Получение метана и этилена и изучение свойств алканов и алкенов

Цель работы: получить метан и этилен и изучить их свойства.

Опыт 1. Образование и свойства метана

Реактивы: ацетат калия, натрия или кальция (обезвоженные), натронная известь, бромная вода (разбавленная, светло-желтый раствор), перманганат калия (сильно разбавленный водный раствор).

Небольшие количества метана и этилена удобно получать в пробирке с газоотводной трубкой.

В сухую пробирку помещают несколько граммов тщательно растертой в ступке смеси из 1 вес. ч. какого-либо безводного ацетата и 2 вес. ч. натронной извести (или готовят натронную известь из 1 г гидроксида кальция и 0,5 г гидроксида натрия и добавляют к ней 0,5 г ацетата, перемешивают получившуюся смесь и переносят в пробирку для получения газа). Укрепляют пробирку почти горизонтально (с небольшим наклоном в сторону газоотводной трубки) и, присоединив газоотводную трубку, нагревают смесь в пробирке пламенем горелки сначала осторожно, затем сильно. Опуская наконечник газоотводной трубки в отдельные пробирки с бромной водой и раствором перманганата калия, устанавливают, изменяется ли окраска этих реактивов выделяющимися пузырьками газообразного углеводорода, т.е. происходит ли бромирование метана и его окисление.

Не прекращая нагревания, собирают метан в наполненную водой пробирку, опрокинутую в стакан или кристаллизатор с водой. Затем вынимают газоотводную трубку из воды и прекращают нагревание. Закрыв под водой пробирку пальцем, подносят ее к пламени горелки и открывают. Метан спокойно сгорает голубоватым пламенем. После этого можно поджечь метан и у конца газоотводной трубки. При внесении в пламя горящего метана фарфоровой пластинки (чашки, крышки от тигля) на ней не образуется черного пятна сажи.

Опыт 2. Образование и свойства этилена

Реактивы: этиловый спирт (ректификат или сырец), бромная вода (разбавленная, светло-желтый раствор), перманганат калия (сильно разбавленный, ярко-розовый раствор).

Этилен получают в таком же приборе, какой использовали и для получения метана, но между выходящей из пробки газоотводной трубкой и резиновой трубкой с наконечником вставляют еще короткую (5–6 см) стеклянную трубочку с мелкими кусочками натронной извести, помещенной между двумя неплотными ватными тампонами.

Помещают в пробирку 1 мл спирта и осторожно, по каплям при взбалтывании, приливают 4 мл концентрированной серной кислоты. В разогревшуюся смесь бросают кипятильный камешек, присоединяют газоотводную трубку и укрепляют вертикально в лапке штатива. Начинают медленно и осторожно нагревать пробирку до начала равномерного выделения газа. Реакционная смесь при этом чернеет. С выделяющимся газом проводят те же операции, что и с метаном.

Непредельный характер этилена проявляется в быстроте его бромирования и окисления, а также в несколько более ярком цвете пламени этилен по сравнению с цветом пламени горящего метана. На внесенной в пламя этилена фарфоровой пластинке появляется черное пятно сажи.

Опыт 3. Бромирование углеводородов

Реактивы: насыщенные углеводороды (гексан, гептан) или петролейный эфир, ненасыщенные жидкие углеводороды (октен, циклогексен) или смесь углеводородов (керосин, скипидар), бромная вода.

В сухую пробирку помещают 1 мл исследуемого углеводорода (или смеси углеводородов) и добавляют по каплям при легком встряхивании раствор брома. Если желтая окраска не исчезает на холоду, то смесь слегка нагревают. Устанавливают, сопровождается ли исчезновение окраски, обусловленной присутствием свободного брома, образованием бромистого водорода — газа, имеющего резкий запах, дымящегося на воздухе (особенно при внесении в пробирку палочки, смоченной аммиаком) и окрашивающего влажную синюю лакмусовую бумажку в красный цвет. Выделение бромистого водорода хорошо заметно на темном фоне при встряхивании пробирки, если слегка подуть над ее отверстием.

Опыт 4. Окисление углеводородов раствором перманганата калия (реакция Вагнера)

Реактивы: насыщенные и ненасыщенные жидкие углеводороды, 2%-ный водный раствор перманганата калия, 10%-ный водный раствор карбоната натрия.

К 1 мл исследуемого вещества добавляют сначала равный объем раствора карбоната натрия и затем постепенно по каплям при сильном взбалтывании раствор перманганата калия до прекращения изменения внешнего вида смеси.

Опыт 5. Взаимодействие углеводородов с концентрированной серной кислотой

Реактивы: насыщенные и ненасыщенные жидкие углеводороды, концентрированная серная кислота.

К 1 мл вещества (смеси углеводородов) добавляют 1 мл концентрированной серной кислоты и сильно, но осторожно взбалтывают несколько минут, охлаждая пробирку в воде. Отмечают различное отношение насыщенных и ненасыщенных углеводородов к концентрированной серной кислоте.

Опыт 6. Взаимодействие углеводородов с концентрированной азотной кислотой

Реактивы: насыщенные и ненасыщенные жидкие углеводороды, концентрированная азотная кислота.

К 1 мл исследуемого вещества добавляют 1 мл концентрированной азотной кислоты и встряхивают смесь сначала осторожно, затем энергично в течение нескольких минут. Отмечают различное отношение насыщенных и ненасыщенных углеводородов к кислоте.