 |
Задания для самостоятельной работы.
|
|
|
|
6.1 Какие из систем удовлетворяют критерию ароматичности Хюккеля? Ответ обоснуйте
6.2 
6.3 Может ли в шестичленном ароматическом кольце находиться атом углерода в sp, sp 2, sp 3 гибридном состоянии? Почему?
6.4 Какую гибридизацию имеют атомы углерода в молекуле толуола? Изобразите молекулу методом перекрывания электронных облаков.
6.5 Изобразите молекулу фенола методом перекрывания электронных облаков. Каков характер связи C-O? Как это влияет на реакции фенола с электрофильными частицами? Ответ подтвердите примерами реакций.
6.6 Приведите примеры реакций, доказывающих сходство бензола с а) предельными б) непредельными углеводородами.
6.7 В нескольких одинаковых бутылях без этикеток налиты гексан, толуол, гексен-3, октин-1. Какие реактивы потребуются Вам для того, чтобы определить содержимое бутылей? Напишите уравнения реакций, укажите условия их проведения и признаки реакций.
6.8 В трёх пронумерованных пробирках без надписей бензол, этилбензол и стирол. С помощью каких химических реакций и по каким признакам можно различить эти три соединения?
6.9 Чем отличаются по химическим свойствам гомологи бензола от самого бензола? Приведите необходимые уравнения реакций.
6.10 Определите соединения A-F в следующей цепочке превращений
6.11 Определите соединения A-D в следующей цепочке превращений
6.12 Напишите уравнения реакций, соответствующих схеме (с указанием условий проведения).
6.13 При нитровании гомолога бензола массой 5,3г образовалась смесь мононитропроизводных общей массой 4,53г. Установите молекулярную формулу гомолога бензола, если выход реакции составил 60%. Изобразите структуры всех его изомеров, содержащих бензольное кольцо.
|
|
|
6.14 При гидрировании 7,8г бензола до циклогексана в присутствии катализатора поглотилось 3,36л (измерено при н.у.) водорода. Определите выход циклогексана.
6.15 При хлорировании гомолога бензола массой 16,0г в присутствии хлорида трёхвалентного железа образовалась смесь монохлорпроизводных той же массы. Определите молекулярную формулу неизвестного гомолога бензола, если выход реакции составил 77,7%.
6.16 При нитровании гомолога бензола массой 6,0г образовалась 8,25г смеси четырёх мононитропроизводных (выход количественный). Установите структурную формулу этого гомолога.
6.17 При окислении смеси двух изомерных ароматических углеводородов кислым раствором перманганата калия образовалось 7,76л CO2 (измерено при 200°C и нормальном давлении), а также 24,4г бензойной кислоты и 16,6г терефталевой кислоты (бензол-1,4-дикарбоновой). Установите строение углеводородов и состав смеси.
6.18 Смесь циклогексена и циклогексана обесцвечивает 320г 10% раствора брома в четырёххлористом углероде. Определите массовые доли углеводородов в смеси, если циклогексан, входящий в её состав, при дегидрировании даёт такое количество бензола, которое может полностью прореагировать на свету с хлором, полученным при взаимодействии 26,1г оксида марганца (IV) и избытка соляной кислоты.
6.19 Определите вещества A – D, приведите их структурные формулы.
6.20 Определите вещества A – D, приведите их структурные формулы.
6.21 Приведите примеры трёх химических реакций, в результате которых может быть получен толуол. Укажите условия протекания предложенных реакций.
6.22 Приведите примеры циклических и алифатических углеводородов, из которых можно получить бензол. Напишите уравнения реакций.
6.23 Какие углеводороды могут образоваться при тримеризации ближайшего гомолога ацетилена?
6.24 Раскройте механизм реакции хлорбензола с трет- бутилхлоридом в присутствии безводного хлористого алюминия. Какой изомер преимущественно получается в этой реакции? Почему?
|
|
|
6.25 Раскройте механизм нитрования бензола в реакции со смесью концентрированных азотной и серной кислот. Какую роль в этом процессе играет серная кислота?
6.26 Раскройте механизм реакции сульфирования этилбензола. Что будет происходить при нагревании продукта реакции в разбавленной кислоте? К какому типу относятся обе реакции? Предложите механизм последнего процесса.
6.27 Сравните результат реакции бензола с 1-хлорпропаном и 2-хлорпропаном в присутствии безводного хлористого алюминия. В чём причина наблюдающегося результата? Можно ли решить эту проблему, заменив хлористый алюминий другой кислотой Льюиса? Отказавшись от использования кислоты Льюиса?
6.28 Сравните между собой реакции алкилирования и ацилирования бензола по Фриделю-Крафтсу. В чём достоинства и недостатки каждой из них?
6.29 Определите преимущественное направление электрофильного замещения в следующих молекулах:
| 
| 
| 
| 
|
6.30 сходя из бензола и неорганических реагентов, предложите метод получения 3‑хлорбензойной кислоты.
6.31 Исходя из бензола и неорганических реагентов, предложите метод получения 4‑метиланилина.
6.32 Исходя из бензола и неорганических реагентов, предложите метод получения ацетилсалициловой кислоты (аспирина).
Указания и ответы
6.9. Указание. На второй стадии происходит восстановление по Клемменсену, при котором карбонильная группа превращается в метиленовую. 6.10. Указание. После того, как определите продукт B, обратите внимание на реакцию превращения D в конечный продукт. Тогда Вы без труда предложите реагент C. 6.11. Указание. На первой стадии, очевидно, происходит окисление арена с образованием бензойной кислоты. Дальше думайте сами. 6.12. C8H10. 6.13. 50%. 6.14. C9H12. 6.15. C9H12. 6.16. Указание. Использовать уравнение Клапейрона-Менделеева. 6.17. Массовая доля циклогексена 66,13%. 6.19. Указание. Вспомните мягкое и жёсткое окисление алкенов. 6.20. Указание. Толуол может быть получен, например, из алканов. 6.22. Указание. Рассмотрите варианты «голова-голова» и «голова-хвост». 6.27. Указание. Сравните с одной стороны доступность реагентов, их устойчивость, токсичность, с другой стороны – ограничения предлагаемых реакций. Подумайте, как соотносится реакционная способность исходного арена и продукта реакции.
|
|
|
ВАРИАНТЫ ПОТОКОВОЙ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ «УГЛЕВОДОРОДЫ»
[на потоке 11-12, 11-13 (08.12.2008) ]
Вариант 1
«В химии никогда не разберёшься, пока не сдашь экзамен»
1. Сформулируйте ответы на следующие вопросы: а) Что называется индуктивным эффектом? б) Что такое электрофил? в) Приведите примеры соединений с различными типами сопряжения, назовите эти типы.
2. Напишите уравнения следующих реакций, укажите, где необходимо, условия их проведения. Назовите все органические соединения. Раскройте механизм реакции 2.
3. а) Расположите следующие соединения в порядке возрастания активности в реакциях электрофильного замещения: бензол, анилин, толуол, бензойная кислота. Объясните Ваш выбор.
б) На конкретном примере раскройте механизм реакции ацилирования толуола с объяснением ориентирующего влияния заместителя в ароматическом кольце (Указание: воспользуйтесь выданными Вам карточками).
4. Посредством каких реакций можно отличить этан, этилен и ацетилен? Опишите последовательность Ваших действий, напишите уравнения реакций, укажите наблюдаемые эффекты.
5. Получите из ацетилена м -бромбензойную кислоту. Напишите уравнения реакций, укажите условия их проведения, назовите промежуточные соединения.
6. Решите задачу. Смесь бутана и бутина-2 имеет плотность по водороду, равную 27,5. Рассчитайте массовые доли соединений в смеси. Какой объём водорода (н.у.) требуется для полного гидрирования 10г такой смеси? Напишите уравнение реакции.
Вариант 2
«При просмотре конспектов обнаруживается, что самые важные места написаны неразборчиво»
1. Сформулируйте ответы на следующие вопросы: а) Что называется мезомерным эффектом? б) Что такое радикал? в) Какие частицы образуются при несимметричном разрыве ковалентной связи (пример)?
2. Напишите уравнения следующих реакций, укажите, где необходимо, условия их проведения. Назовите все органические соединения. Раскройте механизм реакции 2.
|
|
|
3. а) Расположите следующие соединения в порядке убывания активности в реакциях электрофильного замещения: 1-дейтеробензол, бромбензол, нитробензол, 1,3‑диметилбензол. Объясните Ваш выбор.
б) На конкретном примере раскройте механизм реакции алкилирования бромбензола с объяснением ориентирующего влияния заместителя в ароматическом кольце (Указание: воспользуйтесь выданными Вам карточками).
4. Посредством каких реакций можно отличить пропен, пропин и пропан? Опишите последовательность Ваших действий, напишите уравнения реакций, укажите наблюдаемые эффекты.
5. Получите из ацетилена п -метиланилин. Напишите уравнения реакций, укажите условия их проведения, назовите промежуточные соединения.
6. Решите задачу. При взаимодействии смеси гексена-2 и пентина-1 с хлором масса смеси увеличилась на 71г, в то время как в реакции такого же количества исходной смеси с натрием выделилось 4,48л (н.у.) газа. Определите массовый состав смеси углеводородов.
Вариант 3
«Все великие открытия школьников совершаются на контрольной, а студентов – на экзамене»
1. Сформулируйте ответы на следующие вопросы: а) Какие соединения называются изомерами? б) Что такое селективность реакции? в) Какие типы частиц образуются при симметричном разрыве ковалентной связи (примеры)?
2. Напишите уравнения следующих реакций, укажите, где необходимо, условия их проведения. Назовите все органические соединения. Раскройте механизм реакции 6.
3. а) Расположите следующие соединения в порядке возрастания активности в реакциях электрофильного замещения: бензол, нитробензол, фенол, 1,2-диметилбензол. Объясните Ваш выбор.
б) Раскройте механизм реакции бромирования фенола с объяснением ориентирующего влияния заместителя в ароматическом кольце (Указание: воспользуйтесь выданными Вам карточками).
4. Посредством каких реакций можно отличить бензол, циклогексен и гексин-1? Опишите последовательность Ваших действий, напишите уравнения реакций, укажите наблюдаемые эффекты.
5. Получите из ацетилена п -бромбензойную кислоту. Напишите уравнения реакций, укажите условия их проведения, назовите промежуточные соединения.
6. Решите задачу. При взаимодействии смеси пропена и пропина с бромной водой масса смеси увеличивается на 88 г, а в реакции такого же количества данной смеси с аммиачным раствором оксида серебра образуется 22,05 г осадка. Определите массовые доли углеводородов в смеси, напишите уравнения всех реакций.
Вариант 4
«Если Вы перестали думать, не забудьте потом снова начать»
1. Сформулируйте ответы на следующие вопросы: а) Какие соединения называются гомологами? б) Что такое нуклеофил? в) Какие типы гибридизации может иметь атом углерода в органических соединениях связи (примеры)?
|
|
|
2. Напишите уравнения следующих реакций, укажите, где необходимо, условия их проведения. Назовите все органические соединения. Раскройте механизм реакции 2.
3. а) Расположите следующие соединения в порядке убывания активности в реакциях электрофильного замещения: хлорбензол, фенол, толуол, бензойная кислота. Объясните Ваш выбор.
б) Раскройте механизм реакции нитрования бензойной кислоты с объяснением ориентирующего влияния заместителя в ароматическом кольце (Указание: воспользуйтесь выданными Вам карточками).
4. Посредством каких реакций можно отличить 3-метилбутин-1, 2-метилбутен-2 и пентан? Опишите последовательность Ваших действий, напишите уравнения реакций, укажите наблюдаемые эффекты.
5. Получите из ацетилена 2,4- диаминотолуол. Напишите уравнения реакций, укажите условия их проведения, назовите промежуточные соединения.
6. Решите задачу. При взаимодействии 22,4 л (н.у.) этана и этилена с водным раствором перманганата калия на холоду образовалось 8,7 г осадка. Определите мольное соотношение углеводородов в смеси. Напишите уравнение реакции.
*/В качестве дополнительных предлагались следующие задачи.
Обсудите возможность взаимодействия углеводородов разных классов с хлором. Свой ответ проиллюстрируйте уравнениями реакций с указанием условий их осуществления.
Обсудите возможность взаимодействия углеводородов разных классов с бромом. Свой ответ проиллюстрируйте уравнениями реакций с указанием условий их осуществления.
Обсудите возможность взаимодействия углеводородов разных классов с бромоводородной кислотой. Свой ответ проиллюстрируйте уравнениями реакций с указанием условий их осуществления.
Обсудите возможность взаимодействия углеводородов разных классов с перманганатом калия. Свой ответ проиллюстрируйте уравнениями реакций с указанием условий их осуществления.
Получите из метана и неорганических реагентов дифенилметан C6H5-CH2-C6H5.
Получите из метана и неорганических реагентов 1,2-дифенилэтан C6H5-CH2-CH2-C6H5.
Получите из метана и неорганических реагентов дибензилацетилен C6H5CH2‑C≡C‑CH2C6H5.
Получите из бензола, ацетилена и неорганических реактивов фенилацетилен C6H5‑C≡C‑H. Указание: в качестве стадии сборки углеродного скелета использовать реакцию Фриделя-Крафтса.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ В ОРГАНИЧЕСКУЮ ХИМИЮ 4
1. МЕТОД СОЖЖЕНИЯ.. 4
УГЛЕВОДОРОДЫ... 7
2. АЛКАНЫ... 7
3. АЛКЕНЫ... 12
4. АЛКИНЫ... 25
5. СОПРЯЖЁННЫЕ АЛКАДИЕНЫ 33
6.АРЕНЫ... 40
[*] О.С.Габриелян, Ф.Н.Маскаев, С.Ю.Пономарев, В.И.Теренин «Химия, 10 класс», Москва, 2003.
[†] А.И.Артеменко «Органическая химия».
[‡] О.А.Реутов, А.Л.Курц, К.П.Бутин «Органическая химия» в 4-х томах, изд. МГУ, 2002-2004 гг.
[§] А.Терней «Современная органическая химия» в 2-х томах, изд. «Мир» 1981.
[**] Это не «реакция восстановления», а лишь констатация того, что мы получили исходный алкен.
[††] Циклопентадиен – пример циклического диена, но сам он к классу алкадиенов не относится – брутто-формула не позволяет. Гомологический ряд диенов отвечает формуле CnH2n-2, также как и ряд алкинов.
[‡‡] А если оба заместителя одинаковы, то E - / Z -изомерия невозможна.
[§§] Более корректное доказательство сопряжения в молекулах алкадиенов приведено в учебнике О.А. Реутов, А.Л. Курц, К.П. Бутин Органическая химия в 4-х частях, часть 1, 2-е издание, Москва, 2005, с. 519-522.
[***] Существует так называемый «несвязывающий» (non-bonding) резонанс, но о нём Вы, может быть, узнаете в университете, а мы условимся, что s‑связи при изображении резонансных структур не изменяются.
[†††] См. следующий раздел «Кинетический и термодинамический контроль»
|
|
|
