Описание характерных химических свойств алканов и циклоалканов уравнениями реакций

Практическое занятие

Описание характерных химических свойств алканов и циклоалканов уравнениями реакций.

Цель работы: Закрепить химические свойства алканов и циклоалканов, с помощью уравнений химических реакций.

Краткие теоретические сведения: Химические свойства алканов: Химические свойства. В обычных условиях алканы химически инертны. Они устойчивы к действию многих реагентов: не взаимодействуют с концентрированными серной и азотной кислотами, с концентрированными и расплавленными щелочами, не окисляются сильными окислителями — перманганатом калия КмnО₄ и т. п.

1.     Галогенирование.

При взаимодействии алканов с галогенами (хлором и бромом) под действием УФ-излучения или высокой температуры образуется смесь продуктов от моно- до полигалогенозамещенных алканов. Общая схема этой реакции показана на примере метана:

2.     Нитрование (реакция Коновалова).

При действии разбавленной азотной кислоты на алканы при 140 "С и небольшом давлении протекает радикальная реакция:

3.     Изомеризация.

Нормальные алканы при определенных условиях могут превращаться в алканы с разветвленной цепью:

4.     Окисление.

При мягком окислении метана кислородом воздуха в присутствии различных катализаторов могут быть получены метиловый спирт, формальдегид, муравьиная кислота:

На воздухе алканы сгорают до СО₂ и Н₂О.

Циклоалканы. Общая формула гомологического ряда циклоалканов С₂Н_2n. Точно такой же формулой описывается гомологический ряд алкенов, из чего следует, что каждому циклоалкану изомерен соответствующий алкен — это приме так называемой "межклассовой” изомерии.

По размеру цикла циклоалканы делятся на ряд групп, из которых мы рассмотрим малые (С₃, С₄) и обычные

Химические свойства циклоалканов: В строении циклоалканов имеется ряд особенностей, определяющих их химические свойства. Малые циклы (особенно циклопропан) неустойчивы и способны к разрыву, поэтому они склонны к реакциям присоединения, напоминая ненасыщенные соединения. Так, циклопропан присоединяет бром с разрывом цикла, образуя 1,3-дибромпропан (реакция идет труднее, чем с пропеном):

Обычные циклы очень устойчивы и вступают только в реакции замещения, подобно алканам:

Порядок выполнения работы:

1 Повторить химические свойства алканов, циклоалканов.

2 Ознакомиться с теоретическим материалом по данной теме.

3 Выполнить задания.

Задание:

Вариант 1

1.     Какие углеводороды образуются при нагревании следующих солей органических кислот с твердым гидроксидом натрия:

А)  бутаноат натрия (бутират натрия);          Б) 2-этилпропиноат натрия.

2.     При помощи каких реакций можно осуществить следующие превращения:

CH₄   ->  CH₃Cl   ->   C₂H₆    ->   C₂H₅Cl    ->   C₃H₈

Укажите условия проведения реакций.

3.     Как получить С₃H₈  , если даны следующие вещества : CH₄ , Na,  Cl₂ ? Укажите условия проведения реакций.

Вариант 2

1.   Какие углеводороды образуются при нагревании следующих солей органических кислот с твердым гидроксидом натрия:

      А)  бутаноат натрия (бутират натрия);          Б) 2-этилпропиноат натрия.

2.   При помощи каких реакций можно осуществить следующие превращения:

       C ->      CH₄ ->    CH₃Cl    ->     C₃H₈    ->     C₃H₇Br

      Укажите условия проведения реакций.

4.     Как получить С₄H₁₀  , если даны следующие вещества : CH4 , Na,  Cl2 ? Укажите условия проведения реакций.

Контрольные вопросы:

1.     Чем отличается пиролиз от крекинга? Приведите примеры пиролиза алканов про температуре выше 1150 ⁰С.

2.     Какие технически важные вещества образуются при катилитическом окислении 2-метилбутана?

3.     Имеют ли циклоалканы межклассовую изомерию?

4.     При помощи каких реакций можно осуществить следующие превращения:

      CaC₂ ->      CH₄ ->    CH₃Cl    ->     C₄H₁₀    ->     C₄H₉Сl