Особые реакции в органической химии. Щавелевая кислота

Особые реакции в органической химии

Щавелевая кислота

1.      а) Разложение щавелевой и муравьиной кислоты под действием концентрированной серной кислоты:

H₂C₂O₄  →     H₂O + CO₂ + CO

HCOOH  _→    H₂O + CO

          б)  В промышленности щавелевую кислоту получают

              окислением углеводов, спиртов и гликолей смесью HNO₃ и H₂SO₄

              в присутствии V₂O₅, либо окислениемэтилена и ацетилена HNO₃

                   в присутствии PdCl₂ или Pd(NO₃)₂, а также окислением пропилена жидким NO₂.   

              Перспективен способ получения щавелевой кислоты из СО через формиат натрия:

        NaOH + CO →HCOONa →NaOOC-COONa→HOOC-COOH

   2. Ацетилен может быть окислен перманганатом калия:

          а) в кислой среде окисление идет до углекислого газа:

        C₂H₂ + 2KMnO₄ +3H₂SO₄ → 2CO₂ + 2MnSO₄ + 4H₂O + K₂SO₄

        б) в слабощелочной среде - до оксалата  калия:

     

       3С₂Н₂ +  8KMnO₄   →  3КООС-СООК  + 8MnO₂ + 2КОН + 2Н₂О

Задачи по органической химии на массовую (объемную) долю выхода
№1     Какую массу метанола можно получить из формальдегида массой 45 г, если массовая  доля
           выхода составляет 95%?
Дано:
m(СН2О)= 45 г
η(CH3OH)=95%             Решение: CH2O + H2 → CH3OH
Найти: m(CH3OH)                         1 моль             1 моль
                                         1.    Найдем ν(CH2O)= 45/30 =1,5 моль
                                         2.    По уравнению реакции ν(CH3OН)= ν(CH2O)= 1,5 моль,
                                               тогда  m теор(CH3OН) = ν • М = 1,5 • 32 = 48 г
                                         3.    m практ(CH3OН) = m теор • η(CH3OH)/100%  = 48 • 0,95
                                                = 45,6 г
                                               Ответ: m практ(CH3OН) = 45,6 г            
№2
Какая масса ацетилена необходима для получения ацетальдегида массой 11 г по реакции Кучерова, если массовая доля выхода альдегида составляет 90%?
Дано:
mпракт(C2H4O) = 11 г         Решение:  C2H2 + H2О→ C2H4О
η(C2H4O)=90%                                     1 моль               1 моль
Найти: m(C2H2)                    1. Найдем    m теор(C2H4O)
                                                        11 г     -  90%,
                                                         х г     -   100%   , тогда       
                                                 m теор(C2H4O) = 11г • 100% /90% = 12,22 г 
                                              2. ν(C2H4O)= 12,22/44 = 0,28 моль
                                              3. По уравнению реакции ν(C2H2)= ν(C2H4O)= 0,28 моль,
                                                 тогда  m (C2H2) = ν • М = 0,28 • 26 = 7,22 г
                                                 Ответ: m (C2H2) = 7,22 г

Контрольная работа по разделу «Спирты. Альдегиды. Карбоновые кислоты»       10 класс
А1. Общая формула предельных одноатомных спиртов
       1) СnH2n+1OH 2) СnH2nO 3) СnH2n+2 4) СnH2n(OH)2
А 2. Функциональной группой карбоновых кислот является
        1) гидроксогруппа 2) карбонильная группа 3) карбоксильная группа 4) аминогруппа
А 3. Название вещества, формула которого СН3─СOOH
        1) ацетальдегид 2) уксусная кислота 3) этанол 4) муравьиная кислота
А 4. Вещества СН3 – СН2 –СООН и СН3 –СООН являются
       1) структурными изомерами 2) изомерами по положению функциональной группы
       3) гомологами 4) альдегидами
А 5. Сумма коэффициентов в уравнении реакции горения метанола
        1) 9           2) 6         3) 8           4) 11
А 6. Этанол взаимодействует с
        1) уксусной кислотой         2) метаном           3) водородом            4) лакмусом
А 7. Уксусная кислота может реагировать с
        1) серебром             2) магнием           3) метаном            4) медью
А 8. При взаимодействии альдегидов с водородом в присутствии катализатора при      нагревании образуются
      1) углеводороды                2) карбоновые кислоты          3) арены         4) спирты
А 9. В схеме С2Н6 → Х → С2Н5ОН веществом «Х» является
       1) С2Н5 ─ O ─ C2H5           2) С2Н2            3) С2Н5Br          4) СН3ОН
А 10. Реакция с аммиачным раствором оксида серебра (I ) характерна для
         1) пропанола -1        2) пропаналя           3) пропионовой кислоты    4) этандиола
В .Установите соответствие между формулой вещества и его названием
      ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА          НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА
        A) С2H5OH                                        1) ацетальдегид
        Б) CH3COOH                                    2) пропионовая кислота
        В) CH3- CH2 -COOH                        3) этановая кислота
        Г) CH3CHO                                       4) этиловый спирт
Ответ (набор цифр без пробелов): ________________
В 2.Установите соответствие между названием вещества и классом (группой) органических соединений, к которому оно принадлежит (цифры могут повторяться):
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА            КЛАСС (ГРУППА) ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
А) этиловый спирт                                        1) алканы      
Б) глицерин                                                    2) предельные одноатомные спирты
В) 2-метилбутанол-1                                     3) альдегиды
Г) формальдегид                                            4) сложные эфиры
                                                                         5) карбоновые кислоты
                                                                         6) многоатомные спирт
Ответ (набор цифр без пробелов): ________________
В . Для предельных одноатомных спиртов характерны реакции
       1) этерификации      2) взаимодействие с активными металлами
       3) окисления        4) дегидратации          5) гидратации        6) полимеризации
В . Установите соответствие между веществом и классом  (группой) органических соединений,  к которому оно принадлежит
          название вещества                                     класс (группа) органических соединений
          А)  этаналь                                                          1)  спирт           
          Б)  2- метил-1- бутанол                                      2) простой эфир
          В)  изопропилэтаноат                                        3) кетон
          Г)  ацетон                                                            4) альдегид
                                                                                       5) сложный эфир
С1.  Закончите уравнения реакций, укажите условия их осуществления и назовите
 исходные вещества и продукты реакций:
  A. НСООН + Zn →
  Б. С6Н5ОН + NaOH  →
  B. СН3СООН + СН3ОН  →
С2.  Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения по схеме:
СН4 → С2Н2  →  СН3СОН →  СН3СООН → (CH3COO)2Mg
С1.  Закончите уравнения реакций, укажите условия их осуществления и назовите        исходные вещества и продукты реакций:
A. СН3COOН + NaОН  →
Б. СН3ОН + Na  →
B. СН3СHO + Сu(ОН)2  →
 С2. Напишите уравнения реакций, при помощи кото¬рых можно осуществить      превращения по схеме:
                            СН4  → СН3С1 →  СН3ОН  → НСОН  →  НСООН.
      Укажите условия осуществления реакций и названия всех веществ.

ОВР в органической химии

Ответы на домашнее задание:

1. 3CH3-CO-CH3+ 4K2Cr2O7 + 16H2SO4  → 3CH3COOH + 3CO2 + 4K2SO4 +
    4Cr2(SO4)3 +19H2O 

2. 5C6H5CH(CH3)2+18KMnO4 + 27H2SO4  → 5C6H5COOH+ 10CO2+18MnSO4+
    9K2SO4+ 42H2O

3. 3C2H2 + 8KMnO4 → 3KOOC-COOK + 8MnO2 + 2KOH + 2H2O
4. C2H5 –CH=CH2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 →C2H5 –COOH + CO2 + 4H2O +
     2MnSO4 + K2SO4

5.  3CH3 –CH=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH3 –CH-CH2 + 2MnO2 + 2KOH
                                                                                                              |         |
                                                                                                              OH    OH

6.  5C6H5 –CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4→ 5C6H5 –COOH + 6MnSO4 +
     3K2SO4 + 14H2O

7.  5C6H5 –C2H5 + 12KMnO4 + 18H2SO4→ 5C6H5 –COOH + 5CO2 + 12MnSO4+
      6K2SO4+ 28H2O
    
       

А знаете ли вы...

А знаете ли вы...
1. Почему синтетические полимеры называют "бессмертными жителями" Земли?
2. Кого характеризуют следующие слова: "Если вы увидите человека в резиновом пальто, резиновых ботинках, в резиновом цилиндре и с резиновым кошельком, в котором нет ни цента, то можете не сомневаться, перед вами-..." Кто этот человек?
3. Медик, делая укол больному, протирает поверхность кожи ватным тампоном, смоченным этиловым спиртом. Почему?
4. Почему погибли рыбки, когда в аквариум нечаянно обронили кристаллики фенола?
5. Как сказать на языке индейского племени тупи-гуарани "плачущее дерево"?

Задачи на вывод формулы азотсодержащих 

                         органических соединений 10 класс
1.  Относительная плотность паров предельного амина  по воздуху равна 2,034.
     Выведите  молекулярную формулу амина.                       (C3H9N)
2. Относительная плотность паров ароматического амина по азоту равна 3,82.
    Выведите молекулярную формулу амина.                         (C7H9N)
3. Относительная плотность паров органического соединения по воздуху равна 3.
    При сгорании 8,7 г этого вещества образуется 11,2 л углекислого газа,
    1,12 л азота (н.у.) и 11,7 г воды. Выведите молекулярную формулу
    органического вещества.   (C5H13N)
4. Относительная плотность паров органического соединения по водороду
    равна 21,5. При сгорании 8,6 г этого вещества образуется 17,6 г диоксида
    углерода, 9 г воды и 2,24 л азота (н.у.). Выведите молекулярную
    формулу органического вещества. (C2H5N)
5. Выведите молекулярную формулу моноаминомонокарбоновой кислоты
    массовая доля азота в которой составляет 13,59%.
     (C4H9NO2)                                                         
6. Определите структуру вторичного амина, если известно, что его
    хлороводородная соль содержит 43,55% хлора по (массе). (C2H7N)

Именные реакции в органической химии

1. Реакция Вагнера (окисление по Вагнеру, перманганатная проба). Окисление органических соединений, содержащих двойную связь, действием 1-3%-го раствора перманганата калия (1887) в цис-a-гликоли в щелочной среде (считается положительной, если раствор перманганата быстро обесцвечивается в кислой среде или буреет в щелочной и нейтральной):

 2. Реакция Вёлера Взаимодействие карбида кальция с водой (1862). Практическое значение реакция приобрела после того, как А.Муассан и Т.Вильсон разработали способ дешевого получения карбида кальция в электропечи в результате сплавления кокса и извести (1892).

СаО + 3С→СаС2 + 2СО СаС2 + 2Н2О→ Са(ОН)2 + С2Н2

3. Реакция Вюрца. Синтез алканов действием металлического натрия в инертном растворителе на алкилгалогениды (1855) в общем виде:

2RBr + 2Na → R—R + 2NaBr

2CH3Br + 2Na → CH3—CH3 + 2NaBr

4. Реакция Вюрца-Фиттига.  Получение алкилбензолов из смеси алифатических и ароматических галогенидов действием металлического натрия в инертном растворителе (1864):   
C₆H₅Br + 2Na + ВrC₄H₉ -> С₆Н₅ — С₄Н₉+ 2NaВr 

5. Французский химик Гриньяр усовершенствовал синтез Вюрца.

Синтезом Вюрца неудобно получать алканы с нечётным числом атомов углерода. Гриньяр предложил использовать магнийорганические вещества — реактив Гриньяра:

А) CH₃Cl + Mg → CH₃MgCl;

Б) СH₃MgCl + ClCH₂—CH₃→ CH₃—CH₂—CH₃ + MgCl₂

Синтез органических веществ из алкилгалогенидов и магния в эфире.
Реакция открыта П.Барбье в 1899 г. и подробно изучена В.Гриньяром в 1900 г.

 Реактив Гриньяра RMgX используется для присоединения по кратным связям 

 6. Правила ориентации Голлемана 

a) Ориентанты (заместители) первого рода (CH₃, C₂H₅, галогены, аминогруппа, гидроксил) повышают реакционную способность ароматического ядра и направляют реагенты в орто- и параположения.
б) Ориентанты (заместители) второго рода (нитро- и сульфогруппы, карбоксильная и карбонильная группы) уменьшают реакционную способность ароматического ядра и направляют реагенты в метаположение (1895). (В настоящее время эти эффекты объясняются на основе электронных представлений: мезомерные и индукционные эффекты, 1920 г.). 

Закономерности преимущественного направления замещения в бензольном кольце называют правилами ориентации.

 I. Заместители, обладающие +I-эффектом или +М-эффектом, способствуют электрофильному замещению в орто- и пара-положениях бензольного кольца и называются заместителями (ориентантами) первого рода:

Так, толуол, содержащий заместитель первого рода, нитруется и бромируется в пара- и орто-положения.

II. Заместители, обладающие -I-эффектом или -М-эффектом, направляют электрофильное замещение в мета-положения бензольного кольца и называются заместителями (ориентантами) второго рода:

7.  Реакция Густавсона. Получение циклоалканов из дигалогенпроизводных (1887).

8. Реакция Зелинского-Казанского (метод Зелинского-Казанского). Тримеризация ацетилена (полимеризация ацетилена) на активированном угле при нагревании (1924)

   

продолжение следует...

Готовимся к контрольной работе   10 класс

Тест по теме:  «Кислородсодержащие органические вещества»

А1. Вещества с общей формулой С_nH_2nO₂ могут относиться к классам:

1)      многоатомных спиртов и одноосновных карбоновых кислот  

2)      сложных эфиров и альдегидов

3)      одноосновных карбоновых кислот и сложных эфиров

4)      простых эфиров и многоатомных спиртов

А2. Вещество, формула которого СН₃СН₂ОН, является

       1) алканом   2) спиртом   3) альдегидом  4) карбоновой кислотой

А3. Водородная связь не образуется между молекулами:

       1) карбоновых кислот   2) спиртов  3) воды   4) альдегидов

А4. При окислении этанола оксидом меди (II) образуется:

       1) формальдегид   2) ацетальдегид   3) муравьиная кислота  4) уксусная кислота

А5. Диэтиловый    эфир получается при:

        1)  отщеплении одной молекулы воды от одной молекулы этанола  

2) отщеплении одной молекулы воды от двух молекул этанола  

3) взаимодействии этанола с уксусной кислотой

4) взаимодействии этанола с хлороводородом

 А6. Качественная реакция на альдегиды - взаимодействие с:

          1) [Ag(NH₃)₂]OH   2) Br₂/aq  3) Ca(OH)₂  4) FeCl₃

 A7. При окислении пропаналя образуется:

1)      пропанол-1                2) пропиловый эфир уксусной кислоты 

          3) пропановая кислота    4)  метилэтиловый эфир 

А8. Одним из реагентов для получения этанола может являться:

         1) ацетилен   2) этилен    3) уксусная кислота   4) воздух

А9. При  бромировании фенола избытком брома образуется:

        1) 2-бромфенол             2) 2,3-дибромфенол 

        3) 2,5-дибромфенол      4) 2,4,6-трибромфенол

А10.Укажите, какое из нижеперечисленных веществ 

        при нагревании со свежеосажденным Сu(OH)₂  образует осадок

       красного цвета:

       1) глицерин   2) формальдегид    3) этанол  4) уксусная кислота

А11.Фенолы реагируют с …, а спирты – нет.

   1)      натрием  2)  гидроксидом натрия  3) соляной кислотой 

   4) сульфатом калия

А12.  Среди перечисленных веществ выберите то, которое

         является изомером масляной (бутановой) кислоты:

  1)  2-метилпропаналь         2) метилформиат   

  3) этилацетат                      4) 3-метилбутаналь

А 13. Муравьиная кислота реагирует с …, а уксусная – нет.

1) NaHCO₃    2) Br₂     3) хлорной водой     4) [Ag(NH₃)₂]OH    

А14. Условия проведения реакции Кучерова-это:

       1) Н₂ (Ni)        2) Cl₂ (hλ)      3) Pt 5 атм.     4) Нg²⁺, H⁺

А 15. Глицерин может взаимодействовать со всеми веществами группы:

1)  водород, метиловый спирт, уксусная кислота

2)      раствор перманганат калия, бромная вода, азотная кислота

3)      свежеприготовленный гидроксид меди (II), кислород, 

      металлический  натрий

4)      серная кислота, хлорная вода, водород
Ответы к работе:
 

А1	А2	А3	А4	А5	А6	А7	А8	А9	А10	А11	А12	А13	А14	А15
3	2	4	2	2	1	3	2	4	2	2	3	4	4	3