ХИМИЯ НЕФТИ И ГАЗА для студентов

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

80

3.С галогенангидридами кислот феноляты образуют сложные эфиры:

4.С хлоридом железа ( ) FeCl3 фенол дает комплексные соединения с фиолетовым окрашиванием. Реакция используется как качественная при определении фенолов:

Кроме того, для фенолов характерны реакции замещения

(сульфирования, нитрования, галогенирования) в ароматическом кольце, при этом группа ОН проявляет себя как очень активный заместитель первого рода,

иэти реакции замещения для фенола проходят намного легче, чем для бензола.

1.Так, при действии на фенол бромной воды идет замещение сразу трех атомов водорода при углеродных атомах ароматического кольца на бром, и

образуется 2,4,6-трибромфенол:

2. При сульфировании фенола получают орто- и пара-фенолсульфокислоты:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

81

3. Нитрование фенола идет уже при действии разбавленной азотной кислоты.

Получается смесь орто- и пара-нитрофенолов:

4. В присутствии кислых катализаторов фенол вступает в реакцию поликонденсации с формальдегидом:

По такой схеме в промышленности получают фенол-формальдегидные смолы.

2.4.3. Карбоновые кислоты и их производные

Карбоновые кислоты - это производные углеводородов, в молекулах которых содержится карбоксильная группа:

О -С ОН

Общая формула одноосновных кислот CnH2n+1COOH. Простейшие представители предельных одноосновных кислот:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

					82
					О
			H-С		муравьиная кислота , метановая кислота
					ОН
					О
			СH	-С	уксусная кислота, этановая кислота
			3		ОН
					О
	СH	-СН		-С	пропионовая кислота, пропановая кислота
	3		2		ОН
					О
СH	-СН	-СН		-С	масляная кислота, бутановая кислота
3	2		2
					ОН
					О
	СH		-СН-С		изомасляная кислота, 2-метилпропановая кислота
	3				ОН
			СН
				3

Карбоновые кислоты содержатся в нефтях в количестве от десятых долей процента до 3%. В нефтях найдены карбоновые кислоты с алифатическими радикалами (CH3-, СН3-СН2- и т.д. до 24 атомов углерода в молекуле), с

нафтеновыми и ароматическими радикалами.

Нефтяные кислоты выделяют из нефтей и далее используют для получения мыла, антисептиков, наполнителей для взрывчатки. В

промышленности кислоты получают также окислением высокомолекулярных парафиновых углеводородов, выделенных из нефтей.

Окисление проводят кислородом воздуха при температуре 100-150°С в присутствии катализаторов:

R-CH -CH -CH -CH -CH -R'					[O]	R-CH -CH -COOH + R'-CH -COOH
2	2	2	2	2		2	2	2

Кроме того, карбоновые кислоты получают окислением:

а) первичных спиртов при температуре 300-500°С в присутствии катализаторов:

	O	2	O
CH -CH -OH		CH -C	+ H O
3	2	3	2
			OH

б) альдегидов:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

83

	O	[O]	O
CH	-C
		CH	-C
3		3
	H		OH

В карбоновых кислотах, в отличие от альдегидов и кетонов, не проявляются специфические свойства карбонильной группы. Основными же реакциями карбоновых кислот являются реакции замещения -Н или -ОН,

приводящие к образованию различных функциональных производных.

Все органические кислоты являются более слабыми кислотами, чем

любая минеральная кислота.

Некоторые важнейшие свойства карбоновых кислот:

1. Органические кислоты с металлами или гидроксидами металлов способны образовывать соли:

СН3-СООН +		NaOH СН3-COONa +				Н2О
уксусная кислота			ацетат натрия
2СН3-СООН		+ 2 К 2СН3-COOК +				Н2
2. При действии аммиака на кислоты образуются аммонийные соли,
которые при нагревании теряют воду и образуют амиды кислот:
СН3-СООН + NН3 —— СН3-СООNН4 —— CH3-CONH2 + H2O;
уксусная кислота		аммонийная соль			ацетамид
3. При взаимодействии с РСl5			карбоновые кислоты дают хлорангидриды
кислот:
O					O
CH -C	+ PCl		CH	-C	+ HCl + POCl
3		5	3
OH						3
					Cl

4. Со спиртами карбоновые кислоты образуют сложные эфиры. Реакция эта происходит в присутствии минеральных кислот:

O			H2SO4	O
CH3-C			CH3-C	+ H2O
OH + H-O-CH2-CH3				O-CH2-CH3

этилацетат

5. При действии Р2O5 происходит отщепление молекулы воды от двух молекул кислоты, и образуется ангидрид кислоты.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

			84
						O
O		O			P2O5	CH3-C
CH3-C			C		CH3	O + H2O
OH + H-O						CH3-C
						O
						уксусный
						ангидрид

Хлорангидриды и ангидриды кислот во многих химических реакциях более активны, чем сами кислоты.

Контрольные вопросы

1. Напишите структурные формулы:

а) этилового спирта; б) пропилового спирта; в) уксусного альдегида г)

формальдегида; д) уксусной кислоты; д) бензойной кислоты.

2. Какие соединения образуются при взаимодействии этилового спирта с:

а) металлическим натрием; б) уксусной кислотой; в) НВr.

3. Какие соединения образуются при взаимодействии фенола с:

а) гидроксидом калия (КОН); б) бромной водой.

4. Какие соединения образуются при:

а) окислении уксусного альдегида;

б) при взаимодействии бензойной кислоты со щелочью (КОН).

Задачи

270. Назовите по номенклатуре ЮПАК:

271. Напишите структурные формулы соединений и назовите их по рациональной номенклатуре: а) 2-метилпентанол-3; б) 2,2,4-триметил-

пентанол-3;

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

85

в) 2-метилбутанол-1; г) 2-

метилбутин-3-ол-2.

272. Напишите структурные формулы и назовите по систематической номенклатуре ЮПАК: а) метилизобутилкарбинол; б)

диизопропилкарбинол; в) изопропил-трет-бутилкарбинол; г) изобутиловый спирт; д) трет-бутило-вый спирт; е) изопропилвинилкарбинол; ж)

аллилкарбинол; з) триметилен-гликоль; и) пропиленгликоль.

273. Напишите структурные формулы первичных, вторичных и третичных спиртов С6Н13OH. Назовите их.

274.Какие спирты образуются в результате щелочного гидролиза: а) 3-бром-2-

метил-пропана; б) 1-иод-4-метилпентана; в) 3-бромбутена-1; г) этилен-

хлоргидрина; д) 2,3-дибромбутана? Напишите уравнения и назовите спирты.

275.Напишите уравнения реакций внутримолекулярной дегидратации:

							OH
а) СH		CH CH	CH OH		б) СH	CH	C	CH CH
	3	2	2		3	2		3
		CH					CH CH
		3					3	3
в)	СH	CH CH	CH	CH	г) СH	CH CH
					3		2
	3	2	2	3
		OH				OH OH

Для каких из одноатомных спиртов дегидратация протекает легче? Какие дегидратирующие агенты вы знаете?

276. Напишите схемы превращений: а) 2-бром-3-метилпентана в 3-метил-пен-

танол-3; б) 4-хлор-2-метилбутана в 2-метил-бутанол-3.

277.Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращение:

CH	CH	CH	CH Br	CH	CH CH	CH
3	2	2	2	3	2	3
					OH

278.Вещество C5H12О при нагревании с уксусной кислотой в присутствии небольшого количества H2SО4 дает соединение C7H14О2. Полученное

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

86

вещество на первой стадии окисления образует соединение С5Н10О, а при последующем окислении — смесь уксусной и пропионовой кислот.

Определите строение вещества С5Н12О. Напишите уравнения всех перечисленных реакций.

279.Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

а) CH3Cl → C2H6 → C2H4 → C2H5OH → C2H5ОNa ;

6) CaC2 → C2H2 → С2Н4 → С2Н6 → C2H5Cl → C2H5OH .

280.Сколько тонн спирта с массовой долей 96% можно получить прямой гидратацией этилена массой 1 т?

281.Сколько килограммов пропилового спирта образуется при гидратации

1-йодпропана массой 15,7 кг?

282.Определите массовую долю (в %) веществ, полученных в результате взаимодействия раствора этанола объемом 150 мл (пл. 0,8 г/мл) с массовой долей С2Н5ОН 95% с натрием массой 46 г, учитывая, что вся вода прореагировала с натрием.

283.Сколько литров этилена образуется в результате нагревания при 160°С

смеси концентрированной серной кислоты (избыток) и этилового спирта

(пл. 0,8 г/мл) объемом 200 мл с массовой долей С2Н5ОН 96%? Сколько миллилитров диэтилового эфира (пл. 0,7 г/мл) можно получить из этого количества спирта, нагревая смесь при 140ºС и недостатке кислоты?

284.Получите любым способом 2,2,4-триметилпентанол-3. Напишите уравнения реакций его: а) с бромоводородной кислотой; б) с уксусной кислотой в присутствии H2SО4.

285.При окислении двухатомного спирта получены триметилуксусная кислота

иметилизопропилкетон. Напишите структурную формулу спирта.

Назовите его по номенклатуре ЮПАК.

286. Продукт дегидратации пентанола-2 окислен разбавленным раствором

марганцовокислого калия (реакция Вагнера). Полученный гликоль

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

87

обработан уксусным ангидридом. Напишите уравнения реакций. Назовите все соединения (оптическую изомерию не учитывать).

287. Сколько граммов этилбромида получится при нагревании этилового спирта с раствором бромоводородной кислоты (плотность 1,2 г/мл)

объемом 120 мл с массовой долей НВг 40%?

288.Сколько граммов уксусного альдегида можно получить дегидрированием раствора этанола (пл. 0,79 г/мл) объемом 100 мл с массовой долей C2H5OH 95,5%, если выход его составляет 90% от теоретического?

289.Какой объем займет раствор этиленгликоля (пл. 1,2 г/мл) с массовой долей спирта 60%, полученный в результате гидролиза дихлорэтана массой 33 г?

290.Сколько этандиола-1,2 можно получить из окиси этилена массой 250 кг и воды массой 90 кг? Определите, какое вещество взято в избытке и в каком количестве.

291.Сколько этандиола-1,2 получается при окислении этилена атомарным кислородом, выделившегося из перманганата калия массой 15,8 г?

292.Какой объем водорода выделится при взаимодействии этиленгликоля массой 4 г с металлическим натрием массой 2,3 г?

293.Определите массовую долю (в %) гидроксида меди (II), полученной в

результате взаимодействия раствора гидроксида натрия (пл. 1,42) объемом

14 мл (массовая доля NaOH 40%) с сульфатом меди (II), которая будет использована на образование: а) гликолята меди массой 6,2 г; б) глицерата меди массой 3,45 г.

294. Сколько миллилитров азотной кислоты (пл. 1,45) с массовой долей НNО3

80% потребуется для получения тринитрата глицерина массой 22,7 г? 295. Назовите соединения:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

88

296. Назовите следующие соединения:

297.Напишите структурные формулы: а) п-нитрофенола; б) м-бромфенола;

в) о-крезола; г) п-метокси-толуола; д) 2-бромфенола; е) 1-фенил-пропа-

нола-1; ж) β-фенилэтилового спирта; з) пикриновой кислоты.

298.Какие из следующих соединений: а) дают цветную реакцию с хлорным железом; б) реагируют с раствором щелочи; в) взаимодействуют с соляной кислотой:

а)	СH CH3		б)	CH2 CH2 OH
	OH
	в) CH	OH	г)	OH
	3
				OCH3

299.Каким способом можно разделить смесь фенола и бензилового спирта?

300.Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

СН4 → С2Н2 → С6Н6 → C6H5Cl → C6H5OH

301.Напишите уравнения реакций и укажите условия получения фенола: а) из бензолсульфокислоты; б) из бромбензола; в) из каменноугольного дегтя.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

89

302. Сколько килограммов фенола можно получить из фенолята калия массой

10 кг? Сколько литров раствора серной кислоты (пл. 1,8) с массовой долей

H2SO4 90% при этом израсходуется?

303.Какая масса хлорбензола будет израсходована на образование фенола массой 4,7 г?

304.Определите массовую долю (в %) веществ в растворе, полученных при взаимодействии фенола массой 9,4 г с раствором гидроксида натрия

(плотность 1,43 г/см3) с массовой долей NaOH 40% объемом 7 мл.

305. Для полной нейтрализации раствора фенола в уксусной кислоте массой

21,4 г потребовалось 2 М раствора гидроксида калия объемом 150 мл.

Определите массовую долю исходного раствора.

306.Сколько граммов фенола было израсходовано, если при действии бромной воды получилось трибромфенола массой 4,97 г?

307.Определите массовую долю этилового спирта и фенола в смеси, если при действии на нее металлическим натрием выделился водород объемом

2,24 л, а при взаимодействии смеси с бромом — трибромфенол массой

33,1 г.

308.При нейтрализации раствора фенола в воде массой 100 г потребовалось

раствора гидроксида калия (пл. 1,4) с массовой долей КОН 40% объемом

25 мл. Сколько граммов раствора брома в воде с массовой долей брома 1%

надо добавить к раствору фенола массой 100 г, чтобы весь фенол перевести в осадок?

309. Хватит ли натрия массой 69 г для полного замещения водорода гидроксильных групп глицерина, если для реакции взяли глицерин

(плотность 1,26 г/мл) объемом 72,7 мл?

310.Сколько граммов фенолята калия можно получить из гидроксида калия массой 20 г и фенола массой 20 г?

311.Сколько граммов продукта реакции получится, если смещать раствор фенола массой 25 г с его массовой долей 95% и раствор брома в воде массой 80 г с массовой долей брома 1%?