Чем отличается реакции горения этена и этана
Практическая работа № 3.
Практическая работа № 2.
Получение и свойства этена (этилена)
В пробирку поместите 2 мл концентрированной серной кислоты, 1 мл этилового спирта и несколько крупинок оксида алюминия (А1203) или маленький кусочек пемзы для равномерного кипения смеси при нагревании. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и нагрейте пробирку в пламени горелки. Выделяющийся газ пропустите в отдельные пробирки с бромной водой и раствором перманганата калия. Убедитесь в том, что бромная вода и раствор перманганата калия быстро обесцвечиваются. Подожгите газ у конца газоотводной трубки. Отметьте цвет пламени.
1. Чем отличаются реакции горения этена и этана?
2. Как получают этен в лаборатории и промышленности? Напишите уравнения реакции.
3. Почему этен обесцвечивает растворы бромной воды и перманганата калия? Напишите уравнения соответствующих реакций.
1. При сжигании этана расходуется больше кислорода (как считая на вес, так и на моль).
горение этилена (этена):C2H4+ 3O2 → 2CO2 + 2H2O ;горение этана:2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O. Отличия в горении следующие: Этен горит ярко светящимся пламенем, а этан почти бесцветным. И причина светящегося пламени этена (в отличие от этана) – большая массовая доля углерода.
2. В промышленности-при переработке нефти.
В лаборатории— нагреванием этанола (этилового спирта) с серной кислотой.
В промышленности: 2СН4=(температура 100 град)=С2Н4+2Н2
В лаборатории: С2Н2+Н2=С2Н4
С2Н5ОН=(температура, конц серная кислота)=С2Н4+Н2О
С2Н4Cl2+Zn=ZnCl2+C2H4
C4H9Cl+KOH(Спирт.р-р)=KCl+H2O+C4H8
Свойства бензола.
Ход работы:В две пробирки налейте по 5—6 капель бензола. В одну из них добавьте 1—2 мл бромной воды, а в другую — 1—2 мл раствора перманганата калия. Встряхните обе пробирки. Отметьте наблюдения.
1. Почему растворы бромной воды и перманганата калия не обесцвечиваются при добавлении бензола?
2. Почему в пробирке с бромной водой при добавлении бензола желтая окраска перешла в верхний бензольный слой, а в пробирке с перманганатом калия окрашенным остался нижний водный слой?
1. Потому что бензол обладает весьма прочной энергетически выгодной структурой, и крайне неохотно вступает в химические реакции, в частности не реагирует с бромной водой и перманганатом калия.
2. Из бромной воды бром переходит в верхний слой бензола и окрашивает его. Растворимость брома в бензоле больше, чем растворимость брома в воде. При данных условиях бром не вступает в реакцию с бензолом. Во вторую пробирку с бензолом прильем раствор перманганата калия. Здесь мы также не замечаем протекания химической реакции. Бензол не дает реакций, характерных для непредельных углеводородов. Бензол не присоединяет бром и не окисляется раствором перманганата калия.
Практическая работа № 3.
Растворимость спиртов в воде
В отдельные пробирки прилейте по 1—2 мл этилового и изоамилового (изопентилового) спиртов. Добавьте к ним по 2—3 мл воды и взболтайте. Отметьте, что этиловый спирт полностью растворился в воде, а изоамиловый спирт отделяется при отстаивании в виде маслянистого слоя над водой.
1. В чем причина различного «поведения» спиртов в воде?
2. Почему изоамиловый спирт отслаивается над водой, а не наоборот?
3. Какие органические жидкие вещества при смешивании с водой будут отслаиваться над водой?
Получение глицерата меди
К полученному осадку добавьте по каплям глицерин. Взболтайте смесь. Отметьте превращение голубого осадка в раствор темно-синего цвета.
1. Какая реакция лежит в основе получения гидроксида меди(П)? Напишите уравнение этой реакции.
2. Почему при добавлении глицерина к осадку гидроксида меди(П) осадок растворяется? С чем связано интенсивное окрашивание раствора? Напишите уравнение реакции взаимодействия глицерина с гидроксидом меди(П).
3. Будут ли этиловый и изоамиловый спирты реагировать с гидроксидом меди(П)?
Окисление этилового спирта хромовой смесью
1. Почему цвет раствора меняется с оранжевого до синевато-зеленого? Напишите уравнение реакции окисления этилового спирта.
2. Можно ли заменить серную кислоту в данной реакции на соляную?
Практическая работа № 4. Альдегиды и кетоны
Реакция «серебряного зеркала»
В пробирку, содержащую 1 мл формалина (водный раствор формальдегида), прибавьте несколько капель аммиачного раствора оксида серебра. Пробирку слегка нагрейте на газовой горелке.
1. Что наблюдается в пробирке?
2. Почему поверхность стекла становится зеркальной?
3. Напишите уравнение реакции.
Окисление бензальдегида кислородом воздуха
Каплю бензальдегида поместите на часовое стекло и оставьте на воздухе. Через 15—30 мин отметьте образование белых кристаллов по краям капли.
Какое соединение образуется в результате взаимодействия бензальдегида с кислородом воздуха? Напишите уравнение реакции.
Получение ацетона из ацетата натрия
В сухую пробирку, снабженную газоотводной трубкой, поместите около 0,1 г безводного (прокаленного) ацетата натрия и закрепите ее в штативе горизонтально. Нижний конец газоотводной трубки опустите в пробирку с водой. Сначала наблюдается плавление ацетата натрия, затем вспучивание соли и выделение паров ацетона, который концентрируется в пробирке с водой. Через несколько секунд реакция прекращается. В пробирке с водой ощущается характерный запах ацетона. После того как пробирка с ацетатом натрия остынет, добавьте в нее 1 каплю концентрированной соляной кислоты. Отметьте наблюдаемое явление.
1. С помощью какой реакции вы получили ацетон? Запишите ее уравнение.
2. Что наблюдается при добавлении соляной кислоты в колбу с реакционной смесью? Какой газ выделяется? Напишите уравнение реакции.
Этан: способы получения и свойства
Этан C2H6 – это предельный углеводород, содержащий два атома углерода в углеродной цепи. Бесцветный газ без вкуса и запаха, нерастворим в воде и не смешивается с ней.
Гомологический ряд этана
Все алканы — вещества, схожие по физическим и химическим свойствам, и отличающиеся на одну или несколько групп –СН2– друг от друга. Такие вещества называются гомологами, а ряд веществ, являющихся гомологами, называют гомологическим рядом.
Продолжить гомологический ряд можно, последовательно добавляя группу –СН2– в углеводородную цепь алкана.
| Название алкана | Формула алкана |
| Метан | CH4 |
| Этан | C2H6 |
| Пропан | C3H8 |
| Бутан | C4H10 |
| Пентан | C5H12 |
| Гексан | C6H14 |
| Гептан | C7H16 |
| Октан | C8H18 |
| Нонан | C9H20 |
| Декан | C10H22 |
Общая формула гомологического ряда алканов CnH2n+2.
Первые четыре члена гомологического ряда алканов – газы, C5–C17 – жидкости, начиная с C18 – твердые вещества.
Строение этана
В молекулах алканов встречаются химические связи C–H и С–С.
Связь C–H ковалентная слабополярная, связь С–С – ковалентная неполярная. Это одинарные σ-связи. Атомы углерода в алканах образуют по четыре σ-связи. Следовательно, гибридизация атомов углерода в молекулах алканов – sp 3 :
Поэтому четыре гибридные орбитали углерода в алканах направлены в пространстве под углом 109 о 28′ друг к другу:
Это соответствует тетраэдрическому строению молекулы.
| Например, в молекуле этана C2H6 атомы водорода располагаются в пространстве в вершинах двух тетраэдров, центрами которых являются атомы углерода |
Изомерия этана
Для этана не характерно наличие изомеров – ни структурных (изомерия углеродного скелета, положения заместителей), ни пространственных.
Химические свойства этана
Этан – предельный углеводород, поэтому он не может вступать в реакции присоединения.
Для метана характерны реакции:
Разрыв слабо-полярных связей С – Н протекает только по гомолитическому механизму с образованием свободных радикалов.
Поэтому для этана характерны радикальные реакции.
Этан устойчив к действию сильных окислителей (KMnO4, K2Cr2O7 и др.), не реагирует с концентрированными кислотами, щелочами, бромной водой.
1. Реакции замещения
В молекулах алканов связи С–Н более доступны для атаки другими частицами, чем менее прочные связи С–С.
1.1. Галогенирование
Этан реагирует с хлором и бромом на свету или при нагревании.
При хлорировании этана сначала образуется хлорэтан:
Хлорэтан может взаимодействовать с хлором и дальше с образованием дихлорэтана, трихлорэтана, тетрахлорметана и т.д.
1.2. Нитрование этана
Этан взаимодействует с разбавленной азотной кислотой по радикальному механизму, при нагревании и под давлением. Атом водорода в этане замещается на нитрогруппу NO2.
Например. При нитровании этана образуется преимущественно нитроэтан:2. Дегидрирование этанаДегидрирование – это реакция отщепления атомов водорода. В качестве катализаторов дегидрирования используют никель Ni, платину Pt, палладий Pd, оксиды хрома (III), железа (III), цинка и др. При дегидрировании алканов, содержащих от 2 до 4 атомов углерода в молекуле, разрываются связи С–Н у соседних атомов углерода и образуются двойные и тройные связи.
3. Окисление этанаЭтан – слабополярное соединение, поэтому при обычных условиях он не окисляется даже сильными окислителями (перманганат калия, хромат или дихромат калия и др.). 3.1. Полное окисление – горениеЭтан горит с образованием углекислого газа и воды. Реакция горения этана сопровождается выделением большого количества теплоты. Уравнение сгорания алканов в общем виде: При горении этана в недостатке кислорода может образоваться угарный газ СО или сажа С. Получение этана1. Взаимодействие галогеналканов с металлическим натрием (реакция Вюрца)Это один из лабораторных способов получения этана из хлорметана или бромметана. При этом происходит удвоение углеродного скелета.
2. Декарбоксилирование солей карбоновых кислот (реакция Дюма)Реакция Дюма — это взаимодействие солей карбоновых кислот с щелочами при сплавлении. R–COONa + NaOH → R–H + Na2CO3 Декарбоксилирование — это отщепление (элиминирование) молекулы углекислого газа из карбоксильной группы (-COOH) или органической кислоты или карбоксилатной группы (-COOMe) соли органической кислоты. При взаимодействии пропионата натрия с гидроксидом натрия при сплавлении образуется этан и карбонат натрия: CH3–CH2 –COONa + NaOH → CH3–CH2 –H + Na2CO3 3. Гидрирование алкенов и алкиновЭтан можно получить из этилена или ацетилена:
При гидрировании этилена образуется этан:
При полном гидрировании ацетилена также образуется этан:
4. Синтез Фишера-ТропшаИз синтез-газа (смесь угарного газа и водорода) при определенных условиях (катализатор, температура и давление) можно получить различные углеводороды: Это промышленный процесс получения алканов. Синтезом Фишера-Тропша можно получить этан: 5. Получение этана в промышленностиЭтилен — структурная формула, химические свойства, применениеХарактеристики этиленаЭтилен, или этен, имеет структурную формулу C2 H4 и является простейшим представителем непредельных этиленовых углеводородов:
В обычных условиях данное органическое вещество является газом без цвета и запаха. А теперь можем перейти к главной теме — химическим свойствам этилена. Главные химические свойства C2 H4Изучение химических способностей этена будет разделено на отдельные блоки, в которых четко и детально будут расписаны подробности взаимодействий. Реакции присоединенияЕсли для предельных органических соединений характерны реакции замещения, то для алкенов, в частности этилена, типичны реакции присоединения:
Реакция полимеризацииПолимеризация — это процесс соединения одинаковых простых молекул — мономеров, в более сложные — полимеры. Берется неограниченное количество молекул этилена, и при повышенных давлении и температуре, в присутствии катализатора образуется полиэтилен.
Реакции окисленияРеакция изомеризацииДанная реакция не может протекать с этиленом, потому что у него не существует изомеров. Механизм реакции электрофильного замещенияМы уже рассмотрели реакцию присоединения галогена к этилену. Но стоит отдельно рассказать о механизме данной реакции, который необходимо знать. В результате отталкивания от пи-связи этена в молекуле хлора происходит поляризация, благодаря которой один атом хлора становится частично положительно заряженным, а другой — частично отрицательно заряженным. Это приводит к смещению пи-связи и образованию пи-комплекса. Применение этиленаПочему мы выделяем этот вопрос при изучении химических свойств этилена? Потому что применение данного органического вещества основано на всех его химических свойствах: Благодаря этой статье, вы изучили и подробно рассмотрели все химические реакции, которые характерны для этилена — простейшего представителя алкенов. Перед этим кратко узнали о строении этого органического соединения, что позволило более четко взглянуть на его химическую активность в различных взаимодействиях. Мы оценили важность и пользу этена, а также его необходимость в современной жизни человека. Чтобы закрепить изученный материал, рекомендуем вам пройти тест, расположенный ниже и посмотреть познавательное видео. Разница между этаном и этеном Содержание:Ключевые области покрыты1. Что такое этан Ключевые термины: алифатический, этан, этен, этилен, гибридизация, углеводороды, пи-бонды, сигма-бонды.
Что такое этанЭтан является углеводородом, состоящим из двух атомов углерода и шести атомов водорода. Это насыщенный углеводород, который не имеет двойных связей в своей структуре. Два атома углерода связаны друг с другом через ковалентную связь. Атомы водорода связаны с атомами углерода через одинарные связи. Три атома водорода связаны с каждым углеродом. Атомы углерода этана являются sp 3 гибридизовал. Следовательно, не существует негибридизованных p-орбиталей для образования пи-связей. Следовательно, в этане присутствуют только сигма-связи.
Рисунок 1: Молекулярная структура этана Этан является легковоспламеняющимся; следовательно, он горючий. Это компонент природного газа. Этан также используется в качестве реагента для производства этилена. Поскольку этилен является важным компонентом в ряде отраслей промышленности, он очень важен в качестве реагента. Кроме того, этан является хладагентом, который используется в холодильных системах, которые вызывают охлаждение. Что такое этенЭтен является углеводородом, который состоит из двух атомов углерода и четырех атомов водорода. Химическая формула этена является C2ЧАС4, Два атома углерода связаны друг с другом через двойную связь. Следовательно, этен является ненасыщенным углеводородом. Два атома углерода являются sp 2 гибридизовал. Молекулярная геометрия этена плоская.
Рисунок 2: Молекулярная структура этена Общее название для этена этилен, Он используется в производстве полимерных материалов, таких как полиэтилен, путем полимеризации этенового мономера. Этилен также играет важную роль в растениях как гормон, который регулирует созревание плодов. Сходство этана и этенаРазница между этаном и этеномОпределениеЭтан: Этан является углеводородом, состоящим из двух атомов углерода и шести атомов водорода. Этилен: Этен является углеводородом, состоящим из двух атомов углерода и четырех атомов водорода. Химическая формулаЭтан: Химическая формула этана является C2ЧАС6. Этилен: Химическая формула этена является C2ЧАС4. Гибридизация углеродаЭтан: Атомы углерода этана являются sp 3 гибридизовал. Этилен: Атомы углерода этена sp 2 гибридизовал. Молярная массаЭтан: Молярная масса этана составляет около 30,07 г / моль. Этилен: Молярная масса этена составляет около 28,05 г / моль. Температура плавленияУгол скрепленияДлина связи C-CЭтан: Длина связи С-С в этане составляет около 154 мкм. Этилен: Длина связи С-С в этене составляет около 133 пм. C-H Длина СвязиЭтан: Длина связи C-H в этане составляет около 110 мкм. Этилен: Длина связи С-Н в этене составляет около 108 пм. ЗаключениеИ этан, и этен можно найти в качестве основных компонентов в природном газе. Это очень легковоспламеняющиеся и горючие. Хотя этен можно использовать в качестве мономера для производства полимеров, этан нельзя использовать для этой цели. Это связано с тем, что этан не имеет ни двойной связи, ни функциональной группы. Это главное различие между этаном и этаном.
|
Рис. 1. Строение молекулы этилена
Рис. 2. Химические свойства этилена В случае дегидрирования при аналогичных условиях будут получаться водород и алкин — этин или ацетилен.
Рис. 3. Главные химические свойства этилена Из-за сильной поляризации в молекуле хлора происходит гетеролитический разрыв ковалентной связи. Положительно заряженный ион хлора присоединяется к углеродному атому. Второй атом углерода становится положительно заряженным. Происходит образование сигма-комплекса или карбокатиона. Отрицательно заряженный ион хлора присоединяется к положительному углероду. Образовался 1,2-дихлорэтан.
