Решение качественных задач
|
Формула |
Название кислоты |
Название |
---|---|---|
НСООН СН3СООН СН3СН2СООН СН3(СН2)2СООН СН3(СН2)3СООН СН3(СН2)4СООН |
Муравьиная Уксусная2 Пропионовая2 Масляная2 Валериановая2 Kапроновая |
Формиаты Ацетаты 2 Пропионаты2 Бутираты2 Пентаноаты2 Гексаноаты |
По рациональной номенклатуре названия кислот производят от названий углеводородов, соответствующих радикалам, с которыми связана карбоксильная группа, с прибавлением слов карбоновая и кислота:
СН3СООН – метанкарбоновая кислота,
СН3СН2СООН – этанкарбоновая кислота,
СН3(СН2)2СООН – пропанкарбоновая кислота,
СН3(СН2)3СООН – бутанкарбоновая кислота,
СН3(СН2)4СООН – пентанкарбоновая кислота.
Гомологический ряд карбоновых кислот, содержащих две карбоксильные группировки:
НООС–СООН – щавелевая кислота (ее соли и эфиры – оксалаты),
НООС–СН2–СООН – малоновая кислота (малонаты),
НООС–СН2–СН2–СООН – янтарная кислота (сукцинаты).
Наиболее важные представители гидроксикислот (в молекулах есть гидроксигруппа):
Kетокислоты наряду с карбоксильной группой содержат карбонильную группу:
• Задание 1. Приведите формулы двух гомологов янтарной кислоты:
а) имеющего на 8е больше;
б) имеющего на 16е меньше.
• Задание 2. Напишите формулы всех изомерных дихлормасляных кислот, трихлормасляных кислот, бромхлормасляных кислот.
• Задание 3. Напишите формулы всех насыщенных нециклических монокарбоновых кислот, имеющих в формуле 14 атомов водорода и четвертичный атом углерода.
• Задание 4. Приведите формулу простейшего (т.е. с минимально возможным числом атомов углерода) соединения, имеющего три разные функциональные группы, каждая из которых содержит атом кислорода. Составьте структурную формулу изомера этого вещества.
• Задание 5. Напишите формулы двух энантиомеров простейшей непредельной гидроксикислоты. Укажите для каждого атома углерода тип гибридизации.
Решение
Энантиомерия – это вид пространственной изомерии, при которой у одного атома углерода все четыре заместителя разные. Проанализируем задание. В составе непредельной гидроксикислоты есть двойная связь С=С, а также спиртовая и карбоксильная группы. Эти три функциональные группы вместе с атомом Н присоединены к одному атому С. При атоме С-2 находятся четыре разных заместителя, поэтому можно написать формулы оптических изомеров:
Типы гибридизации: С-1 – sp2, С-2 – sp3, С-3 – sp2, С-4 – sp2.
Раздел 2.
Установление структуры веществ на основе
данных физико-химических методов и химических
свойств
Занятие 5. Установление формулы вещества по его свойствам
Ц е л ь. Познакомить учащихся с задачами, в которых даются определенные характеристики веществ и требуется составить их химические формулы.
• Задание 1. При хлорировании смеси двух изомерных пентанов было выделено четыре разных моногалогеналкана. Kакие изомеры пентана подвергли хлорированию?
Решение
У пентана возможно 3 изомера со следующими углеродными цепями:
Если хлорировать вещество а, то образуется три изомерных монохлоралкана. При хлорировании веществ б и в образуется 4 и 1 изомер соответственно.
По условию задачи образуется четыре галогеналкана, значит, хлорировали вещества а и в.
• Задание 2. Напишите уравнения двух реакций 2,2-диметилпропана с хлором при молярном соотношении реагентов 1:1 и 1:2. Укажите в каждом случае, является ли продукт реакции индивидуальным веществом или смесью изомеров.
Решение
Несмотря на кажущееся различие формул:
это одно и то же вещество – 2,2-диметил-1,3-дихлорпропан.
• Задание 3. В ходе реакции получилось три вещества – 3,3-диметилпентин-1, вода и хлорид калия. Kакие вещества вступили в реакцию? Напишите уравнение реакции.
Решение
Схема реакции:
Ответ. В реакцию вступили 1,2- дихлор-3,3-диметилпентан и KOH (спиртовой раствор).
• Задание 4. В молекуле циклоалкена число атомов углерода и водорода различается на 4. Приведите структурные формулы этого соединения и его изомера, не относящегося к циклическим углеводородам.
Решение
Формула циклоалкена CnH2n–2, причем:
2n – 2 – n = 4.
Отсюда n = 6.
Структурные формулы циклоалкена и его нециклического изомера:
• Задание 5. Приведите структурную формулу одного из углеводородов, который в реакции с избытком раствора брома (в тетрахлорметане) образует соединение состава СnH2n–6Br4.
Решение
Анализируем общую формулу СnH2n–6Br4 и заменяем все атомы брома на атомы водорода, получаем формулу СnH2n–2. Значит, исходное вещество содержит либо две двойные связи в молекуле, либо тройную связь, которые бромируются, а еще две двойные связи или одну тройную связь, которые в этих условиях сохраняются (не бромируются).
Вероятно, в составе исходного вещества есть цикл, в нем – двойная связь, а при цикле – «хвост» от ацетилена:
• Задание 6. Два углеводорода имеют одинаковое число атомов углерода в молекулах, но разное число атомов водорода (в обоих углеводородах атомов водорода меньше удвоенного числа атомов углерода). Один из углеводородов реагирует с хлороводородом и перманганатом калия в слабощелочной среде, другой – нет. Предложите возможные структуры углеводородов. С каким веществом будут реагировать оба углеводорода? Приведите уравнения всех реакций.
Решение
Анализируем условия задачи и приходим к выводу, что формулы углеводородов могут быть:
СnH2n–2, СnH2n–4 и СnH2n–6.
С хлороводородом и перманганатом калия в слабощелочной среде может реагировать диен, т.к. алкин труднее окисляется перманганатом калия (реакция идет в кислой среде). Значит, первое вещество – диен. Второе вещество содержит еще меньше атомов водорода и не вступает в реакции с HCl и KMnO4 (щел. р-р), по всей видимости, это – бензол.
Итак, первое вещество – диен С6Н10, второе вещество – бензол С6Н6.
Уравнения реакций:
Необязательно рассматривать диен с сопряженными связями, можно и с изолированными. Диен может реагировать и по двум двойным связям.
Оба вещества – и бензол, и гексадиен – реагируют с хлором:
• Задание 7.Соединение А вступает в реакцию с 2 моль натрия или с 1 моль гидроксида натрия. Kроме того, оно гидрируется и реагирует с бромной водой. Установите возможную простейшую формулу, отвечающую веществу А, и напишите уравнения реакций.
Решение
Рассмотрим, к веществам каких классов может принадлежать соединение А:
А + 2Nа, А – спирты, фенолы, карбоновые кислоты;
А + NаОН, А – фенолы, карбоновые кислоты;
А + Н2, А – вещества с двойной или тройной связью;
А + Br2, А – вещества с двойной или тройной связью, фенолы.
Отсюда А – фенол.
Уравнения реакций: