Какой продукт преимущественно образуется при взаимодействии
Содержание статьи
Алкены: химические свойства
Полный курс химии вы можете найти на моем сайте CHEMEGE.RU. Чтобы получать актуальные материалы и новости ЕГЭ по химии, вступайте в мою группу ВКонтакте или на Facebook. Если вы хотите подготовиться к ЕГЭ по химии на высокие баллы, приглашаю на онлайн-курс «40 шагов к 100 баллам на ЕГЭ по химии«.
Алкены – непредельные углеводороды, в молекулах которых есть одна двойная связь. Строение и свойства двойной связи определяют характерные химические свойства алкенов.
Двойная связь состоит из σ-связи и π-связи. Рассмотрим характеристики одинарной связи С-С и двойной связи С=С:
Характеристики хим. связей
Можно примерно оценить энергию π-связи в составе двойной связи С=С:
Еπ = Е(С=С) — Е(С-С) = 620 — 348 = 272 кДж/моль
Таким образом, π-связь — менее прочная, чем σ-связь. Поэтому алкены вступают в реакции присоединения, сопровождающиеся разрывом π-связи. Присоединение к алкенам может протекать по ионному и радикальному механизмам.
Для алкенов также характерны реакции окисления и изомеризации. Окисление алкенов протекает преимущественно по двойной связи, хотя возможно и жесткое окисление (горение).
1. Реакции присоединения
Для алкенов характерны реакции присоединения по двойной связи С=С, при которых протекает разрыв пи-связи в молекуле алкена.
1.1. Гидрирование
Алкены реагируют с водородом при нагревании и под давлением в присутствии металлических катализаторов (Ni, Pt, Pd и др.).
Например, при гидрировании бутена-2 образуется бутан.
Реакция протекает обратимо. Для смещения равновесия в сторону образования бутана используют повышенное давление.
1.2. Галогенирование алкенов
Присоединение галогенов к алкенам происходит даже при комнатной температуре в растворе (растворители — вода, CCl4).
При взаимодействии с алкенами красно-бурый раствор брома в воде (бромная вода) обесцвечивается. Это качественная реакция на двойную связь.
Например, при бромировании пропилена образуется 1,2-дибромпропан, а при хлорировании — 1,2-дихлорпропан.
Хлорирование пропена
Реакции протекают в присутствии полярных растворителей по ионному (электрофильному) механизму.
1.3. Гидрогалогенирование алкенов
Алкены присоединяют галогеноводороды. Реакция идет по механизму электрофильного присоединения с образованием галогенопроизводного алкана.
Например, при взаимодействии этилена с бромоводородом образуется бромэтан.
При присоединении полярных молекул к несимметричным алкенам образуется смесь изомеров. При этом выполняется правило Марковникова.
Правило Марковникова: при присоединении полярных молекул типа НХ к несимметричным алкенам водород преимущественно присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода при двойной связи.
Например, при присоединении хлороводорода HCl к пропилену атом водорода преимущественно присоединяется к атому углерода группы СН2=, поэтому преимущественно образуется 2-хлорпропан.
Гидрохлорирование пропилена
1.4. Гидратация алкенов
Гидратация (присоединение воды) алкенов протекает в присутствии минеральных кислот. При присоединении воды к алкенам образуются спирты.
Например, при взаимодействии этилена с водой образуется этиловый спирт.
Гидратация алкенов также протекает по ионному (электрофильному) механизму.
Для несимметричных алкенов реакция идёт преимущественно по правилу Марковникова.
Например, при взаимодействии пропилена с водой образуется преимущественно пропанол-2.
Гидратация пропилена
1.5. Полимеризация
Полимеризация — это процесс многократного соединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера) друг с другом с образованием высокомолекулярного вещества (полимера).
nM → Mn (M – это молекула мономера)
Например, при полимеризации этилена образуется полиэтилен, а при полимеризации пропилена — полипропилен.
Полимеризация этилена
2. Окисление алкенов
Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).
В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.
2.1. Каталитическое окисление
Каталитическое окисление протекает под действием катализатора.
Взаимодействие этилена с кислородом в присутствии солей палладия протекает с образованием этаналя (уксусного альдегида):
Каталитическое окисление этилена
Взаимодействие этилена с кислородом в присутствии серебра протекает с образованием эпоксида:
Окисление этилена над оксидом серебра
2.2. Мягкое окисление
Мягкое окисление алкенов протекает при низкой температуре в присутствии перманганата калия. При этом раствор перманганата обесцвечивается.
В молекуле алкена разрывается только π-связь и окисляется каждый атом углерода при двойной связи.
При этом образуются двухатомные спирты (диолы).
Окисление алкенов водным раствором перманганата калия без нагревания
Например, этилен реагирует с водным раствором перманганата калия при низкой температуре с образованием этиленгликоля (этандиол-1,2)
«Мягкое» окисление этилена водным раствором перманганата калия
2.3. Жесткое окисление алкенов
При жестком окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) происходит полный разрыв двойной связи С=С и связей С-Н у атомов углерода при двойной связи. При этом вместо разрывающихся связей образуются связи с кислородом.
Так, если у атома углерода окисляется одна связь, то образуется группа С-О-Н (спирт). При окислении двух связей образуется двойная связь с атомом углерода: С=О, при окислении трех связей — карбоксильная группа СООН, четырех — углекислый газ СО2.
Таблица соответствия окисляемого фрагмента молекулы и продукта:
Продукты окисления алкенов
При окислении бутена-2 перманганатом калия в среде серной кислоты окислению подвергаются два фрагмента –CH=, поэтому образуется уксусная кислота:
Окисление бутилена-2 перманганатом калия в серной кислоте
При окислении метилпропена перманганатом калия в присутствии серной кислоты окислению подвергаются фрагменты >C= и CH2=, поэтому образуются углекислый газ и кетон:
Окисление изобутилена подкисленным раствором перманганата калия
При жестком окислении алкенов в нейтральной среде образующаяся щелочь реагирует с продуктами реакции окисления алкена, поэтому образуются соли (кроме реакций, где получается кетон — кетон со щелочью не реагирует).
Например, при окислении бутена-2 перманганатом калия в воде при нагревании окислению подвергаются два фрагмента –CH=, поэтому образуется соль уксусной кислоты – ацетат калия:
Окисление бутена-2 водным раствором перманганата калия при нагревании
Например, при окислении метилпропена перманганатом калия в воде при нагревании окислению подвергаются фрагменты >C= и CH2=, поэтому образуются карбонат калия и кетон:
Окисление изобутилена перманганатом в водной среде при нагревании
Взаимодействие алкенов с хроматами или дихроматами протекает с образованием аналогичных продуктов окисления.
2.3. Горение алкенов
Алкены, как и прочие углеводороды, горят в присутствии кислорода с образованием углекислого газа и воды.
В общем виде уравнение сгорания алкенов выглядит так:
CnH2n + 3n/2O2 → nCO2 + nH2O + Q
Например, уравнение сгорания пропилена:
2C3H6 + 9O2 → 6CO2 + 6H2O
3. Замещение в боковой цепи
Алкены с углеродной цепью, содержащей более двух атомов углерода, могут вступать в реакции замещения в боковой цепи, как алканы.
При взаимодействии алкенов с хлором или бромом при нагревании до 500оС или на свету происходит не присоединение, а радикальное замещение атомов водорода в боковой цепи. При этом хлорируется атом углерода, ближайший к двойной связи.
Например, при хлорировании пропилена на свету образуется 3-хлорпропен-1.
4. Изомеризация алкенов
При нагревании в присутствии катализаторов (Al2O3) алкены вступают в реакцию изомеризации. При этом происходит либо перемещение двойной связи, либо изменение углеродного скелета. При изомеризации из менее устойчивых алкенов образуются более устойчивые. Как правило, двойная связь перемещается в центр молекулы.
Например, при изомеризации бутена-1 может образоваться бутен-2 или 2-метилпропен
CH2=CH-CH2-CH3 → CH3-CH=CH-CH3
Изомеризация бутилена
Источник
Тест по теме «Правило Марковникова» | Тест по химии по теме:
ПРАВИЛО МАРКОВНИКОВА
- При взаимодействии пропена с бромом при обычных условиях преимущественно образуется:
- 1-бромпропан
- 2-бромпропан
- 1,1-дибромпропан
- 1,2-дибромпропан
2.При взаимодействии пропена с хлором при 500℃ преимущественно образуется:
1) 1,2-дихлорпропан
2) 3-хлорпропан
3) 3-хлорпропен
4) 1,1-дихлорпропан
3. При взаимодействии пропена с бромоводородом преимущественно образуется:
1) 1-бромпропан
2) 2-бромпропан
3) 1,1-дибромпропан
4)1,2-дибромпропан
4. При гидратации бутена-1 преимущественно образуется:
1) бутанол-1
2) бутанол-2
3) бутаналь
4) бутанон
5. При гидратации бутена-2 преимущественно образуется:
1) бутанол-1
2) бутанол-2
3) бутаналь
4) бутановая кислота
6. При взаимодействии бромоводорода с 2-бромпропеном преимущественно образуется:
1) 1,1-дибромпропан
2) 1,2-дибромпропан
3) 2,2-дибромпропан
4)1,3 -дибромпропан
7. При взаимодействии 1 моль пропина с 1 моль хлороводорода преимущественно образуется:
1) 2-хлорпропан
2) 2-хлорпропен
3) 1-хлорпропан
4) 1-хлорпропен
8. Один и тот же продукт образуется при гидратации каждого из двух веществ:
1) бутена-1 и бутена-2
2) бутена-1 и бутина-1
3) бутина-1 и бутена-2
4) бутена-1 и пропина
9. При взаимодействии акриловой кислоты с бромоводородом преимущественно образуется:
1)1-бромпропановая кислота
2) 2-бромпропановая кислота
3) 3-бромпропановая кислота
4) α-бромпропионовая кислота
10. Взаимодействие бутена-1 с бромоводородом в присутствии пероксида водорода приводит к преимущественному образованию:
1) 1-бромбутана
2) 2-бромбутана
3) 1-бромбутена-1
4) 2-бромбутена-2
11. По правилу Марковникова происходит взаимодействие:
1) пропена и бромоводорода:
2) бутена-1 и воды
3) бутена-1 и брома
4) бутена-2 и водорода
5) бутена-1 и хлороводорода
6) этилена и кислорода
12. Для взаимодействия пропена и бромоводорода справедливы утверждения:
1) в ходе реакции образуется 1,2-дибромпропан
2) реакция протекает по правилу Зайцева
3) реакция протекает по правилу Марковникова
4) в ходе реакции образуется 2-бромпропан
5) реакция относится к реакциям замещения
6) реакция идет по иному механизму
13. Для взаимодействия бутена-1 и хлороводорода справедливы утверждения:
1) в ходе реакции образуется 1,2-дихлорбутан
2) реакция протекает по правилу Марковникова
3) реакция является эндотермической
4) в ходе реакции образуется 2-хлорбутан
5) реакция относится к реакциям замещения
6) реакция идет по ионному механизму
14. Правило Марковникова не используют для объяснения хода реакции между:
1) бутеном-1 и бромоводородом
2) пропеном и водородом
3) пропеном и водой
4) бутеном-2 и бромоводородом
5) бутеном-1 и бромом
6) бутеном-1 и водой
15.Бромирование метана:
1) осуществляется по правилу Марковникова
2) относится к радикальным реакциям
3) начинается с процесса разрыва связи в молекуле брома
4) протекает по схеме: CH4 + Br2 →CH2Br2+H2
5) протекает не так энергично, как реакция хлорирования
6) относится к реакциям присоединения
16. Радикал этил C2H5- :
1) образует заряд -1
2) образуется при присоединении HCl к этилену
3) имеет нечетное число электронов
4) содержит атомы углерода в состоянии sp3-гибридизации
5) образуется при присоединении Cl2 к этену
6) электронейтрален
17. Карбокатион CH3-CH+-CH3:
1) образуется при хлорировании пропана
2) образуется при присоединении НВr к молекуле прпена
3) более устойчив, чем кабокатион CH3-CH2-CH2+
4) содержит атомы углерода только в sp3-гибридном состоянии
5) содержит центральный атом углерода в состоянии sp2-гибридизации
6) имеет линейное строение
18. Карбокатион CH3-CH2-CH2+:
1) образуется при бромировании пропана
2) образуется как основной промежуточный продукт при присоединении HBr к молекуле пропена
3) менее устойчив, чем карбокатион CH3-CH+-CH3
4) содержит атомы углерода только в sp3-гибридном состоянии
5) содержит атомы углерода в состоянии sp3- и sp2-гибридизации
6) содержит четное число электронов
19. При присоединении бромоводорода к пропену :
1) преимущественно образуется 2-бромпропавн
2) образуется 1-бромпропан и 2-бромпропан в равных соотношениях
3) происходит промежуточное образование катиона CH3-CH+-CH3
4) происходит промежуточное образование радикала CH3-CH2-CH2-
5) правило Марковникова не соблюдается
6) разрывается π-связь в молекуле пропена
20. При присоединении воды к пропену :
1) преимущественно образуется пропанол-1
2) образуется пропанол-1 и пропанол-2 в равных соотношениях
3) разрывается π-связь в молекуле пропена
4) происходит промежуточное образование катиона CH3-CH+-CH3
5) правило Марковникова соблюдается
6) происходит промежуточное образование радикала CH3-CH2-CH2-
ОТВЕТЫ:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
4 | 3 | 2 | 2 | 2 | 3 | 2 | 1 | 3 | 1 |
11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
125 | 346 | 246 | 245 | 235 | 346 | 235 | 356 | 136 | 345 |
Источник
Непредельные углеводороды
Список литературы
- Настольная книга учителя. Химия 9 класс. О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов
- Настольная книга учителя. Химия 10 класс. О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов
- Теория химического строения. Углеводороды. Рабочая тетрадь. А. Журин, Л. Левина.
- Химия внутри нас. Введение в бионеорганическую и биоорганическую химию. А.С. Егоров, Н.М. Иванченко, К.П. Шацкая.
- Химия. Пособие для школьников старших классов и поступающих в вузы. О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов
- Репетитор по химии для поступающих в вузы под редакцией А.С. Егорова
Непредельные углеводороды
Познакомить учащихся с гомологическим рядом, химическим и электронным строением алкенов.
Развивать полученные ранее первоначальные теоретические представления об изомерии (в том числе и геометрической) и умения давать названия соединениям по номенклатуре ИЮПАК.
Развивать общие представления о типах химических реакций и механизмах их протекания на химических свойствах этиленовых углеводородов.
Рассмотреть промышленные и лабораторные способы получения алкенов.
Дать представление о реакциях полимеризации.
Воспитывать чувство патриотизма, познакомив с биографией и работами знаменитых химиков, работавших в Казанском университете – А.М.Бутлеровым, Марковниковым, А.М.Зайцевым и другими.
Дать понятие о диеновых углеводородах и их классификации.
Познакомить учащихся с номенклатурой и изомерией диенов и способами их получения.
Рассмотреть химические свойства диенов на примере реакций присоединения и полимеризации.
Познакомить учащихся с синтетическими и натуральными каучуками, их применением.
Познакомить старшеклассников с терпенами.
Познакомить учащихся с гомологическим рядом, изомерией и номенклатурой алкинов, с электронным и пространственным строением ацетилена.
Рассмотреть способы получения и применение ацетилена.
Алкены
- Назовите по систематической номенклатуре: СН2=СН-С(СН3)2СН3
а) 3,3 –диметилбутен-2,
б) 2-диметилбутен -3,
в) 2,2- диметилбутен -3,
г) 3,3- диметилбутен-1 - Бромэтан может быть превращен в этилен:
а) взаимодействием с натрием
б) взаимодействием со спиртовым раствором щелочи
в) нагреванием с серной кислотой
г) взаимодействием с водородом - Реакция присоединения воды называется
а) гидрирование
б) дегидратация
в) гидратация
г) дегидрирования - Какие вещества, названия которых приведены ниже, являются между собой гомологами?
а) этен
б) 2-метилпропен
в)1,2- дихлорпропен
г) 1-хлорпропен - Укажите названия алкенов, для которых возможна геометрическая изомерия:
а) 1,1-дихлорэтен
б) 1,2-дихлорэтен
в) винилхлорид
г) бутен -2 - Укажите значение относительной молекулярной массы для алкена с 6 атомами углерода в молекуле:
а) 86
б) 84
в) 82
г) 80 - Укажите типы реакций, в которые может вступать пропен:
а) полимеризации
б) гидратации
в) гидрирования
г) окисления - В отличие от пропана пропен реагирует
а) бромом
б) бромной водой
в) водой
г) водородом
Алкадиены
- Укажите число — связей в молекуле 1,3- бутадиена:
а) 8
б) 9
в) 7
г) 5 - Молярная масса алкадиена равна 82 г/моль. Сколько атомов водорода содержится в молекуле алкадиена?
а) 10
б) 12
в) 14
г) 8 - В молекуле алкадиена 6 атомов углерода. Укажите значение относительной молекулярной массы алкадиена:
а) 86
б) 84
в) 82
г) 80 - Какой продукт преимущественно образуется при взаимодействии 1 моль 1,3- бутадиена с 1 моль брома при комнатной температуре
а) 1,4 –дибромбутен-2
б) 1,2 –дибромбутен-1
в) 3,4 –дибромбутен-1
г) 1,2,3,4 – тетрабромбутан - Укажите схемы реакций, в которых продуктом может быть 1,3 –бутадиен
а) СН3-СН(СН3) – СН2 –СН3 —- (дегидрирование)
б) СН3 –СН2 –СН2 СН3 —( кат. t)
в) 2 СН3 – СН2Cl + 2Na —- ( t)
г) 2С2 Н5ОН —— (кат,t ) - С какими веществами реагирует 1,3 –бутадиен?
а) бром
б) водород
в) кислород
г) хлороводород - При полном гидрировании бутадиена -1,3 образуется:
а) бутен
б) бутан
в) изопрен
г) бутен-2 - Реакцией Лебедева называется реакция получения:
а) 1.3- бутадиена из этилена
б) 1,3 –бутадиена из винилхлорида
в) 1,3 –бутадиена из бутана
г) 1,3 –бутадиена из этанола - В результате вулканизации каучука можно получить:
а) гуттаперчу
б) резину
в) эбонит
г) фенопласт - Укажите формулу элементарного звена бутадиенового каучука:
а) СН2=СН-СН=СН2
б) -СН2-СН-СН-СН2-
в) -СН2-СН=СН-СН2
г) -СН2=СН –СН=СН2-
Способы получения алкенов. Приложение 1
Исследования выдающегося русского химика Владимира Васильевича Марковникова явились блестящим подтверждением теории химического строения его учителя, А.М. Бутлерова. Результаты этих исследований послужили основой учения о взаимном влиянии атомов как одного из главных положений теории химического строения. В 1869 г. В.В. Марковников защитил докторскую диссертацию на тему « Материалы по вопросу о взаимном влиянии атомов в химических соединениях».
!!!
Реакция Вагнера.
Реакцию окисления олефинов водным раствором перманганата калия открыл в 1888 г. русский химик с немецкой фамилией – Егор Егорович Вагнер. С помощью этой качественной реакции Е.Е. Вагнер доказал непредельный характер некоторых природных соединений: терпенов, лимонена, скипидара. С тех пор этот процесс носит имя ученого – реакция Вагнера.
Правило Зайцева
- Эта закономерность открыта в 1875 г. выдающимся русским химиком, учеником и тезкой А.М. Бутлерова Александром Михайловичем Зайцевым и носит название правило Зайцева.
- Реакция дегидратации – полная аналогия реакции дегидрогалогенирования.
- Де + гидро + галоген + ирование =
удалять + водород + галоген + (действие).
Отщепление галогеноводорода.
Дегидратация отщепление воды
В начале ХХ в. в связи с резким подорожанием натурального каучука возникла острая необходимость в разработке доступного и экономичного способа получения диенов.
В 1926 г. в Советском Союзе был объявлен конкурс на лучший способ получения синтетического каучука. Сроки и условия конкурса были достаточно жесткими.
Победителем оказалась группа химиков под руководством профессора Военно-медицинской академии г. Ленинграда Сергея Васильевича Лебедева. В качестве сырья использовался этиловый спирт.
Этот способ получения бутадиена-1,3 получил название метода Лебедева и долгое время использовался в промышленности.
В 1955 г. Д. Натта с сотрудниками синтезировал полиацетилен, представлявший собой смесь цис-, трансизомеров: цис-полиацетилен, красного цвета, менее устойчив, транс- полиацетилен, синего цвета, более устойчив. Полиацетилен открыл новую эру токопроводящих полимеров. В 1976 г. в лаборатории японского ученого Хидэки Сиракавы было сделано удивительное открытие. Если пленку из этого материала обработать иодом, получается золотистое покрытие с металлическим блеском, которое проводит электрический ток в миллиард раз лучше, чем сам полиацетилен! Эти материалы используются в сотнях электронных и звуковоспроизводящих устройств.
Применение ацетилена. Приложение 2
Понятие о терпенах
- Каучук — не единственное природное производное изопрена. В природе существует множество углеводородов, структурными фрагментами которых является изопрен. Общее «родовое» название терпены. Общая формула-(С5Н8)n. Терпены очень широко распространены в природе. Многие являются составной частью эфирных масел, придающих растениям специфический аромат. Оцимен содержится в базилике, а лимонен— в кожуре цитрусовых.
- Эфирными маслами называют нерастворимые в воде маслообразные продукты, которые в отличие от жирных масел полностью испаряются и не оставляют следов на бумаге. Их используют в производстве душистых веществ, для ароматизации косметических средств. Первые рецептуры таких композиций относятся к временам царя Хаммурапи (2100г. до н.э.) Сквален выделяют из печени акулы.
β-каротин содержит длинную цепочку сопряженных двойных связей. Такие фрагменты называют хромофорными группами.
Подобные молекулы окрашивают в желтый цвет лепестки шафрана, в золотой — сладкую кукурузу, в оранжевый — апельсиновый сок, в розовый— мясо лосося. β-каротин содержится в моркови, которая имеет такую характерную окраску. Витамины группы А — производные терпенов. При недостатке витамина А возникает ослабление зрения. Поэтому сырая морковь и морковный сок так полезны для глаз.
Приложение 3. Презентация
Источник