Лабораторная работа Основные классы неорганических соединений

• Название: Лабораторная работа Основные классы неорганических соединений
• Дата: 22.03.2022
• Размер: 2.63 Mb.
• Имя файла: Uchebnoe_posobie_po_khimii.doc
• Тип: Лабораторная работа; #409758
• страница: 35 из 40

29.3. Для получения метанола использовали 2 м³ оксида углерода (II) и 5 м³ водорода при нормальных условиях. Получено 2,04 кг спирта. Определить выход спирта. (Ответ: 71,4 %).

29.4. Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

С → СН₄ → С₂Н₆ → С₂Н₄ → С₂Н₅ОН → С₂Н₅ОNa.

29.5. Определить массу фенолята натрия, который может быть получен при взаимодействии 4,7 г фенола с 4,97 мл 35 %-го раствора NaОН (ρ = 1,38 г/мл). (Ответ: 5,8 г).

29.6. Написать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

хлорэтан → этанол → этилен → пропаналь.

29.7. При окислении 13,8 г этанола избытком оксида меди (II) получен альдегид, масса которого составила 9,24 г. Определить выход продукта реакции. (Ответ: 70 %).

29.8. Определить массу серебра, которая будет получена, если к избытку аммиачного раствора оксида серебра прибавить 50 г 11,6 %-го водного раствора пропаналя. (Ответ: 21,6 г).

29.9. Какое количество вещества НСНО содержится в его 30 %-м водном растворе объемом 3 л и плотностью 1,06 г/мл? (Ответ: 31,8 моль).

29.10. 280 мл ацетилена было использовано для получения ацетальдегида, выход которого составил 80 %. Какая масса серебра может образоваться при добавлении всего полученного альдегида к избытку аммиачного раствора оксида серебра? (Ответ: 1,08 г).

29.11. Составить уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

С → СаС₂ → С₂Н₂ → С₂Н₄ → С₂Н₆ → С₂Н₅Cl → С₂Н₅ОН.

29.12. При окислении 6 г технического препарата этаналя аммиачным раствором оксида серебра образовалось 20 г металла. Определить массовую долю (%) этаналя в техническом препарате. (Ответ: 67,9 %).

29.13. Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения: метан → ацетилен → уксусный альдегид → этиловый спирт → уксусный альдегид.

29.14. Составить уравнения реакций, при помощи каких реакций можно осуществить следующие превращения:

С → СН₄ → С₂Н₂ → С₆Н₆ → С₆Н₅Cl → С₆Н₅ОН.

29.15. Рассчитать массу фенолята калия, которая может быть получена из 3,29 г фенола. (Ответ: 4,62 г).

29.16. Составить уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

уксусный альдегид → этанол → этилен → ацетилен → уксусный альдегид.

29.17. Написать уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

а) СН₄ → Х → СН₃ОН → СН₃−О−СН₃; б) этанол → этилен → Y → этанол.

Назвать вещества Х и Y.

29.18. При дегидратации пропанола-2 получили пропилен, который обесцветил бромную воду массой 200 г. Массовая доля брома в бромной воде равна 3,2 %. Определить массу пропанола-2, взятого для реакции. (Ответ: 2,4 г).

29.19. Рассчитать массу фенола, который можно получить гидролизом бромбензола массой 47,1 г, если массовая доля выхода продукта равна 40 %.

(Ответ: 11,28 г).

29.20. Составить уравнения реакций, которые необходимо провести для осуществления следующих превращений: пропин → Х → ацетон.

Назвать вещество Х, указать условия протекания реакций.
Лабораторная работа 30

Органические кислоты
Цель работы: изучить свойства органических кислот.

Задание: выполнить химический эксперимент по установлению свойств органических кислот. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу.

Теоретическое введение

К арбоновые кислоты – производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на карбоксильную группу

О собенности химических свойств карбоновых кислот обусловлены сильным взаимным влиянием карбонильной
и гидроксильной О−Н групп.

Поэтому все химические реакции карбоновых кислот будут идти по следующим направлениям:

Замещение водорода в гидроксильной группе. Карбоновые кислоты – слабые электролиты и взаимодействуют с активными металлами, оксидами и гидроксидами металлов с образованием солей:

2CH₃COOH + Mg → Mg(CH₃COO)₂ + H₂;

уксусная кислота ацетат магния

C₂H₅COOH + NaOH → C₂H₅COONa + H₂O.

пропионовая кислота пропионат натрия

Замещение всей гидроксильной группы. Карбоновые кислоты реагируют со спиртами в присутствии сильных неорганических кислот, в результате образуется сложный эфир:


пропионовая метиловый метиловый эфир пропионовой кислоты

кислота спирт (метилпропионат)

Выполнение работы

Опыт 1. Свойства карбоновых кислот

• 
  Налить в пробирку 2−3 мл раствора уксусной кислоты и внести туда немного стружек магния. Что наблюдается? Какое свойство карбоновых кислот характеризует этот опыт?
  
• 
  В пробирку насыпать немного соды Na₂CO₃ и прилить раствор уксусной кислоты. Что наблюдается?
  
• 
  В пробирку насыпать немного уксуснокислого натрия СН₃СООNa и прилить 1−2 мл концентрированной серной кислоты. Слегка нагреть. Запах какого вещества обнаруживается?
  

Требование к результатам опыта

Записать наблюдения и составить уравнения реакций взаимодействия:

магния с уксусной кислотой; соды с уксусной кислотой; уксуснокислого натрия с серной кислотой.

Опыт 2. Получение уксусноэтилового эфира

Налить в пробирку по 2 мл: концентрированной уксусной кислоты, этилового спирта и концентрированной серной кислоты. Пробирку со смесью опустить на 1−2 мин в кипящую воду, после чего содержимое пробирки вылить в пробирку с раствором поваренной соли (NaCl уменьшает растворимость эфира). Через несколько минут на поверхность всплывет уксусноэтиловый эфир, который можно узнать по характерному запаху.

Требование к результатам опыта

Написать уравнение реакции получения уксусноэтилового эфира (Н₂SO₄ играет роль водоотнимающего вещества).

Опыт 3. Выделение карбоновых кислот из мыла

В стакан налить 20−30 мл воды, всыпать туда несколько ломтиков простого мыла. Для лучшего растворения нагреть, все время помешивая стеклянной палочкой.

К полученному раствору добавить 2−3 мл 10 %-го раствора серной кислоты и еще раз нагреть почти до кипения. На поверхности появляется слой кислот, выделенных из взятого мыла. При охлаждении эти кислоты затвердевают в твердый кружок.

Требование к результатам опыта

Написать уравнение реакции между натриевой солью стеариновой кислоты С₁₇Н₃₅СООNa и серной кислотой.

Примеры решения задач

Пример 30.1. Составить уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Метан → X → Y → уксусная кислота.

Назвать вещества X и Y.

Решение. При нагревании метана получают ацетилен – вещество Х:

2СН₄ → С₂Н₂ + 3Н₂.

Гидратацией ацетилена в присутствии солей ртути (II) синтезируют уксусный альдегид – вещество Y:

C₂H₂ + H₂O → CH₃COH.

Окислив уксусный альдегид кислородом воздуха в присутствии катализатора, получают уксусную кислоту:

2СН₃СОН + О₂ → 2СН₃СООН.

Пример 30.2. В трех пробирках без надписей находятся следующие вещества: этанол, муравьиная кислота, уксусная кислота. Какие химические реакции следует провести, чтобы различить эти вещества?

Решение. Спирт (этанол) можно отличить по действию веществ на индикаторы. Например, кислоты окрашивают синий лакмус в красный цвет, спирт – нет.

Различить муравьиную и уксусную кислоту легко, так как муравьиная кислота проявляет некоторые свойства альдегидов. Например, она вступает в реакцию «серебряного зеркала» (уксусная – нет):

НСООН + Ag₂O → CO₂↑ + 2Ag + H₂O.

Пример 30.3. Какой объем уксусной эссенции плотностью 1,07 г/мл надо взять для приготовления столового уксуса объмом 200 мл и плотностью 1,007 г/мл? Массовая доля уксусной кислоты в уксусной эссенции равна 80 %, в столовом уксусе – 6 %.

Решение. Определяем массу раствора уксуса, который надо приготовить:

m = V∙ ρ; m = 200 ∙ 1,007 = 201,4 г.

Рассчитаем массу уксусной кислоты, которая содержится в уксусе:

m (CH₃COOH) = m ∙ ω (CH₃COOH) = 201,4 ∙ 0,06 = 12,1 г.

Вычисляем массу уксусной эссенции m′, которая содержит уксусную кислоту массой 12,1 г:

г.

Находим объем уксусной эссенции:

мл.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

30.1. Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

С₂Н₄ → С₂Н₅СОН → С₃Н₇ОН → С₃Н₇СООН.

30.2. Сколько изомерных карбоновых кислот может соответствовать формуле С₅Н₁₀О₂? Написать структурные формулы этих изомеров. (Ответ: 4 изомера).

30.3. При окислении муравьиной кислоты получили газ, который пропустили через избыток раствора гидроксида кальция. При этом образовался осадок массой 20 г. Какая масса муравьиной кислоты взята для окисления?

(Ответ: 9,2 г).

30.4. В четырех пробирках находятся следующие вещества: пропионовая кислота, раствор формальдегида, раствор фенола в бензоле, метанол. При помощи каких химических реакций можно различить эти вещества?

30.5. Составить уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

CH₄ → CH₃Cl → CH₃ОH → HCOH → HCOOH → CO₂.

30.6. Какие массы растворов уксусной кислоты с массовой долей СН₃СООН 90 и 10 % надо взять для получения раствора массой 200 г с массовой долей кислоты 40 %? (Ответ: раствора с массовой долей 90 % − 75 г; 10 % − 125 г).

30.7. Сколько изомерных карбоновых кислот может соответствовать формуле С₆Н₁₂О₂? Написать структурные формулы этих изомеров. (Ответ: 9 изомеров).

30.8. Назвать вещества Х и Y и составить уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) метанол → Х → формиат натрия;

б) уксусный альдегид → Y → ацетат кальция.

30.9. Какой объем воды надо прибавить к 300 мл 70 %-го раствора уксусной кислоты (ρ = 1,07 г/мл), чтобы получить 30 %-й раствор? (Ответ: 428 мл).

30.10. Написать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

СаС₂ → С₂Н₂ → СН₃СОН → СН₃СООН.

30.11. Рассчитать объем оксида углерода (II) (условия нормальные), который потребуется для получения раствора муравьиной кислоты массой 16,1 кг. Массовая доля НСООН в растворе, который требуется получить, равна 40 %.

(Ответ: 3136 л).

30.12. Написать структурные формулы следующих кислот:

а) 3-метил-2-этилгексановая кислота; б) 4,5-диметилоктановая кислота;

в) 2,2,3,3-тетраметилпентановая кислота.

30.13. Рассчитать массу бутановой кислоты, которая образуется при окислении бутанола-1 массой 40,7 г. (Ответ: 48,4 г).

30.14. Какой объем 20 %-го раствора гидроксида калия плотностью 1,2 г/мл потребуется для полной нейтрализации 22,2 г пропионовой кислоты?

(Ответ: 70 мл).

30.15. Написать уравнение реакции диссоциации бутановой кислоты и реакции получения натриевой соли этой кислоты.

30.16. Написать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

пропионовая кислота ← этилен → этанол → уксусная кислота.

30.17. К раствору муравьиной кислоты массой 36,8 г добавили избыток окислителя. Газ, полученный в результате окисления, пропустили через избыток баритовой воды Ba(OH)₂, в результате чего получили осадок массой 39,4 г. Определить массовую долю кислоты в исходном растворе. (Ответ: 25 %).

30.18. На нейтрализацию 3,7 г одноосновной предельной кислоты израсходовано 100 мл 0,5 М раствора КОН. Написать структурную формулу этой кислоты.

30.19. На нейтрализацию 30 г смеси раствора уксусной кислоты и фенола израсходовано 100 мл 2 М раствора NaOH, а при действии бромной воды на эту смесь образовалось 33,1 г осадка. Определить массовую долю (%) кислоты и фенола в растворе. (Ответ: 20 % кислоты и 31,3 % фенола).

30.20. Определить массовую долю хлоруксусной кислоты, полученной при пропускании хлора в 75 %-й раствор уксусной кислоты.

(Ответ: 82,5 %).

Лабораторная работа 31

Распознавание высокомолекуляных материалов
Цель работы: изучить свойства высокомолекулярных соединений.

Задание: выполнить химический эксперимент по установлению свойств высокомолекулярных соединений. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет.

Теоретическое введение

Полихлорвиниловые изделия размягчаются при 50–60 °С, легко свариваются в небольшом пламени. При нагревании выделяется хлороводород, который можно обнаружить по образованию белого дыма (NH₄Cl), поднеся к пробирке стеклянную палочку, смоченную раствором аммиака. Если накаленную медную проволоку прижать к образцу, а затем внести его в пламя горелки, то пламя окрашивается в ярко-зеленый цвет. При горении образцов наблюдается обильное выделение копоти.

Разбавленные кислоты и щелочи заметного действия на полихлорвинил не оказывают; в концентрированных неорганических кислотах он сжимается и чернеет.

Аминопласты окрашены в светлые тона, при нагревании не плавятся, горят с трудом, почти без копоти, не растворимы ни в одном из растворителей. При разложении образуют летучие продукты щелочного характера, окрашивающие индикаторную бумагу в синий цвет.

Капрон начинает плавиться при температуре 216 °С. С трудом загорается голубоватым пламенем и быстро гаснет. При нагревании разлагается с выделением аммиака. Из расплавленного капрона можно вытянуть тонкие нити. По отношению к щелочам и разбавленным кислотам капрон устойчив; в концентрированных кислотах растворяется.

Каучук – эластичный материал, из которого путем специальной обработки получают резину. Сырой каучук липок, непрочен, при небольшом понижении температуры становится хрупким. Для увеличения эластичности и повышения прочности, износоустойчивости, стойкости к агрессивным средам каучук подвергают вулканизации путем нагревания в присутствии серы с различными наполнителями (сажа, мел, оксид цинка и др.). В процессе вулканизации линейные макромолекулы каучука сшиваются между собой дисульфидными мостиками (–S–S–) и образуется пространственный полимер – резина. Резина отличается от каучука большей эластичностью и прочностью. Она устойчива к действию температуры и растворителей.

Выполнение работы

Опыт 1. Обнаружение поливинилхлорида

• 
  Поместить в пробирку кусочек полимера, нагреть и заметить его размягчение, а затем разложение с выделением газообразного хлороводорода. В последнем убедиться, поднеся к выделяющемуся дыму влажную индикаторную бумажку, а затем стеклянную палочку, смоченную раствором аммиака.
  
• 
  Сильно нагреть медную проволоку в пламени спиртовки, затем прижать ее к образцу поливинилхлорида и снова внести в пламя. Наблюдать зеленую окраску пламени. При накаливании проволоки на ее поверхности образуется оксид меди CuO, реагирующий с отщепляющимся HCl с образованием CuCl₂ и воды. Зеленая окраска пламени обусловлена хлоридом меди.
  

Опыт 2. Обнаружение аминопластов

• 
  Внести в пламя кусочек пластмассы и наблюдать за характером горения (запах, копоть, легко или трудно загорается пластмасса, продолжается ли горение, если отвести пламя).
  
• 
  Нагреть в пробирке кусочек пластмассы и испытать характер летучих продуктов разложения влажной красной индикаторной бумажкой. В какой цвет она окрасилась?
  

Опыт 3. Обнаружение капрона

• 
  Внести в пламя кусочек капрона. Обратить внимание на характер горения, запах.
  
• 
  Раплавить капрон, поднеся к нему пламя спички, и попробовать вытянуть из капрона тонкие нити спичкой или булавкой. Возможность получить из расплавленного капрона нити резко отличает его от других пластмасс.
  
• 
  Налить в 5 пробирок отдельно по 1−2 мл концентрированной серной кислоты (ρ = 1,84 г/мл), концентрированной соляной кислоты, разбавленной серной и соляной кислот, концентрированного раствора NaOH и поместить в пробирки кусочки капрона. Через некоторое время отметить, в каких случаях происходит растворение капрона.
  

Опыт 4. Открытие серы в вулканизованном каучуке

Поместить в пробирку несколько кусочков резины и нагреть пробирку на огне. Когда станет заметным разложение резины, поднести к пробирке бумажку, смоченную раствором свинцовой соли. Отметить изменение цвета бумаги, вызванное образованием черного сернистого свинца.

Требование к результатам опытов

Отметить и записать наблюдения для всех опытов.