Лабораторная работа № 18 Галогенопроизводные углеводородов

Цель работы

Изучить способы получения и физико-химические свойства галогенопроизводных углеводородов.

Оборудование и реактивы

Пробирки, пробирка в газоотводной трубкой, пробиркодержатель, спички, спиртовка, стакан, стеклянные папочки, штатив, фарфоровые чашки, холодильники.

Железо Fe (порошок), медная проволока, хлорид натрия NaCl (к), бромид калия KBr (к), хлороформ (ж), бензол С₆Н₆ (ж), толуол С₆Н₅–СН₃ (ж), нафталин (к), хлорбензол С₆Н₅–Cl (ж), хлористый бензил С₆Н₅–СН₂Cl (ж), этиловый спирт C₂H₅OH; растворы: серная кислота (конц.), азотная кислота (разб.), гидроксид натрия NaOH (разб.), аммиак (конц.), иод в иодиде калия, бром в четыреххлористом углероде, нитрат серебра AgNO₃, иодид калия KI, крахмальный клейстер; дистиллированная вода; лакмусовая бумага

Экспериментальная часть¹⁹

Опыт 1. Получение хлороэтана

В пробирку налейте 2 мл этанола и 1 мл конц. серной кислоты, добавьте немного растертого в порошок хлорида натрия. Пробирку закройте пробкой с прямой газоотводной трубкой и осторожно нагрейте. Подожгите выделяющийся хлорэтан, горящий пламенем.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Опыт 2. Получение бромэтана

В пробирку налейте 1,5 мл этилового спирта и 1 мл воды, добавьте по каплям при встряхивании и охлаждении 1,5 мл конц. серной кислоты, а затем внесите 1,5 г растертого в порошок бромида калия. Пробирку закройте пробкой с газоотводной трубкой и закрепите в штативе. Конец газоотводной трубки опустите в сухую пробирку-приемник, охлаждаемую водой со льдом (или снегом). Нагрейте пробирку, в пробирке-приемнике образуются бесцветные тяжелые капли бромэтана.

________________________________________________________________________________

Внесите каплю бромэтана на медной проволоке в пламя спиртовки и отметьте окраску пламени:

________________________________________________________________________________

Опыт 3. Свойства хлороформа

3.1. Определение примесей хлороводорода и хлора в хлороформе

Хлороформ CHCl₃ под влиянием света и кислорода воздуха постепенно разлагается с образованием хлороводорода и фосгена Cl–CO–Cl, который далее окисляется, выделяя свободный хлор:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Для открытия хлороводорода в пробирку поместите 2 капли испытуемого хлороформа, 3 капли дистиллированной воды и 1 каплю раствора нитрата серебра AgNO₃. При наличии в хлороформе хлороводорода появляется белая муть хлорида серебра:

________________________________________________________________________________

Для открытия свободного хлора в пробирку поместите 3 капли испытуемого хлороформа, 5 капель дистиллированной воды, 1 каплю 0,5 н. иодида калия KI и встряхните смесь. При наличии в хлороформе хлора нижний слой окрашивается в розовый цвет от выделившегося иода:

________________________________________________________________________________

Если розовая окраска получится слабая и возникнет сомнение в наличии иода, добавьте в пробирку 1 каплю 0,5%-го крахмального клейстера. Синее окрашивание укажет на присутствие иода. В чистом хлороформе не должно обнаруживаться хлорид-ионов и свободного хлора.

________________________________________________________________________________

3.2. В пробирку налейте 1 мл хлороформа и 1 мл воды. Закройте пробирку пробкой и интенсивно встряхните. Через некоторое время образуется два слоя, т. к. хлороформ в воде …

________________________________________________________________________________

3.3. Шелочной гидролиз хлороформа. В пробирку налейте 1 мл хлороформа и 3 мл разб. раствора гидроксида натрия. Пробирку закройте пробкой с обратным холодильником. Осторожно нагрейте смесь на пламени спиртовки до кипения, затем охладите в ледяной бане.

CHCl₃ + 4NaOH → HCOONa + 3NaCl + H₂O

Для обнаружения хлорид-ионов часть гидролизата перелейте в другую пробирку и после подкисления разб. азотной кислотой добавьте несколько капель нитрата серебра. Наблюдаем выпадение творожистого осадка хлорида серебра:

________________________________________________________________________________

К оставшейся части гидролизата для обнаружения муравьиной кислоты HCOOH добавьте сжевеприготовленный аммиачный раствор гидроксида серебра и нагрейте пробирку на горячей водяной бане. Наблюдаем реакцию «серебряного зеркала»:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Опыт 4. Бромирование бензола, толуола и нафталина (тяга!)

В три сухие пробирки поместите соотвественно 0,1 г нафталина, по 1 мл бензола и толуола. В каждую пробирку добавьте по 1 мл раствора брома в четыреххлористом углероде. Пробирки осторожно нагрейте в пламени спиртовки до слабого кипения.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

После охлаждения в пробирку с бензолом добавьте несколько крупинок порошка восстановленного железа и снова осторожно нагрейте смесь 2–3 мин. Затем содержимое пробирки вылейте в пробирку с 2 мл воды.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Проведите аналогично опыт и с толуолом.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Опыт 5. Изучение подвижности галогена в бензольном ядре и боковой цепи

В две пробирки поместите соотвественно по 0,5 мл хлорбензола С₆Н₅–Cl и хлористого бензила С₆Н₅–СН₂Cl, добавьте по 2,5 мл воды и нагрейте до кипения. К горячим растворам прилейте по 1 капле раствора нитрата серебра.

хлорбензол С₆Н₅–Cl + AgNO₃ →

хлористый бензил С₆Н₅–СН₂Cl + AgNO₃ →

Вывод: _________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Контрольные задания

1. Написать структурные формулы: 3-метил-2-хлорпентана; 2,2-диметил-3-хлоргексана; хлористого тетраметилена; 3-хлорбутена-1; 4-бром-4-метилгексена-2. Какие из них имеют цис-транс-изомеры?

2. Написать структурные формулы галогенопроизводных C₆H₁₃Br, содержащих бром у третичного атома углерода. Назвать их.

3. Написать уравнения реакций 2-метил-2,4-дихлорбутана со спиртовым и водным растворами щелочи.

4. Написать схемы получения 2-бром-3-метилбутана из изоамилбромида; втор-бутилбромида из бутилбромида; 2-метил-2-хлорбутана из 2-метилбутена-1; 1,2-дихлорэтана из этилового спирта.

5. Из соответствующего этиленового углеводорода получить 2-тод-метилпентан. Написать уравнения реакций его: с иодоводородом, с магнием в среде абсолютного эфира.

6. Получить любым способом хлористый изобутил. Написать для него уравнения реакций, с цианидом калия, с аммиаком, с этилатом натрия; со спиртовым и водным растворами щелочи.

7. Используя ацетилен и неорганические реагенты, получить винилхлорид и этилиденхлорид.

8. Написать структурную формулу вещества C₅H₁₁Br, которое при гидролизе дает третичный спирт, а при дегидробромировании – триметилэтилен.

9. Получить из пропилбромида пропан, пропилен, пропиловый спирт, пропилпропионат, пропиламин, бутилонитрил.

10. Исходя из органического галогенида, предложить методы синтеза следующих соединений: C₆H₅OCH₂CH₃ ; CH₃–CHОН–CH₂–CH₃ ; C₆H₅C=CCH₃

11. Напишите формулы и названия продуктов восстановления нафталина.

12. Назовите соединения и укажите над стрелками реагенты в схеме следующих превращений:

С₆Н₆ → С₆Н₅NO₂ → м-Н₅С₂ −С₆Н₄ −NO₂ → м-НOOС−С₆Н₄ −NO₂ → м-НOOС−С₆Н₄ −NH₂

13. Приведите механизм электрофильного замещения в бензольном ядре (в общем виде).

14. Напишите схемы трех реакций, доказывающих ароматический характер нафталина.

15. Что такое электронодонорные и электроноакцепторные заместители? Приведите примеры.

16. Напишите схему получения бензола из соли бензойной кислоты.

17. В каких условиях возможно замещение водорода галогеном в ароматическом ядре?

18. Укажите, характерны ли для бензола свойства непредельных углеводородов?

19. Что получится при мягком и энергичном окислениях бензола?

20. Напишите схему окисления изопропилбензола (кумола) обычными окислителями (KМnO₄, K₂Cr₂O₇).

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________