Глава 12. Многоатомные спирты.

Многоатомные спирты – гидроксильные производные углеводородов, содержащие две или более группы ОН. В зависимости от числа гидроксильных групп в молекуле различают двухатомные, трехатомные и многоатомные спирты.

12.1 Номенклатура, изомерия.По систематической номенклатуре к названию алкана углеродной цепи прибавляется окончание – диол, - триол и т.д. и цифрами указывается положение групп ОН. Для простейших спиртов используются травиальные названия.

СН2ОН – СНОН – СН2ОН пропантриол-1,2,3 (глицерин)
СН2ОН – СН2ОН этандиол-1,2 (этиленгликоль)

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Изомерия многоатомных спиртов обусловлена строением углеродной цепи и положением гидроксильных групп:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

12.2 Способы получения. Общим способом получения многоатомных спиртов является:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru гидролиз полигалогенопроизводных:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru получение из синтез-газа при нагревании под давлением в присутствии катализатора:

окислением этиленовых углеводородов:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru гидратацией окиси этилена получается этиленгликоль:

Глицерин в промышленности получают:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru а) омылением жиров:

б) термическим хлорированием пропилена:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru в) окислением пропилена:

12.3 Физическо-химические свойства.Низшие гликоли и глицерин вязкие жидкости, растворимы в воде, кипят при более высокой температуре чем соответствующие им одноатомные спирты.

Многоатомные спирты проявляют свойства одноатомных спиртов. В реакциях может участвовать одна, две и т.д. гидроксильных групп.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru 1. Образование гликолятов, глицератов. В отличие от одноатомных спиртов многоатомные спирты легко вступают в реакции не только со щелочными металлами, но и с гидроксидами тяжелых металлов. Например:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Эта реакция является качественной на многоатомные спирты.

2. Реакция дегидратации. Они могут быть внутримолекулярные и межмолекулярные.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru а) внутримолекулярная – из одной молекулы спирта выделяется молекула воды:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru б) межмолекулярная – из двух молекул спирта выделяется молекула воды:

Этот процесс может продолжаться до образования полимера.

  1. Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Замена гидроксильных групп на галогены.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Действуя PCl5 или SOCl2 можно заменить нагалоген несколько групп ОН.

4. Образование простых эфиров.

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Образование сложных эфиров. Глицерин взаимодействует со смесью концентрированных НNО3 и Н24 образует сложный эфир тринитрат глицерина под названием нитроглицерин.

Нитроглицерин – маслянистая жидкость, обладающая огромной взрывчатой силой. Взрывается от сотрясения или нагревания. Применяется для производства бездымного пороха и динамита. В виде 1% раствора его применяют в медицине в качестве сосудорасширяющего средства.

6. Реакция окисления. При окислении многоатомных спиртов получается ряд промежуточных продуктов. Например:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Отдельные представители.

Этиленгликоль СН2ОН - СН2ОН – вязкая бесцветная жидкость tкип=1970С, r=1,11 г/мл, сладкая на вкус, смешивается с водой в любых соотношениях, растворяется в спирте, ацетоне, других растворителях. Широко применяется в химической промышленности для изготовления пленок, волокон (лавсан). Водные растворы этиленгликоля используются в качестве антифризов (незамерзающихся жидкостей). 50% водный раствор замерзает при температуре -340С.

Глицерин СН2ОН – СНОН – СН2ОН – вязкая гигроскопичес-кая жидкость сладкого вкуса, tкип=2900С, r=1,26 г/мл. Смешивается с водой в любых соотношениях. Применяется в производстве взрывчатых веществ, полиэфирных полимеров (лаков, эмалей, линолеума, клеев); в парфюмерии, кожевенной, текстильной и пищевой промышленностях.

Вопросы для самоконтроля.

1. Какие спирты называют многоатомными? Приведите примеры, назовите.

2. Способы получения многоатомных спиртов.

3. Физико-химические свойства многоатомных спиртов.

4. Качественная реакция на многоатомные спирты, написать уравнение реакции.

5. Какие продукты получаются при дегидратации этиленгликоля?

6. Какие продукты получаются при окислении этиленгликоля?

7. Применение в промышленности этиленгликоля, глицерина.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru 8. Назовите по международной номенклатуре следующие спирты:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

9. Напишите уравнения реакций получения пропиленгликоля.

10. Напишите структурные формулы:
а) 2-метилпропандиола-1,2; б) 2,3-диметилпентадиола-2,3;

в) бутантриола-1,2,3.

12.6 Обучающее задание №1.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Охарактеризуйте и назовите по международной номенклатуре следующее соединение:

Решение: это соединение – предельный двухатомный спирт. Название строится следующим образом: основная цепь нумеруется с того конца, к которому ближе расположена группа ОН, т.е. справа. Называем радикал у четвертого С атома и к названию алкана основной цепи прибавляем приставку диол, указывая цифрами местонахождения групп ОН. Называем 4-этилгександиол-1,3.

Обучающее задание №2.

Напишите уравнения реакций для осуществления следующих превращений:

пропан® пропен® 3-хлорпропен ® 1,2,3-трихлорпропан®

® глицерин ® тринитроглицерин.

Решение:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Обучающее задание №3.

Из метана получите глицерин, используя неорганические реагенты.

СН4 ¾® СН2ОН – СНОН – СН2ОН
Решение:

I способ.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru 1) Неполное окисление метана СН4:

2) Синтез Бутлерова – получение глюкозы:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru 3) Реакция брожения глюкозы в присутствии сульфита натрия:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru II способ.

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru III способ:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Обучающее задание №4.

Относительная плотность паров органического вещества по воздуху равна 4,69. При сжигании 47,6 г этого вещества образовалось 77 г СО2 и 37,8 г Н2О. Установите молекулярную формулу органического вещества.

Решение: Определяем молярную массу органического вещества по формуле: М=29Дв; М=29*4,69=136 г/моль.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Определяем количество молей атомов углерода и водорода и их массы:

       
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru
    Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru
 

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru m(С) + m(Н) = 21 + 4,2 = 25,2 г < 47,6 г, следовательно в органическом веществе есть кислород. Определяем массу и количество молей атомов кислорода:

m(О) = 47,6 – 25,2 = 22,4 г.

Определяем соотношение молей атомов элементов, входящих в органическое вещество:

n(С) : n(H) : n(О) = 1,75 : 4,2 : 1,4 = 1,25 : 3 : 1 = 5 : 12 : 4. Простейшая формула C5Н12О4. Определяем ее молярную массу и сравниваем с молярной массой органического вещества: М(С5Н12О4) = 136 г/моль, следовательно эта формула является истинной.

Ответ: С5Н12О4

Обучающее задание №5.

Какую массу тринитроглицерина можно получить при действии 260 г 80% раствора азотной кислоты на 36,8 г глицерина, если доля выхода продуктов реакции составляет 75% от теоретически возможного.

Решение: Пишем уравнение реакции получения нитроглицерина:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Определяем количество исходных веществ:

       
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru
    Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru
 

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Подставляем эти данные в уравнение, из которого видно, что на 0,4 моль глицерина требуется в три раза больше азотной кислоты, т.е. 0,4*3=1,2 моль, следовательно 3,3 > 1,2 азотная кислота в избытке, поэтому расчет продукта реакции ведем по недостатку, т.е. по глицерину. Определяем массу нитроглицерина: m(нгл.) = 0,4*227 = 98 (г); mпр = mтеор*h;

mпр = 90,8*0,75 = 68,1 г. Ответ:68,1 г

Обучающее задание №6.

Смесь этилового спирта и этиленгликоля была обработана избытком натрия, при этом выделилось 3,36 л газа (н.у.). При обработке такой же массы исходной смеси гидроксидом меди массой 4,9 г образовался синий раствор. Установите массовую долю спиртов в исходной смеси.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Решение: Напишем уравнения реакций взаимодействия спиртов с натрием

2Н5ОН + 2Na → 2С2Н5ОNa + Н2

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Определяем количество водорода:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Это количество выделилось из реакции (I, II).

(III)
С Cu(ОН)2 будет реагировать только этиленгликоль

(III)

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Определяем количество Сu(ОН)2.

Подставим 0,05 моль в уравнение (III), тогда n(С2Н6О2) = =2*0,05 = 0,1 (моль). Это количество подставляем в уравнение (II) над С2Н6О2. n(Н2) = 0,1 моль, а так как из уравнения (I, II) выделилось 0,15 молей Н2, следовательно из уравнения (I) n(Н2) = 0,15 - 0,1 = 0,05 моль.

n(С2Н5ОН) = 2*0,05 = 0,1 моль.

Определяем массу спиртов по формуле: m = n*М.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru m(С2Н5ОН) = 0,1*46 = 4,6 г; m(С2Н6О2) = 0,1*62 = 6,2 г. mсм= 4,6+6,2 = 10,8 г.

Ответ: w(С2Н5ОН)=42,6%; w(С2Н6О2)=57,4%.

12.7 Контрольное задание.

Предложите схемы синтезов:
А. этиленгликоль ¾® этанол 1) дегидрирование, окисление, действие Н2О2, восстановление
Б. этиленгликоль ¾® хлористый этил 2) гидрогалогенирование, действие КОН(сп.р), тримеризация
В. метан¾® этандиол 3) дегидрогалогенирование, действие спиртового раствора щелочи
Г. хлористый этил ¾® этиленгликоль 4) дегидратация, окисление
Д. этиловый спирт ¾® бутандиол-2,3 5) дегидратация, гидрирование
Е. этанол ¾® этандиол 6) дегидратация,гидрирование, гидрохлорирование
Ж. этиленгликоль ¾® ацетилен 7) действие спиртового раствора щелочи, окисление
З. этиленгликоль ¾® бензол 8) дегидратация, окисление, действие Н2О2, восстановление
И. пропан ¾® глицерин 9) дегидрохлорирвание, окисление
К. изопропиловый спирт ¾® глицерин 10) реакция С.В. Лебедева, гидрирование, галогенирование, гидролиз
Напишите все указанные уравнения реакций.

Контрольные задания.

1. Осуществите превращения:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru б) пропан ¾® пропен ¾® 3-хлорпропен¾® 1,2,3-трихлорпропан¾® глицерин;

2. Составьте уравнения реакций по схемам:

а) СnН2n+1ОNа ® СnН2n+2О ® С2nН4n-2 ® С2nН4n-1Cl;

б) СnН2n+2О2 ® СnН2nО ® СnН2n+2О ® СnН2n ® СnН2n+2О2

3. Относительная плотность предельного двухатомного спирта по углекислому газу равна 2,045. Выведите молекулярную формулу спирта.

Ответ: С4Н10О2

4. Относительная плотность паров предельного трехатомного спирта по воздуху равна 4,62. Выведите молекулярную формулу спирта. Ответ: С6Н14О3

5. Относительная плотность паров органического вещества по водороду равна 45. При сжигании 10,8 г этого вещества выделилось 10,75 л СО2 и 10,8 г воды. Установите молекулярную формулу органического вещества. Ответ: С4Н10О2

6. При действии натрия на 2,48 г этиленгликоля выделился газ. Определите массу натрия, вступившего в реакцию.

Ответ: 1,84 г

7. Определите массу 90% азотной кислоты и массу глицерина, пошедшей для получения 45,4 г нитроглицерина.

Ответ: 18,4 г С3Н8О3, 42 г НNО3

8. При нитровании 110,4 г глицерина получен тринитроглицерин массой 205 г. Определите выход продукта реакции. Ответ: 75,2%.

9. Какую массу тринитроглицерина можно получить из
18,4 г глицерина и 47,3 г 80% раствора азотной кислоты, если выход продукта реакции составил 70%. Ответ: 31,78 г.

10. Определите объем метана пошедшего на получение
12,4 г этиленгликоля, если выход продукта реакции на стадии дегидрирования и окисления составил по 90%. Ответ: 11 л.

11. 6,8 г этиленгликоля сожгли и продукты сгорания пропустили через раствор гидроксида кальция. При этом выпало 20 г осадка. Определите содержание примеси в исходном спирте.

Ответ: 8,8%

12. Сожгли 9,25 г смеси этиленгликоля и глицерина и продукты реакции, после приведения к нормальным условиям, пропустили через раствор гидроксида бария. Выпало 59,1 г осадка. Рассчитайте массовую долю веществ в исходной смеси.

Ответ: 50,3 % С2Н6О2; 49,7% С3Н8О3

Глава 13. Фенолы.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Фенолы – гидроксильные производные аренов, в молекулах которых гидроксильная группа связана непосредственно с углеродным атомом бензольного ядра.

Общая формула фенолов Ar – ОН.

В зависимости от числа групп ОН , связанных с ядром, различают одно – двух – и трехатомные фенолы.

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru 13.1 Изомерия, номенклатура.Метильному гомологу фенола Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru соответствуют три изомера:

Изомерия двух – и трехатомных фенолов обусловлена положением гидроксильных групп:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

13.2 Способы получения.Фенол и крезолы (о- , м-, п- ) получают из каменноугольной смолы. В синтетических методах исходным сырьем служат бензол или кумол.

1. Кумольный способ (1947г.П.Г.Сергеев и д.р.). Из бензола и пропилена получают изопропилбензол (кумол):

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Кумол окисляют кислородом воздуха:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru При нагревании в присутствии Н24 гидропероксид кумола разлагается на два ценных продукта – фенол и ацетон:

Этот способ является основным промышленным способом получения фенола.

2.Сплавление солей сульфокислот со щелочами:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Этот метод используется в основном для получения многоатомных фенолов:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

3.Гидролиз галогенопроизводных:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

4.Окислением толуола в присутствии солей меди и магния:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

13.3 Физико-химические свойства.Одноатомные фенолы – кристаллические вещества, плохо растворимы в воде. С увеличением числа гидроксильных групп растворимость фенолов увеличивается. Двухатомные фенолы хорошо растворимы в воде. Фенолы – ядовитые вещества.

Химические свойства. Гидроксильная группа и бензольное ядро в фенолах взаимно влияют друг на друга, что обусловливает специфичность свойств фенолов в отличие от спиртов.

Реакции, протекающие с участием группы ОН.

Кислотные свойства фенолов. Влияние бензольного ядра на гидроксильную группу.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Фенолы, как и спирты, не изменяют окраску индикатора, но кислотные свойства в них выражены сильнее. Объясняется это влиянием бензольного ядра на группу ОН. Неподеленная пара электронов атома кислорода вступает в сопряжение p - электронной системой бензольного ядра. Это приводит к смещению электронной плотности в сторону кольца. В результате связь О – Н еще более поляризуется и легче отщепляется протон водорода:

Поэтому, в отличие от спиртов, фенолы образуют феноляты не только со щелочными металлами, но и с растворами щелочей:

фенолят натрия
С6Н5ОН + NаОН ¾® С6Н5ОNа + Н2О

Феноляты, подобно солям слабых кислот и сильных оснований легко гидролизуются:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

сильно щелочная среда
С6Н5ОNа +Н – ОН С6Н5ОН + NаОН

Следовательно, фенолы – слабые кислоты. Например, фенол слабее угольной кислоты в 3000 раз и поэтому фенолы не разлагают солей угольной кислоты, а Н2СО3 вытесняет фенол из фенолят:

С6Н5ОNа+СО22О ¾® С6Н5ОН + NаНСО3

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Кислотность фенолов зависит от характера заместителей в ядре. Электроноакцепторные группы (NО2, галогены и др.) усиливают кислотные свойства. Например, тринитрофенол:

Является сильной кислотой и называется пикриновой кислотой.

Взаимодействие фенолят с галогенпроизводными, при этом образуются простые эфиры:

Ar – ONa + RX ¾® Ar – O – R + NaX

метилфениловый эфир
С6Н5ОNа + СН3J ¾® С6Н5 – О – СН3 + NaJ

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Взаимодействие с галогенангидридами кислот, образуются сложные эфиры:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Восстановление. При перегонке с Zn (пыль) образуются арены:

Реакции бензольного ядра.

1. Реакции электрофильного замещения. Влияние группы ОН на бензольное ядро. Группа ОН являясь заместителем первого рода увеличивают электронную плотность в о- и п- положениях, поэтому рекции замещения с фенолами протекают легче, чем с бензолом.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru а) Галогенирование. При действии бромной воды образуется белый осадок – реакция качественная на фенол:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru При действии хлора, образуются о- п- изомеры:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru б) Нитрование. При действии разбавленной азотной кислоты при комнатной температуре образуется о- п- нитрофенолы, а при действии концентрированной кислоты получается тринитрофенол (пикриновая кислота).

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

в) Сульфирование - взаимодействие фенола с серной кислотой образуются:

       
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru
 
    Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru г) Алкилирование – взаимодействие фенолов с алкенами и спиртами в присутствии AlCl3, Н24 образу.тся о- п- изомеры. Например:

д) Конденсация фенолов с альдегидами образуются фенолформальдегидные смолы. Например:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

 
 
n

е) Гидрирование.

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

ж)Окисление. В отличие от бензола фенолы окисляются легко. Фенол с FeCl3 дает фиолетовое окрашивание, крезолы – синее. Эти реакции являются качественными на фенолы.

Отдельные представители.

Фенол (карболовая кислота) С6Н5ОН – бесцветное кристаллическое вещество, tпл=43 0С, со специфическим запахом. На воздухе окисляется, розовеет, темнеет. Плохо растворим в холодной воде, хорошо – в горячей, в спирте, эфире, бензоле. Является сильным антисептиком. При попадании на кожу вызывает ожоги. Фенол можно получить также в промышленности циклогексановым методом:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Окислительной конденсацией бензола и уксусной кислоты:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Фенол используется для получения полимеров, красителей, синтетических волокон, лекарственных и взрывчатых веществ, гирбицидов и др. продуктов.

Крезолы (о- м- п- крезолы) получают из

каменоугольной смолы. Применяются они для получения синтетических смол, красителей, ядохимкатов. Используются в качестве антисептиков.

Двух- и трехатомные фенолы – кристаллические вещества, растворимые в воде. В промышленности получают сплавлением солей сульфокислот, а также:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Многоатомные фенолы используют для синтеза красителей, полимеров, лекарственных веществ.

Пикриновая кислота (2,4,6-тринитрофенол) С6Н2(NО2)3ОН – кристаллическое вещество желтого цвета, tпл=121,8 0С. Применяется в производстве азокрасителей и взрывчатых веществ.

Ароматические спирты.Бензиловый спирт.

С6Н5-СН2ОН – жидкость плохо растворимая в воде, tкип=206 0С. В промышленности получают:

- гидролизом хлористого бензила

 
 
С6Н5 – СН2Сl + НОН ¾® С6Н5 – СН2ОН + НСl

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru - восстановлением бензальдегида:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Из бензола и оксида этилена получают
b-фенилэтиловый спирт:

Бензиловый спирт проявляет свойства предельных спиров, например:

6Н5 – СН2ОН + 2Nа ¾® 2С6Н5 – СН2ОNа + Н2

Легко заменяет группу ОН на галоген:

С6Н5 – СН2ОН + НСl « С6Н5СН2Сl + Н2О

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru b-спирты легко теряют воду:

Применяется бензиловый спирт в парфюмерии и пищевой промышленности.

Вопросы для самоконтроля.

1. Какие соединения называются фенолами? Их общая формула.

2. Классификация фенолов, изомерия, номенклатура.

3. Способы получения фенолов.

4. Физические свойства фенолов.

5. Химические свойства фенолов. Взаимное влияние функциональных групп.

6. Кислотные свойства фенолов в сравнении с предельными спиртами.

7. Влияние заместителей I и II рода на кислотные свойства фенола.

8. Реакции бензольного ядра. Влияние гидроксильной группы на бензольное ядро.

9. Промышленные способы получения фенола.

10. Напишите уравнения реакций получения двухатомных фенолов.

11. Отличительные свойства бензилового спирта от фенолов.

12. Напишите структурные формулы: а) м- нитрофенола; б) п-изопропилфенола; в) резорцина; г) пикриновой кислоты.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru 13. Назовите соединения:

14. Напишите уравнения реакций взаимодействия:
а) о-крезола с натрием; б) о-крезола с гидроксидом калия;
в) фенола с H24; г) фенола с этиленом; д) 2,6-диметилфенола с бромной водой.

15. Осуществиете следующие превращения, написав уравнения реакций:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

13.6 Обучающее задание №1.

Напишите структурные формулыизомерных ароматических соединений состава С7Н8О и назовите их.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Решение: Так как С7Н8Оотносится к ароматическим, следовательно в его составе есть бензольное ядро, а в боковой цепи содержится один атом углерода и атом кислорода. Этой формуле будут соответствовать:

Обучающее задание №2.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Осуществите превращения:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Решение:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Обучающее задание №3.

Используя любые неорганические реагенты и катализаторы получите из метана 2,4,6-трибромфенол.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Решение:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru В начале из СН4 необходимо получить бензол:

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Затем получаем фенол:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Обучающее задание №4.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Имея в наличии известняк и любые неорганические реагенты получите резорцин.

Решение:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Обучающее задание №5.

Имеется смесь фенола с этиловым спиртом. К одной половине смеси добавили избыток натрия, выделилось 0,672 л Н2 (н.у.). К другой половине добавили избыток раствора бромной воды, при этом образовалось 6,62 г осадка. Определите массовую долю веществ в исходной смеси.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Решение: Напишем уравнения реакций. С бромной водой взаимодействует только фенол.

 
 
М(С6Н2ОНВr3) = 331 г/моль

Определяем количество осадка: Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru подставим в уравнение, следовательно n(фен) = 0,02 моль. С натрием взаимодействуют фенол и этанол:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Определяем количество Н2 по формуле: Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Из реакции (I) по фенолу определяем в реакции (II) количество водорода: n(Н2) = 0,01 моль. Следовательно, в реакции (III) n(Н2) = 0,03 – 0,01 = 0,02 моль подставим в уравнение (III), тогда n(С2Н5ОН) = 0,02*2 = 0,04 моль. Определяем массы веществ и массу смеси:

m(C6Н5ОН) = nС6Н5ОНС6Н5ОН = 0,02*94 = 1,88 г.

m(С2Н5ОН) = nС2Н5ОНС2Н5ОН = 0,04*46 = 1.84 г.

mсмеси = mС6Н5ОН + mС2Н5ОН; mсмеси = 1,88 + 1,84 = 3,72 г.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Ответ: Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru =50,5% ; Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru =49,5%

Обучающее задание №6.

Фенол массой 32,9 г обработали избытком раствора азотной кислоты, выделилось 70 г пикриновой кислоты. Определите, с каким выходом прошла реакция нитрования.

Решение:напишем уравнение реакции нитрования:

 
  Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

n(С6Н5ОН) = n(осадка) = 0,35 моль

mосадка = n*М(С6Н2(NO2)3ОН); mосадка = 0,35*229 = 80,15 г – это теоретический выход продукта. mпрак = 70 г

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Ответ: 87,3%

Обучающее задание №7.

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru При действии избытком натрия на фенол выделилось 4,48 л газа (н.у.) при выходе реакции 80%. Определите массу вступившего фенола.

Решение:

Определяем Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru - это практический выход, необходимо определить теоретический выход из формулы: Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Определяем:n(С6Н5ОН)=0,25*2=0,5моль;
m(С6Н5ОН)=nС6Н5ОН*МС6Н5ОН;
m(С6Н5ОН) = 0,5*94 = 47 г.

Ответ: 47г.

13.7 Контрольные задания.

1. Расположите следующие органические вещества в порядке увеличения кислотных свойств: метиловый спирт; этиленгликоль; этиловый спирт; фенол; глицерин; о-нитрофенол; изопропиловый спирт.

2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения, указав условия протекания реакции:

а) циклогексан ¾® бензол ¾® изопропилбензол ¾® фенол;

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru б) карбид кальция ® ацетилен ® бензол ® бромбензол ® фенол ® пикриновая кислота;

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

Глава 12. Многоатомные спирты. - student2.ru

3. Осуществите превращения, используя неорганические реагенты. Укажите условия протекания реакций:

а) карбид алюминия ® о-метилфенол;

б) этана ® м-этилфенол;

в) метана ® трибромфенол;

г) этена ® фенилэтиловый эфир;

д) метана ® п-этилфенол.

4. В четырех пробирках находится фенол, бензол, этиленгликоль, этиловый спирт. Определите с помощью химических реакций эти соединения.

5. Установите молекулярную формулу органического соединения, при сжигании 24,8 его образовалось 31,36 г углекислого газа (н.у.) и 14,4 г воды. Относительная плотность паров органического вещества по водороду равна 62.

Ответ: С7Н8О2

6. При действии на фенол избытка натрия выделилось 6,72 л водорода (н.у.) при выходе реакции 80%. Рассчитайте массу прореагировавшего фенола.

Ответ: 70,5г.

7. Определите массу фенолята натрия, образующегося при действии 13,5 гидроксида натрия на 28,2 г фенола, если выход реакции составил 90%.

Ответ: 31,32

8. На смесь фенола с бензолом массой 200 г. подействовали избытком натрия. Массовая доля бензола в смеси составляет 6%. Определите объем выделившегося газа, если его выход составляет 80%.

Ответ: 17,92 л.

9. Определите массу 10,0%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации фенола, полученного из 60 г бензола, содержащего 22% примесей.

Ответ: 240 г.

10. К 300 г. 1,5%-ного раствора гидроксида калия добавили метилфенол. Вещества вступили в реакцию полностью. Определите массовую долю образовавшегося вещества в полученном растворе.

Ответ: 3,8%

11. При действии на фенол бромной водой, содержащей
4,8 г брома выпал осадок массой 2,5 г. Определите выход продукта реакции.

Ответ: 75,5%

12. На нейтрализацию 7,7 г смеси фенола и уксусной кислоты потребовалось 40 г. 10% раствора гидроксида натрия. При действии на исходную смесь той же массы бромной водой образовалось 16,55 г осадка. Определите массу фенола и массу уксусной кислоты в исходной смеси.

Ответ: 3 г. СН3СООН; 4,7 г фенола.

13. 14,7 г. смеси фенола и гомолога бензола обработали бромной водой, при этом выпало 33,1 г. осадка. Определите формулу арена, если известно, что молярное соотношение фенола к арену равно 2:1. Напишите формулы всех изомеров арена.

Ответ: С8Н10

14. При действии избытка натрия на смесь фенола и этилового спирта выделилось 6,72 л водорода (н.у.). Для полной нейтрализации этой смеси потребовалось 25 мл 40% раствора гидроксида калия (r = 1,4 г/мл). Определите массовую долю веществ в исходной смеси.

Ответ: 40,4% С2Н5ОН; 59,6% С6Н5ОН.

15. Смесь о-крезола и этиленгликоля массой 61,2 г. обработали избытком калия, в результате чего выделилось 20,7 л газа (н.у.). Определите массовые д

Наши рекомендации