН ОН-группы
н-бутиловый спирт 4СН3─3СН3─2СН─1СН3
бутанол-1 (первичный спирт)
СН3
бутанол-2
3
СН3─2СН─ 1СН2ОН
изобутиловый спирт СН3
2-метилпропанол-1
(первичный спирт) СН3─С─СН
3
ОН
2-метилпропанол-2
третичный бутиловый спирт
Спирты изомерны простым эфирам.
Например:
С3Н8О
С3Н7ОН СН3─О─С2Н5
пропанол метилэтиловый эфир
Физические свойства
СН3ОН, С2Н5ОН,… С11Н23ОН С12Н25ОН, ….СnН
жидкости твердые вещества
(резкий запах) (без запаха)
Т
кип.
и Т
увеличиваются
пл.
Растворимость в воде уменьшается (высшие нерастворимы)
57
2n+1
ОН
Химические свойства
Для алканолов характерны реакции, которые протекают
с расщеплением связей О–Н, С–О, С–Н. Это реакции замещения,
отщепления, окисления.
Н
│
R─C ─ O ─ H
│
H
1. Реакции замещения:
а) взаимодействие с активными металлами с образованием
алкоголятов:
2С2Н5ОН + 2Na
→
2 С2Н5ОNa + Н2↑
этанолят натрия
Алкоголяты гидролизуются водой:
С2Н5ОNa + Н2О
→
С2Н5ОН + NaОН
б) реакция этерификации (взаимодействие с кислотами):
О O
\\ ||
С2Н5О Н + С─СН3
2
→←
CH3─C─O─C2H5 + H2O
конц.
SO
Ht,
4
/ этиловый эфир
HO уксусной кислоты
уксусная кислота (этилацетат)
(этановая)
СН3ОН + НОNО2
→
СН3─О─NO2 + Н2О
←
метиловый эфир азотной кислоты
(метилнитрат)
в) взаимодействие с галогеноводородами с образованием
галогеналканов:
+
Ht,
→
С2Н5 ОН + Н Br
←
C2H5Br + H2O
−
OHt,
бромэтан
58
г) взаимодействие с аммиаком с образованием аминов:
ОAlt,
32
С2Н5 ОН + Н NН2
→
С2Н5NH2 + H2O
этиламин
2. Реакции отщепления:
а) дегидратация (отщепление воды):
– межмолекулярная с образованием простых эфиров (R–O–R`):
С2Н5О Н + НО С2Н5
2
→
С2Н5─О─С2Н5 + Н2О
конц.
SO
Ht,
4
диэтиловый эфир
(этоксиэтан)
– внутримолекулярная с образованием алкенов:
Н Н
| |
Н─С─С─Н
Ht,
4
2
→
CН2═СН2 + Н2О
конц.
SO
этилен
Н ОН
Для вторичных и третичных спиртов по правилу Зайцева
СН3─СН─СН─СН
3
2
→
СН3─СН═СН─СН3 + Н2О
конц.
SO
Ht,
4
бутен -2
ОН Н
бутанол-2
б) дегидрирование:
– первичных спиртов с образованием альдегидов:
Н Н О
│ │ //
Cut,
Н─С─С─О─Н
→
СН3─С─Н + Н
2
│ │ этаналь
Н Н (ацетальдегид)
59
– вторичных спиртов с образованием кетонов:
CН3─С Н ─СН
3
Cut,
→
СН3─С─СН3 + Н
2
| ||
О–Н О
диметилкетон
пропанол-2 (ацетон)
– третичные спирты не дегидрируются.
3. Реакции окисления:
а) горение (полное окисление):
С2Н5ОН + 3О2
t
→
2СО2 + 3Н2О;
б) неполное окисление под действием окислителей (кислорода
воздуха в присутствии катализатора (Cu), KMnO4, K2Cr2O7 и т. д.):
Н О
│ //
Н─СН─О─ Н + [O] → Н─С─Н + Н2О
метиловый спирт метаналь
[O] – из окислителя.
СН3–СН2–СН–СН3 + [O] → СН3–СН2–С–СН3 + H2O
| ||
OH O
вторичный спирт кетон
Способы получения спиртов
1. Гидратация алкенов (по правилу Марковникова):
о
Н2С═СН2 + Н2О
POHС,300
43
→
СН3─СН2ОН
СН3─СН═СН2 + Н2О
Ht,
4
2
→
СН3─СН─СН3
конц.
SO
|
ОН
пропанол-2
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]