Лабораторная работа № 3 АРЕНЫ

Лабораторная работа № 1

ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель работы: определить качественный состав органического вещества.

Реактивы и материалы: неизвестное органическое вещество; оксид меди (II); безводный сульфат меди (II); известковая (или барито­вая) вода; металлический натрий; 10%-ный раствор нитрата свинца; 2 н раствор гидроксида натрия; 0,5 н раствор нитропруссида натрия (Na2[Fe(CN)5NO] • 2Н20); сульфат железа (II); 1%-ный раствор хлори­да (или сульфата) железа (III); концентрированная азотная кислота; 0,2 н раствор нитрата серебра; хлороформ; 1%-ный раствор перманганата калия; соляная кислота (1:3).

Оборудование: часовое стекло, пробирки, пробиркодержатель, газоотводная трубка с пробкой, кусочек ваты, спиртовка, стеклянная лопатка, скальпель, фильтровальная бумага, стеклянная воронка, фар­форовая ступка, пестик, медная проволока.

Опыт 1. Определение углерода и водорода

Получите у лаборанта или преподавателя вещество для анализа, запишите в рабочий журнал номер образца.

Около 100 мг (две стеклянные лопатки) испытуемого твердого или 10-12 капель жидкого вещества хорошо перемешивают с 200 мг (четыре стеклянные лопатки) порошка оксида меди (II) на часовом стек­ле и помещают в сухую пробирку. Помещают в пробирку вату (см. рис. 2) и насыпают на нее немного безводного сульфата меди. Закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой.

 

(углерод, водород) органического соединения: 1 - смесь органического вещества с оксидом меди (II); 2 - вата;

3 - безводный сульфат меди (II); 4 - приемная пробирка с известковой водой

Проверяют прибор на герметичность. Пробирку (1) закрепляют в пробиркодержателе в горизонтальном положении, а конец газоотвод­ной трубки вводят до дна в другую пробирку (4), содержащую 2-3 мл (высота 2-3 см) известковой (или баритовой) воды. Смесь нагревают сначала осторожно, затем сильнее в течение 3-5 минут. После завер­шения опыта сначала вынимают конец газоотводной трубки из про­бирки (4) и только после этого прекращают нагревание.

Вопросы и задания

Опишите наблюдения.

Как проверить прибор на герметичность?

Во что превращается оксид меди (II) и какие наблюдения это подтверждают? Напишите уравнение реакции. Почему для окисления веществ, содержащих углерод и водород, в качестве окислителя ис­пользуется СиО (оксид меди), а не оксид другого металла?

Почему изменяется цвет сульфата меди? О содержании какого элемента в исследуемом веществе это свидетельствует? Напишите урав­нение реакции.

Что происходит с известковой (или баритовой) водой? Нали­чие какого элемента в исследуемом веществе это доказывает? Поче­му при продолжительном пропускании оксида углерода (IV) через известковую воду образовавшийся осадок растворяется? Напишите уравнения реакций.

Опыт 2. Определение азота, серы и галогенов

Опыт проводят в вытяжном шкафу! Несколько кристаллов или капель исследуемого вещества помещают в сухую пробирку, держа ее наклонно, почти горизонтально, и кладут на середину пробирки кусо­чек очищенного от корки и высушенного фильтровальной бумагой металлического натрия величиной с четверть горошины. Держа про­бирку в пробиркодержателе, сначала нагревают натрий до его расплав­ления, затем поворачивают пробирку вертикально, чтобы капля горя­чего натрия скатилась на вещество. (Осторожно, вспышка!)

После чего нагревают смесь до красного каления. Конец горячей пробирки резко опускают в фарфоровую ступку с 3 мл дистиллиро­ванной воды так, чтобы она растрескалась и разбилась и ее содержи­мое перешло в воду. (Осторожно, может быть вспышка или легкий взрыв от не до конца прореагировавшего металлического натрия. Поэтому данную операцию следует проводить в вытяжном шкафу с опущенной створкой или же работать в защитных очках или маске!)

Черные кусочки сплава хорошо измельчают пестиком, перелива­ют содержимое ступки в пробирку, нагревают до кипения, отфильтро­вывают щелочную жидкость от кусочков угля и стекла через малень­кий складчатый фильтр. Фильтрат делят на три части для дальнейше­го определения серы, азота и галогенов. Жидкость при этом должна быть бесцветной; желтая или коричневая окраска жидкости указывает на неполное разрушение исходного вещества. В этом случае опыт надо повторять с новой порцией вещества.

Вопросы и задания

Какие продукты могут получиться при сплавлении органическо­го вещества с металлическим натрием? Составьте схему реакции.

Опыт 3. Пробы на серу

1. К 1 мл раствора нитрата свинца приливают раствор гидрокси- да натрия по каплям до растворения первоначально образующегося гидроксида свинца и затем добавляют несколько капель из первой ча­сти фильтрата (щелочной жидкости, полученной в первом опыте). Появление темно-коричневой окраски или образование черного осад­ка, ускоряющееся при нагревании, указывает на то, что исследуемое вещество содержало серу. 2. Для подтверждения вывода, сделанного после первой части опыта, проводят реакцию с нитропруссидом натрия. Для этого к 1 мл фильтрата добавляют 1-2 капли раствора нитропруссида натрия. При наличии иона S2' (серы)смесь сразу или постепенно приобретает ярко- фиолетовую окраску.

Вопросы и задания

О чем свидетельствует выпадение осадка (какого?) при взаи­модействии с нитратом свинца? Напишите ионное уравнение реакции.

Что показывает реакция с нитропруссидом натрия?

Опыт 4. Проба на азот

Ко второй части фильтрата добавляют маленький кристаллик суль­фата железа (II), кипятят смесь в течение 1-2 мин. Вносят каплю ра­створа FeCl3 (хлорида железа), охлаждают, дают постоять 3-5 минут и подкисляют разбавленной соляной кислотой (5-6 капель). Образова­ние синего осадка "берлинской лазури" указывает, что исходное веще­ство содержит азот. Если азота мало, то раствор после подкисления окрашивается в зеленый цвет, а синий осадок выделяется лишь спустя некоторое время.

При положительной пробе на азот напишите ионное уравнение реакции образования "берлинской лазури".

Опыт 5. Проба на галогены

Третью часть фильтрата подкисляют концентрированной азотной кислотой. В случае наличия серы или азота этот кислый раствор кипя­тят в течение нескольких минут в вытяжном шкафу для окисления и удаления сероводорода и синильной кислоты, которые мешают после­дующей реакции. Остывший раствор делят на две части. К одной части добавляют несколько капель раствора нитрата серебра. Образование тя­желого хлопьевидного осадка указывает на присутствие галогена. Хло­рид серебра - белый (затем темнеющий на свету), бромид - желтова­тый, а йодид - желтый осадок. Для уточнения, присутствуют ли ионы брома или йода, к оставшейся части кислого раствора добавляют 1 мл хлороформа (или бензола) и затем при встряхивании 2-3 капли раство­ра перманганата калия. Когда смесь отстоится, отмечают окраску орга­нического слоя. Фиолетовая окраска указывает на присутствие йода, оранжевая или желтая - брома. Однако избыток перманганата калия может обусловить фиолетовую окраску водного слоя, что не следует принимать за положительную реакцию на присутствие йода.

Вопросы и задания

Напишите ионное уравнение реакции образования галогенида серебра.

Опыт 6. Проба Бейльштейна на галогены

Медную проволоку диаметром 1-2 мм с петлей на конце прока­ливают в бесцветной части пламени спиртовки до прекращения окра­шивания пламени. После охлаждения проволоки петлю опускают в раствор или набирают несколько крупинок исследуемого вещества и вносят в пламя спиртовки. В присутствии галогенов появляется ок­раска пламени вследствие образования летучих галогенидов меди. Для очистки проволоку смачивают соляной кислотой и снова прокалива­ют. Следует сделать контрольный опыт, опуская проволоку в заведомо не содержащую галоген жидкость (дистиллированную воду, спирт).

Вопросы и задания

Почему при прокаливании медная проволока темнеет?

Какая окраска пламени свидетельствует о наличии галогенов?

В выводе укажите, в чем заключается принцип проведения каче­ственного анализа органических соединений. На основании каких проб вы делаете вывод об элементном составе выданного вещества?

Лабораторная работа № 2

АЛКАНЫ, АЛКЕНЫ И АЛКИНЫ

Цель работы: познакомиться с лабораторными способами полу­чения некоторых представителей гомологических рядов предельных, этиленовых и ацетиленовых углеводородов и изучить их свойства. Сравнить реакционную способность алканов, алкенов и алкинов.

Реактивы и материалы: обезвоженный ацетат натрия; натрон­ная известь (смесь порошков оксида кальция с гидроксидом натрия 3:1); насыщенный раствор бромной воды; 1%-ный раствор перманга- ната калия; 5%-ный раствор брома в четыреххлористом углероде; кон­центрированные кислоты: соляная, серная, азотная; концентрирован­ный раствор аммиака; 1 н раствор карбоната натрия; 0,2 н раствор нит­рата серебра; аммиачный раствор хлорида меди (I); 1%-ный спирто­вой раствор фенолфталеина; лакмусовая бумага синяя; пентан (гек- сан, гептан); жидкий непредельный углеводород; керосин; жидкий ацетиленовый углеводород (фенилацетилен); битое стекло.

Оборудование: ступка, пестик, газоотводная трубка с пробкой, стеклянная лопатка, набор пробирок в штативе, спиртовка.

Опыт 1. Получение метана. Изучение свойств метана

В ступке тщательно растирают обезвоженный ацетат натрия с натронной известью (весовое соотношение 1:2). Смесь помещают в пробирку (высота слоя 6-8 мм), закрывают пробкой с газоотвод­ной трубкой и закрепляют в пробиркодержателе. В одну пробирку наливают 2-3 мл раствора перманганата калия и подкисляют 1-2 каплями концентрированной серной кислоты, в другую пробирку - 2 мл бромной воды. Смесь в пробирке нагревают в пламени спир­товки и конец газоотводной трубки поочередно вносят в растворы перманганата калия и бромной воды. Пропускание газа проводят в течение 20-30 с. После этого газоотводную трубку переворачивают вверх и поджигают газ у конца газоотводной трубки. После охлаж­дения пробирки к содержимому добавляют несколько капель кон­центрированной соляной кислоты.

Вопросы и задания

1. Почему используется безводный ацетат натрия? Зачем необходи­ма натронная известь? Составьте уравнение реакции получения метана. Как изменяется окраска растворов перманганата калия и бром­ной воды при пропускании через них метана? К какому гомологичес­кому ряду относится метан?

Каков цвет пламени при горении метана? Почему? Напишите уравнение реакции горения.

Для чего проделывают последний опыт? Опишите наблюдае­мые явления и составьте уравнение реакции.

Опыт 2. Получение и изучение свойств этилена

В сухую колбу (пробирку) помещают несколько крупинок битого стекла, наливают 5 мл этанола и осторожно 15 мл концентрированной серной кислоты, закрывают пробкой с газоотводной трубкой. Смесь осторожно нагревают, не допуская сильных толчков реакционной сме­си. Так же, как в опыте 1, изучают взаимодействие газа с раствором перманганата калия и бромной водой, горение этилена на воздухе.

Рис. 2. Получение этилена и пропускание его через растворы перманганата калия (1) и бромной воды (2)

 

Вопросы и задания

В каком качестве используется битое стекло при получении этилена?

Какова роль концентрированной серной кислоты в реакции получения этилена? Ответ подтвердите уравнениями реакций.

Как изменяется окраска растворов перманганата калия и бромной воды при пропускании через них этилена? К какому гомологическому ряду относится этилен? Напишите уравнения проведенных реакций.

Каков цвет пламени при горении этилена? Почему? Напишите

уравнение реакции горения.

Опыт 3. Получение ацетилена. Изучение свойств ацетилена

Ацетилен получают в пробирке с газоотводной трубкой действи­ем на кусочек карбида кальция водой. Полученный ацетилен пропус­кают через заранее приготовленные растворы: подкисленного сер­ной кислотой раствора перманганата калия, бромной воды, аммиач­ного раствора хлорида меди (I) и раствора гидроксида диамминсе- ребра (I). Для приготовления последнего в пробирку вносят две кап­ли раствора нитрата серебра и несколько капель концентрированно­го раствора аммиака (до исчезновения вначале образующегося осад­ка оксида серебра (I)). Так же, как и в предыдущих опытах, изучают горение ацетилена на воздухе. После проведения опыта в пробирку, в которой получали ацети­лен, добавляют каплю фенолфталеина.

Вопросы и задания

· Составьте уравнение реакции получения ацетилена с исполь­зованием структурных формул.

· Объясните обесцвечивание раствора перманганата калия при пропускании ацетилена. Составьте и уравняйте методом электронно­го баланса (или методом полуреакций) уравнение окислительно-восстановительной реакции, принимая, что конечными продуктами явля­ются оксид углерода (IV), сульфат марганца (II), сульфат калия и вода.

· Объясните, почему происходит обесцвечивание бромной воды при пропускании ацетилена. Напишите уравнение реакции.

· Отметьте изменения, происходящие при взаимодействии ацети­лена с аммиачными растворами хлорида меди (I) и гидроксидом диамминсеребра (I). Какие алкины не могут вступать в реакции с данными реагентами? Как еще называют раствор гидроксида диамминсеребра (I)?

· Что вы наблюдали при горении ацетилена? Объясните. Напи­шите уравнение реакции горения ацетилена на воздухе.

· Какие наблюдения вы отметили после добавления в пробирку для получения ацетилена индикатора? Почему?

Опыт 4. Изучение действия концентрированных серной и азотной кислот на предельные и этиленовые углеводороды

По 1 мл в одну пробирку наливают алкан, в другую - алкен. Па­раллельно проводят опыты сравнения: добавляют по четыре капли концентрированной кислоты (серной или азотной) в каждую пробир­ку. Смесь встряхивают в течение 1-2 мин. О протекании реакции су­дят по следующим признакам: разогреванию смеси, исчезновению слоя углеводорода, изменению окраски.

Вопросы и задания

Напишите соответствующие уравнения реакций. Отметьте скорость протекания реакции алкена с концентрированной серной кислотой.

Опыт 5. Отношение жидких алканов и алкенов к окислителям

К 1 мл жидкого алкана добавляют 0,5 мл раствора перманганата калия. Содержимое пробирки встряхивают в течение минуты. То же проделывают с жидким алкеном.

Вопросы и задания

Отметьте наблюдаемые изменения. Напишите соответствующие уравнения реакций.

В выводе отразите ответы на следующие вопросы.

Как изменяется агрегатное состояние алканов и алкенов в го­мологическом ряду?

Какие из изученных классов соединений химически более ак­тивны?

Какие реакции характерны для предельных и непредельных углеводородов?

Расположите в ряд С-Н кислотности алканы, алкены и алкины.

Почему в ряду соединений метан, этен, этин при их горении пламя становится более коптящим?

Сделайте выводы об отношении углеводородов к концентри­рованным кислотам.

Охарактеризуйте отношение алканов и алкенов к брому и окис­лителям.

Лабораторная работа № 7

Лабораторная работа № 8

УГЛЕВОДЫ. ПОЛИСАХАРИДЫ

Цель работы: доказать строение альдоз и кетоз - провести каче­ственные реакции. Изучить кислотный гидролиз ди- и полисахаридов.

Реактивы и материалы: 5%-ные растворы глюкозы, фруктозы, лактозы и сахарозы; концентрированные и 2 н растворы соляной и сер­ной кислот; 10%-ный раствор гидроксида натрия; концентрированный раствор аммиака; 0,2 н раствор нитрата серебра; 10%-ные растворы хлорида кальция и сульфата меди (II); 1%-ный раствор крахмала; ра­створ йода в йодистом калии; вата (или фильтровальная бумага).

Оборудование: фарфоровая ступка с пестиком, набор пробирок, два стакана (100 мл), асбестовая сетка, спиртовка, плитка.

Опыт 1. Доказательство наличия гидроксо-групп в моно- и дисахаридах

К 1 мл раствора хлорида кальция добавляют 0,5 мл раствора гид­роксида натрия и приливают раствор глюкозы до растворения перво­начально образовавшегося осадка. Содержимое пробирки взбалтыва­ют. В пробирке смешивают 1 мл раствора глюкозы, 1 мл раствора гид­роксида натрия и две капли раствора сульфата меди (II). Содержимое пробирки взбалтывают. Аналогичные опыты проводят с раствором фруктозы, сахарозы и лактозы. Полученные растворы сахаратов меди оставляют для следующего опыта.

Вопросы и задания

Составьте уравнение образования сахарата кальция.

Что наблюдаете при взаимодействии гидроксида меди (И) с сахаридами? Напишите соответствующие уравнения реакций.

Можно ли данные реакции отнести к качественным на сахара?

Опыт 2. Окисление моно- и дисахаридов

К полученным в опыте 1 щелочным растворам сахаратов меди добавляют по 0,5 мл воды, встряхивают содержимое пробирок и осто­рожно нагревают верхнюю часть пробирок, не доводя до кипячения. Помещают в чистую обезжиренную пробирку одну каплю раствора нитрата серебра, добавляют в нее две капли раствора гидроксида на­трия и по каплям (3-4 капли) раствора аммиака до растворения обра­зующегося осадка оксида серебра (I). В полученный раствор вносят одну каплю раствора глюкозы и осторожно нагревают пробирку без кипячения до начала побурения раствора. Аналогичные опыты с гид­роксидом диамминсеребра (I) проводят и с другими углеводами: фрук­тозой, сахарозой и лактозой.

Вопросы и задания

Что происходит при нагревании сахаратов меди? Напишите урав­нения реакций. У каких растворов изменений не наблюдается? Почему?

У каких углеводов отсутствует положительная реакция «сереб­ряного зеркала» и почему?

Какие из углеводов можно назвать восстанавливающими, а ка­кие невосстанавливающими? Какую функциональную группу опреде­ляют данной реакцией?

Опыт 3. Реакция Селиванова на фруктозу

В пробирку помещают крупинку сухого резорцина, две капли кон­центрированной соляной кислоты и 1 мл раствора фруктозы. Жидкость осторожно нагревают до начала кипения. Постепенно появляется крас­ное окрашивание. При длительном кипячении проводят данную реак­цию с глюкозой и сахарозой.

Вопросы и задания

Что образуется при взаимодействии реактива Селиванова с фруктозой?

Можно ли данную реакцию использовать как качественную на кетозы?

Почему при длительном кипячении возможна слабая положи­тельная реакция с глюкозой и сахарозой?

Опыт 4. Изучение гидролиза сахарозы

В пробирке смешивают 0,5 мл раствора сахарозы, две капли ра­створа соляной кислоты и 0,5 мл воды. Смесь осторожно нагревают в пламени спиртовки в течение 30 секунд, не допуская выброса раство­ра из пробирки. Смесь делят на две пробирки. Первую часть раствора нейтрализуют по каплям раствором гидроксида натрия и добавляют 0,5 мл раствора сульфата меди (II). Верхнюю часть пробирки осто­рожно нагревают до кипения. Ко второй части гидролизата добавляют крупинку резорцина и 2-3 капли концентрированной соляной кислоты. Нагревают до кипения. Для сравнения проводят холостой опыт. Водный раствор сахарозы кипятят без добавления соляной кислоты и проводят реакцию с гидроксидом меди (II) и Селиванова.

Вопросы и задания

Что доказывает реакция с гидроксидом меди (II)? Положитель­на ли реакция Селиванова?

Объясните результаты проведения опыта без добавления соля­ной кислоты.

Опыт 5. Кислотный гидролиз крахмала

В пробирку наливают 2 мл крахмального клейстера и добавляют 2 мл раствора серной кислоты. Смесь нагревают до кипения и через равные промежутки времени (две минуты) пипеткой отбирают пробы раствора (по 0,5 мл) в 5-6 пробирок. В охлажденные пробы добавляют по 1-2 капли раствора йода в йодистом калии. Нагревание раствора прекращают, когда проба раствора с йодом становится слабо-желтой (не изменяет цвета). После охлаждения с гидролизатом проводят каче­ственную реакцию на глюкозу так же, как в опыте 4.

Вопросы и задания

Что образуется при добавлении йода к крахмалу? Составьте схему взаимодействия.

По какой схеме гидролизуется крахмал? Изменяют ли продук­ты гидролиза окраску раствора йода?

Приведите формулу мальтозы и уравнение ее гидролиза. Обла­дает ли мальтоза восстанавливающими свойствами?

Опыт 6. Гидролиз целлюлозы

В фарфоровую ступку помещают небольшой кусочек ваты (или фильтровальной бумаги), приливают 0,5 мл концентрированной сер­ной кислоты и растирают вату (бумагу) пестиком до получения густой кашицы. Если необходимо, добавляют еще несколько капель кислоты. В ступку наливают 10-15 мл воды, растворяют в ней кашицу и выли­вают раствор в стаканчик. Полученный раствор кипятят около 10 ми­нут. Гидролизат проверяют на присутствие глюкозы - реакция с гид­роксидом меди (II).

Вопросы и задания

Приведите строение целлюлозы и составьте схему гидролиза целлюлозы.

Обладает ли целлюлоза восстанавливающими свойствами?

В общем выводе о работе ответьте на следующие вопросы.

Почему возникло название класса "углеводы"? На какие груп­пы они делятся?

Какие функциональные группы входят в состав углеводов? Как это доказать?

Какими свойствами отличаются моно-, ди- и полисахариды?

Какие продукты обнаруживаются при гидролизе сахарозы, крах­мала, целлюлозы? Какой вывод можно сделать о строении данных со­единений?

Лабораторная работа № 9

АМИНЫ. ДИАЗОСОЕДИНЕНИЯ

Цель работы: изучить некоторые физические и химические свойства алифатических и ароматических аминов. Отметить их ха­рактерные свойства. Получить диазосоединения и оценить область их применения.

Реактивы и материалы: ацетамид; ангидрид уксусной кисло­ты; нитробензол; анлин; нафтол; бромная вода; концентрированная соляная кислота; 2 н раствор серной кислоты; концентрированный и 2 н растворы гидроксида натрия; хромовая смесь; олово; 20%-ный ра­створ нитрита натрия; 1%-ный раствор хлорида железа (III); красная лакмусовая бумага; йодкрахмальная бумага; 1%-ный спиртовой раствор фенолфталеина; лед.

Оборудование: набор пробирок, пробка с газоотводной трубкой, стеклянная палочка, спиртовка, водяная баня, плитка.

Опыт 1. Получение метиламина из ацетамида и изучение его некоторых свойств

В пробирку помещают шпатель ацетамида и 0,5 мл бромной воды. (Опыт проводят в вытяжном шкафу!) После охлаждения водой к смеси приливают по каплям концентрированный раствор гидроксида натрия до обесцвечивания брома и добавляют еще 2-3 капли разбав­ленного раствора щелочи. Пробирку закрывают пробкой с газоотвод­ной трубкой, помещенной в охлаждаемую льдом пробирку с водой. Нагревают содержимое на пламени спиртовки. К отверстию газоот­водной трубки подносят стеклянную палочку, смоченную концентри­рованной соляной кислотой.

С помощью красной лакмусовой бумаги (или раствора фенолф­талеина) проверяют реакцию среды в полученном водном растворе метиламина.

Вопросы и задания

По каким признакам можно доказать наличие полученного метиламина? Составьте уравнение реакции.

Что наблюдаете при поднесении соляной кислоты к отверстию газоотводной трубки? Какое вещество образуется? Напишите уравне­ние реакции. 3. Напишите реакцию взаимодействия метиламина с водой. Ка­кова среда полученного раствора?

Опыт 2. Получение анилина из нитробензола

В пробирку помещают маленький кусочек олова, 0,5 мл концент­рированной соляной кислоты и каплю нитробензола. Бурно протекаю­щая реакция ослабевает через несколько минут. Если реакция замедля­ется, то смесь подогревают на пламени спиртовки. Реакцию ведут до тех пор, пока все олово не прореагирует. Для этого может понадобиться еще 2-3 капли соляной кислоты. После охлаждения 0,5 мл полученного раствора приливают в пробирку с тремя каплями бромной воды.

Вопросы и задания

Является ли данная реакция окислительно-восстановительной? Составьте уравнения реакций. Чем является в этой реакции нитробен­зол? Кто впервые осуществил эту реакцию?

Укажите признак реакции анилина с бромной водой. Напиши­те уравнение реакции. К какому типу относится данная реакция? Можно ли эту реакцию использовать как качественную на анилин?

Сравните условия бромирования бензола и анилина и объясни­те полученные результаты.

Опыт 3. Получение солей анилина

В пробирке смешивают одну каплю анилина с 1 мл воды. Смесь взбалтывают. Красной лакмусовой бумажкой и раствором фенолфта­леина проверяют реакцию среды в полученной эмульсии. Эмульсию разделяют на две части. К первой части эмульсии добавляют по кап­лям 0,5 мл раствора серной кислоты. К другой части эмульсии прили­вают по каплям концентрированную соляную кислоту до образования прозрачного раствора, после чего к полученному раствору приливают по каплям концентрированный раствор гидроксида натрия.

Вопросы и задания

Каким свойством обладает анилин? Объясните различное от­ношение к индикаторам растворов метиламина и анилина.

Каков эффект наблюдается при добавлении серной и соляной кислот к анилину? Напишите уравнения реакций и назовите продук­ты. К какому типу относится данная реакция?

Возможна ли реакция со слабыми кислотами? Почему?

Что наблюдаете при прибавлении к соли раствора щелочи? Напишите реакцию разложения соли анилина.

Опыт 4. Получение ацетанилида

(Опыт проводят в вытяжном шкафу!) В пробирку наливают 0,5 мл анилина и добавляют по каплям столько же уксусного ангидрида. Содержимое пробирки тщательно встряхивают и охлаждают.

Вопросы и задания

По каким признакам судят о протекании реакции. Напишите урав­нение реакции. К какому типу относится данная реакция?

Опыт 5. Окисление анилина

В пробирку наливают 1 мл анилина и прибавляют 1 мл хромовой смеси. Образование "черного анилина" является результатом глубоко­го окисления анилина.

Опишите наблюдаемые явления.

Опыт 6. Диазотирование анилина

В пробирку наливают 1 мл анилина, 0,5 мл концентрированной со­ляной кислоты и кусочек льда. Кроме этого, пробирку помещают в воду со льдом. В полученный раствор при встряхивании по каплям добавляют 0,5 мл охлажденного раствора нитрита натрия. Полноту диазотирования анилина проверяют йодкрахмальной бумажкой: если анилин продиазоти- рован полностью, то на бумаге появляется голубое или синее окрашива­ние, указывающее на присутствие в растворе свободной азотистой кисло­ты. Пробу производят через 2-3 минуты после прибавления нитрита на­трия. Если индикаторная йодокрахмальная бумажка не синеет, добавля­ют еще 1-2 капли раствора нитрита натрия и вновь повторяют пробу. По­лученный раствор диазосоединения оставляют для следующих опытов в охлаждаемой смеси (снег, лед) и делят на три части.

Вопросы и задания

Напишите уравнения соответствующих реакций. Назовите по­лученные продукты.

Почему диазосоединения получают при температуре около 0 °С?

Опыт 7. Разложение солей фенилдиазония (Опыт проводить в пробирке!) Третью часть раствора хлорида фенилдиазония, полученного в опыте 6, помещают в горячую водяную баню (50-60 °С) и нагревают до прекра­щения выделения пузырьков азота. На поверхности жидкости образуется темное маслянистое пятно с характерным запахом фенола. Для доказатель­ства образования фенола добавляют каплю раствора хлорида железа (III).

Вопросы и задания

Составьте реакцию получения фенола. Оцените отношение со­лей диазония к нагреванию.

Опыт 8. Получение а-гидроксиазобензола

В пробирку помещают несколько кристаллов фенола, добавляют 2 мл раствора гидроксида натрия до полного растворения фенола. По­лученный раствор приливают к 1/3 части раствора бензолдиазоний хлорида, полученного в опыте 6.

Вопросы и задания

Отметьте появившуюся окраску. Напишите схему реакции вза­имодействия бензолдиазонийхлорида с феноксидом натрия. К какому типу относится данная реакция?

В какой среде протекает реакция азосочетания с фенолами?

Опыт 9. Получение кислотного азокрасителя (судан I)

В пробирке растворяют несколько кристаллов-нафтола в трех кап­лях раствора гидроксида натрия. К полученному раствору приливают 2-3 капли ранее полученного хлорида фенилдиазония.

Вопросы и задания

Опишите наблюдаемые явления. Составьте уравнение реакции. К какому типу относится данная реакция?

В общем выводе о работе ответьте на следующие вопросы.

Почему амины обладают основными свойствами?

Какие амины - алифатические или ароматические - обладают более основными свойствами? Сравните основность алифатических и ароматических аминов с основностью аммиака. Чем это обусловлено?

Какую реакцию можно считать качественной на анилин?

С какими группами соединений могут вступать соли диазония в реакции азосочетания? Какова область применения диазосоединений?

Почему азосоединения окрашены? Какие функциональные группы могут служить в качестве ауксохрома и хромофора?

Лабораторная работа № 1

ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель работы: определить качественный состав органического вещества.

Реактивы и материалы: неизвестное органическое вещество; оксид меди (II); безводный сульфат меди (II); известковая (или барито­вая) вода; металлический натрий; 10%-ный раствор нитрата свинца; 2 н раствор гидроксида натрия; 0,5 н раствор нитропруссида натрия (Na2[Fe(CN)5NO] • 2Н20); сульфат железа (II); 1%-ный раствор хлори­да (или сульфата) железа (III); концентрированная азотная кислота; 0,2 н раствор нитрата серебра; хлороформ; 1%-ный раствор перманганата калия; соляная кислота (1:3).

Оборудование: часовое стекло, пробирки, пробиркодержатель, газоотводная трубка с пробкой, кусочек ваты, спиртовка, стеклянная лопатка, скальпель, фильтровальная бумага, стеклянная воронка, фар­форовая ступка, пестик, медная проволока.

Опыт 1. Определение углерода и водорода

Получите у лаборанта или преподавателя вещество для анализа, запишите в рабочий журнал номер образца.

Около 100 мг (две стеклянные лопатки) испытуемого твердого или 10-12 капель жидкого вещества хорошо перемешивают с 200 мг (четыре стеклянные лопатки) порошка оксида меди (II) на часовом стек­ле и помещают в сухую пробирку. Помещают в пробирку вату (см. рис. 2) и насыпают на нее немного безводного сульфата меди. Закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой.

 

(углерод, водород) органического соединения: 1 - смесь органического вещества с оксидом меди (II); 2 - вата;

3 - безводный сульфат меди (II); 4 - приемная пробирка с известковой водой

Проверяют прибор на герметичность. Пробирку (1) закрепляют в пробиркодержателе в горизонтальном положении, а конец газоотвод­ной трубки вводят до дна в другую пробирку (4), содержащую 2-3 мл (высота 2-3 см) известковой (или баритовой) воды. Смесь нагревают сначала осторожно, затем сильнее в течение 3-5 минут. После завер­шения опыта сначала вынимают конец газоотводной трубки из про­бирки (4) и только после этого прекращают нагревание.

Вопросы и задания

Опишите наблюдения.

Как проверить прибор на герметичность?

Во что превращается оксид меди (II) и какие наблюдения это подтверждают? Напишите уравнение реакции. Почему для окисления веществ, содержащих углерод и водород, в качестве окислителя ис­пользуется СиО (оксид меди), а не оксид другого металла?

Почему изменяется цвет сульфата меди? О содержании какого элемента в исследуемом веществе это свидетельствует? Напишите урав­нение реакции.

Что происходит с известковой (или баритовой) водой? Нали­чие какого элемента в исследуемом веществе это доказывает? Поче­му при продолжительном пропускании оксида углерода (IV) через известковую воду образовавшийся осадок растворяется? Напишите уравнения реакций.

Опыт 2. Определение азота, серы и галогенов

Опыт проводят в вытяжном шкафу! Несколько кристаллов или капель исследуемого вещества помещают в сухую пробирку, держа ее наклонно, почти горизонтально, и кладут на середину пробирки кусо­чек очищенного от корки и высушенного фильтровальной бумагой металлического натрия величиной с четверть горошины. Держа про­бирку в пробиркодержателе, сначала нагревают натрий до его расплав­ления, затем поворачивают пробирку вертикально, чтобы капля горя­чего натрия скатилась на вещество. (Осторожно, вспышка!)

После чего нагревают смесь до красного каления. Конец горячей пробирки резко опускают в фарфоровую ступку с 3 мл дистиллиро­ванной воды так, чтобы она растрескалась и разбилась и ее содержи­мое перешло в воду. (Осторожно, может быть вспышка или легкий взрыв от не до конца прореагировавшего металлического натрия. Поэтому данную операцию следует проводить в вытяжном шкафу с опущенной створкой или же работать в защитных очках или маске!)

Черные кусочки сплава хорошо измельчают пестиком, перелива­ют содержимое ступки в пробирку, нагревают до кипения, отфильтро­вывают щелочную жидкость от кусочков угля и стекла через малень­кий складчатый фильтр. Фильтрат делят на три части для дальнейше­го определения серы, азота и галогенов. Жидкость при этом должна быть бесцветной; желтая или коричневая окраска жидкости указывает на неполное разрушение исходного вещества. В этом случае опыт надо повторять с новой порцией вещества.

Вопросы и задания

Какие продукты могут получиться при сплавлении органическо­го вещества с металлическим натрием? Составьте схему реакции.

Опыт 3. Пробы на серу

1. К 1 мл раствора нитрата свинца приливают раствор гидрокси- да натрия по каплям до растворения первоначально образующегося гидроксида свинца и затем добавляют несколько капель из первой ча­сти фильтрата (щелочной жидкости, полученной в первом опыте). Появление темно-коричневой окраски или образование черного осад­ка, ускоряющееся при нагревании, указывает на то, что исследуемое вещество содержало серу. 2. Для подтверждения вывода, сделанного после первой части опыта, проводят реакцию с нитропруссидом натрия. Для этого к 1 мл фильтрата добавляют 1-2 капли раствора нитропруссида натрия. При наличии иона S2' (серы)смесь сразу или постепенно приобретает ярко- фиолетовую окраску.

Вопросы и задания

О чем свидетельствует выпадение осадка (какого?) при взаи­модействии с нитратом свинца? Напишите ионное уравнение реакции.

Что показывает реакция с нитропруссидом натрия?

Опыт 4. Проба на азот

Ко второй части фильтрата добавляют маленький кристаллик суль­фата железа (II), кипятят смесь в течение 1-2 мин. Вносят каплю ра­створа FeCl3 (хлорида железа), охлаждают, дают постоять 3-5 минут и подкисляют разбавленной соляной кислотой (5-6 капель). Образова­ние синего осадка "берлинской лазури" указывает, что исходное веще­ство содержит азот. Если азота мало, то раствор после подкисления окрашивается в зеленый цвет, а синий осадок выделяется лишь спустя некоторое время.

При положительной пробе на азот напишите ионное уравнение реакции образования "берлинской лазури".

Опыт 5. Проба на галогены

Третью часть фильтрата подкисляют концентрированной азотной кислотой. В случае наличия серы или азота этот кислый раствор кипя­тят в течение нескольких минут в вытяжном шкафу для окисления и удаления сероводорода и синильной кислоты, которые мешают после­дующей реакции. Остывший раствор делят на две части. К одной части добавляют несколько капель раствора нитрата серебра. Образование тя­желого хлопьевидного осадка указывает на присутствие галогена. Хло­рид серебра - белый (затем темнеющий на свету), бромид - желтова­тый, а йодид - желтый осадок. Для уточнения, присутствуют ли ионы брома или йода, к оставшейся части кислого раствора добавляют 1 мл хлороформа (или бензола) и затем при встряхивании 2-3 капли раство­ра перманганата калия. Когда смесь отстоится, отмечают окраску орга­нического слоя. Фиолетовая окраска указывает на присутствие йода, оранжевая или желтая - брома. Однако избыток перманганата калия может обусловить фиолетовую окраску водного слоя, что не следует принимать