Напишите уравнения реакций горения спиртов и фенолов метанола

Видео:Спирты: химические свойства | Химия ЕГЭ для 10 класса | УмскулСкачать

Лабораторная работа № 8.

Цель:Изучить свойства одноатомных и многоатомных спиртов на примере этанола и глицерина; свойствах альдегидов на примере формальдегида.

Оборудование:Видеоурок с демонстрацией опытов, периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.
1.Краткие теоретические сведения

Спирты- это соединения, содержащие одну или несколько гидроксильных групп (-ОН).

Спирты, у которых гидроксильная группа связана с ароматическим кольцом, называются фенолами.

Спирты, содержащие несколько групп —ОН, называют многоатомные спирты.

Химические свойства.

2) Спирты взаимодействуют с галогеноводородами и галогеноводородными кислотами:

3) Окисление в более мягких условиях (неполное окисление) приводит к образованию карбонильных соединений – альдегидов или кетонов:

4) Реакции фенола по бензольному кольцу:

Альдегиды – это органические вещества, содержащие так называемую альдегидную группу

,

Химические свойства альдегидов и кетонов.

1.Aльдегиды легко окисляются до соответствующих карбоновых кислот.

2.Качественная реакция на альдегиды

С аммиачным раствором оксида серебра <реакция серебряного зеркала).

R-CH=O + Ag₂O NH3 → R-COOH + 2 Ag↓
Контрольные вопросы.

1.Изобразите структурны формулы всех спиртов молекулярная форма которых С₅Н₉ОН, подпишите их названия.

2. Составьте уравнение реакции окисления 1‑пропанола и 2‑пропанола. В чем сходство и отличие молекул полученных веществ.

3. Охарактеризуйте физические свойства предельных спиртов. Какое их физиологическое действие на живые организмы.

4. Изобразите структурные формулы всех альдегидов молекулярная формула которых С₅Н₁₀О., подпишите их названия.

5. С помощью какой реакции можно доказать, что в растворе находится альдегид?
2. Практическая часть работы.
ОПЫТ № 1.Горение одноатомных спиртов.

Поджигаем метанол, этанол, амиловый (пентиловый) спирты. Опишите наблюдения. Запишите уравнения реакций.
Наблюдение и вывод:
ОПЫТ № 2. Взаимодействие натрия с водой и спиртами.

Небольшие кусочки натрия помещаем в чаши с бутанолом, этанолом и с водой.
Наблюдение и вывод:
ОПЫТ № 3. Взаимодействие глицерина с натрием.

В пробирку с глицерином при комнатной температуре бросаем кусочек натрия. Вторую пробирку с глицерином и кусочком натрия подогреваем.
Наблюдение и вывод:
ОПЫТ № 4. Качественная реакция на глицерин.

К раствору сульфата меди приливаем NaOH. К образовавшемуся Cu (OH)₂ приливаем глицерин, перемешиваем. Запишите уравнение реакции и свои наблюдения:
Наблюдение и вывод:
ОПЫТ № 5. Окисление этилового спирта.

Возьмите медную проволоку и разогрейте ее в пламени спиртовки. Опустите медную проволоку в пробирку с С₂ Н₅ ОН. Запишите уравнение реакции.
Наблюдение и вывод:
ОПЫТ № 6. Взаимодействие перманганата калия с бутиловым спиртом.

Прилейте бутиловый спирт СН₃ -СН₂-СН₂ – СН₂ ОН к раствору КМnО₄.Перемешайте. Запишите уравнение реакции и свои наблюдения:
Наблюдение и вывод:
ОПЫТ № 7. Свойства фенола.

а) Получение фенолята натрия. В пробирку с фенолом прилейте NaОН.
б) Получение фенола. В пробирку с полученным в предыдущем опыте фенолятом натрия прилить НСI.
Наблюдение и вывод:

ОПЫТ № 8. Взаимодействие фенола с бромной водой.

Прилить водный раствор фенола к бромной воде.
Наблюдение и вывод:
ОПЫТ № 9.Взаимодействие формальдегида с Cu (OH)_2.

Получите осадок Cu (OH)₂ из раствора меди и раствора гидроксида натрия NaOH. К осадку прилейте формальдегид и содержимое пробирки нагрейте.
Наблюдение и вывод:
ОПЫТ № 10.Реакция «серебряного зеркала»

При нагревании формальдегида с аммиачным раствором оксида серебра (в воде оксид серебра нерастворим) происходит окисление формальдегида в муравьиную кислоту НСООН и восстановление серебра.
Наблюдение и вывод:

Видео:Как решать ОРГАНИЧЕСКИЕ ЦЕПОЧКИ? Основные типы химических реакцийСкачать

3.5. Характерные химические свойства предельных одноатомных и многоатомных спиртов, фенола.

В зависимости от типа углеводородного радикала, а также в некоторых случаях особенностей прикрепления группы -ОН к этому углеводородному радикалу соединения с гидроксильной функциональной группой разделяют на спирты и фенолы.

Спиртами называют соединения, в которых гидроксильная группа соединена с углеводородным радикалом, но не присоединена непосредственно к ароматическому ядру, если таковой имеется в структуре радикала.

Если в структуре углеводородного радикала содержится ароматическое ядро и гидроксильная группа, при том соединена непосредственно с ароматическим ядром, такие соединения называют фенолами.

Почему же фенолы выделяют в отдельный от спиртов класс? Ведь, например, формулы

очень похожи и создают впечатление веществ одного класса органических соединений.

Однако непосредственное соединение гидроксильной группы с ароматическим ядром существенно влияет на свойства соединения, поскольку сопряженная система π-связей ароматического ядра сопряжена также и с одной из неподеленных электронных пар атома кислорода. Из-за этого в фенолах связь О-Н более полярна по сравнению со спиртами, что существенно повышает подвижность атома водорода в гидроксильной группе. Другими словами, у фенолов значительно ярче, чем у спиртов выражены кислотные свойства.

Видео:2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O | Реакция горения метанолаСкачать

Химические свойства спиртов

Одноатомные спирты

Реакции замещения

Замещение атома водорода в гидроксильной группе

1) Спирты реагируют со щелочными, щелочноземельными металлами и алюминием (очищенным от защитной пленки Al₂O₃), при этом образуются алкоголяты металлов и выделяется водород:

Образование алкоголятов возможно только при использовании спиртов, не содержащих растворенной в них воды, так как в присутствии воды алкоголяты легко гидролизуются:

2) Реакция этерификации

Реакцией этерификации называют взаимодействие спиртов с органическими и кислородсодержащими неорганическими кислотами, приводящее к образованию сложных эфиров.

Такого типа реакции являются обратимыми, поэтому для смещения равновесия в сторону образования сложного эфира, реакцию желательно проводить при нагревании, а также в присутствии концентрированной серной кислоты как водоотнимающего агента:

Замещение гидроксильной группы

1) При действии на спирты галогеноводородных кислот происходит замещение гидроксильной группы на атом галогена. В результате такой реакции образуются галогеналканы и вода:

2) При пропускании смеси паров спирта с аммиаком через нагретые оксиды некоторых металлов (чаще всего Al₂O₃) могут быть получены первичные, вторичные или третичные амины:

Тип амина (первичный, вторичный, третичный) будет в некоторой степени зависеть от соотношения исходного спирта и аммиака.

Видео:ВСЕ ПРО АЛКАНЫ за 8 минут: Химические Свойства и ПолучениеСкачать

Реакции элиминирования (отщепления)

Дегидратация

Дегидратация, фактически подразумевающая отщепление молекул воды, в случае спиртов различается на межмолекулярную дегидратацию и внутримолекулярную дегидратацию.

При межмолекулярной дегидратации спиртов одна молекула воды образуется в результате отщепления атома водорода от одной молекулы спирта и гидроксильной группы — от другой молекулы.

В результате этой реакции образуются соединения, относящиеся к классу простых эфиров (R-O-R):

Внутримолекулярная дегидратация спиртов протекает таким образом, что одна молекула воды отщепляется от одной молекулы спирта. Данный тип дегидратации требует несколько более жестких условий проведения, заключающихся в необходимости использования заметно более сильного нагревания по сравнению с межмолекулярной дегидратацией. При этом из одной молекулы спирта образуется одна молекула алкена и одна молекула воды:

Поскольку молекула метанола содержит только один атом углерода, для него невозможна внутримолекулярная дегидратация. При дегидратации метанола возможно образование только простого эфира (CH₃-O-CH₃).

Нужно четко усвоить тот факт, что в случае дегидратации несимметричных спиртов внутримолекулярное отщепление воды будет протекать в соответствии с правилом Зайцева, т.е. водород будет отщепляться от наименее гидрированного атома углерода:

Дегидрирование спиртов

а) Дегидрирование первичных спиртов при нагревании в присутствии металлической меди приводит к образованию альдегидов:

б) В случае вторичных спиртов аналогичные условия приведут у образованию кетонов:

в) Третичные спирты в аналогичную реакцию не вступают, т.е. дегидрированию не подвергаются.

Видео:9.3. Фенол: Химические свойстваСкачать

Реакции окисления

Горение

Спирты легко вступают в реакцию горения. При этом образуется большое количество тепла:

Неполное окисление

Неполное окисление первичных спиртов может приводить к образованию альдегидов и карбоновых кислот.

В случае неполного окисления вторичных спиртов возможно образование только кетонов.

Неполное окисление спиртов возможно при действии на них различных окислителей, например, таких, как кислород воздуха в присутствии катализаторов (металлическая медь), перманганат калия, дихромат калия и т.д.

При этом из первичных спиртов могут быть получены альдегиды. Как можно заметить, окисление спиртов до альдегидов, по сути, приводит к тем же органическим продуктам, что и дегидрирование:

Следует отметить, что при использовании таких окислителей, как перманганат калия и дихромат калия в кислой среде возможно более глубокое окисление спиртов, а именно до карбоновых кислот. В частности, это проявляется при использовании избытка окислителя при нагревании. Вторичные спирты могут в этих условиях окислиться только до кетонов.

Видео:7.1. Спирты: Номенклатура, классификация, изомерия. ЕГЭ по химииСкачать

ПРЕДЕЛЬНЫЕ МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ

Замещение атомов водорода гидроксильных групп

Многоатомные спирты так же, как и одноатомные реагируют со щелочными, щелочноземельными металлами и алюминием (очищенным от пленки Al₂O₃); при этом может заместиться разное число атомов водорода гидроксильных групп в молекуле спирта:

2. Поскольку в молекулах многоатомных спиртов содержится несколько гидроксильных групп, они оказывают влияние друг на друга за счет отрицательного индуктивного эффекта. В частности, это приводит к ослаблению связи О-Н и повышению кислотных свойств гидроксильных групп.

Большая кислотность многоатомных спиртов проявляется в том, что многоатомные спирты, в отличие от одноатомных, реагируют с некоторым гидроксидами тяжелых металлов. Например, нужно запомнить тот факт, что свежеосажденный гидроксид меди реагирует с многоатомными спиртами с образованием ярко-синего раствора комплексного соединения.

Так, взаимодействие глицерина со свежеосажденными гидроксидом меди приводит к образованию ярко-синего раствора глицерата меди:

Данная реакция является качественной на многоатомные спирты. Для сдачи ЕГЭ достаточно знать признаки этой реакции, а само уравнение взаимодействия уметь записывать необязательно.

3. Так же, как и одноатомные спирты, многоатомные могут вступать в реакцию этерификации, т.е. реагируют с органическими и кислородсодержащими неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров. Данная реакция катализируется сильными неорганическими кислотами и является обратимой. В связи с этим при осуществлении реакции этерификации образующийся сложный эфир отгоняют из реакционной смеси, чтобы сместить равновесие вправо по принципу Ле Шателье:

Если в реакцию с глицерином вступают карбоновые кислоты с большим числом атомов углерода в углеводородном радикале, получающиеся в результате такой реакции, сложные эфиры называют жирами.

В случае этерификации спиртов азотной кислотой используют так называемую нитрующую смесь, представляющую собой смесь концентрированных азотной и серной кислот. Реакцию проводят при постоянном охлаждении:

Сложный эфир глицерина и азотной кислоты, называемый тринитроглицерином, является взрывчатым веществом. Кроме того, 1%-ный раствор данного вещества в спирте обладает мощным сосудорасширяющим действием, что используется при медицинских показаниях для предотвращения приступа инсульта или инфаркта.

Замещение гидроксильных групп

Реакции данного типа протекают по механизму нуклеофильного замещения. К взаимодействиям такого рода относится реакция гликолей с галогеноводородами.

Так, например, реакция этиленгликоля с бромоводородом протекает с последовательным замещением гидроксильных групп на атомы галогена:

Видео:Горение. 7 класс.Скачать

Химические свойства фенолов

Как уже было сказано в самом начале данной главы, химические свойства фенолов заметно отличаются от химических свойств спиртов. Связано это с тем, что одна из неподеленных электронных пар атома кислорода в гидроксильной группе сопряжена с π-системой сопряженных связей ароматического кольца.

Реакции с участием гидроксильной группы

Кислотные свойства

Фенолы являются более сильными кислотами, чем спирты, и в водном растворе в очень небольшой степени диссоциированы:

Большая кислотность фенолов по сравнению со спиртами в плане химических свойств выражается в том, что фенолы, в отличие от спиртов, способны реагировать со щелочами:

Однако, кислотные свойства фенола выражены слабее, чем даже у одной из самых слабых неорганических кислот – угольной. Так, в частности, углекислый газ, при пропускании его через водный раствор фенолятов щелочных металлов, вытесняет из последних свободный фенол как еще более слабую, чем угольная, кислоту:

Очевидно, что любой другой более сильной кислотой фенол также будет вытесняться из фенолятов:

3) Фенолы являются более сильными кислотами, чем спирты, а спирты при этом реагируют с щелочными и щелочноземельными металлами. В связи с этим очевидно, что и фенолы будут реагировать с указанными металлами. Единственное, что в отличие от спиртов, реакция фенолов с активными металлами требует нагревания, так как и фенолы, и металлы являются твердыми веществами:

Реакции замещения в ароматическом ядре

Гидроксильная группа является заместителем первого рода, и это значит, что она облегчает протекание реакций замещения в орто- и пара-положениях по отношению к себе. Реакции с фенолом протекают в намного более мягких условиях по сравнению с бензолом.

Галогенирование

Реакция с бромом не требует каких-либо особых условий. При смешении бромной воды с раствором фенола мгновенно образуется белый осадок 2,4,6-трибромфенола:

Нитрование

При действии на фенол смеси концентрированных азотной и серной кислот (нитрующей смеси) образуется 2,4,6-тринитрофенол – кристаллическое взрывчатое вещество желтого цвета:

Реакции присоединения

Поскольку фенолы являются ненасыщенными соединениями, возможно их гидрирование в присутствии катализаторов до соответствующих спиртов:

🎦 Видео

29. Общая реакция горения для всех углеводородов. Как расставить коэффициенты реакции легкоСкачать

Горение этилового и изопропилового спиртов.Скачать

Химия 10 класс (Урок№6 - Одноатомные предельные спирты.)Скачать

7.4. Спирты: Химические свойства. ЕГЭ по химииСкачать

Спирты и фенолы. Тема 21. Химические свойства, получение и применение спиртовСкачать

9.1. Фенол: Строение, номенклатураСкачать

Химия 10 класс (Урок№7 - Фенолы и ароматические спирты.)Скачать

Реакции горенияСкачать

Спирты и фенолы: цепочки. Часть 1/3. 10 класс и ЕГЭ по химииСкачать

Химические свойства фенола. 10 класс.Скачать

Горение этилового спиртаСкачать