Номер 3, страница 413 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Практикум. Практическая работа - номер 3, страница 413.

Условие.

Практическая работа 3. Получение бромэтана

Реактивы: этанол, 60%-й раствор серной кислоты, бромид натрия.

Оборудование и материалы: лабораторный штатив, пробирка, дугообразная трубка, резиновый шланг, спиртовка, лёд.

Соберите прибор, состоящий из пробирки и дугообразной трубки (рис. 149).

В пробирку поместите 1 мл этанола, 1 мл 60%-го раствора серной кислоты и 2 г бромида натрия.

Пробирку закрепите в лапке штатива.

Отверстие пробирки закройте пробкой со вставленной в неё стеклянной трубкой.

В дугообразную трубку поместите кусочки льда (зачем?) и добавьте 2–3 мл воды. Присоедините трубку к пробирке.

Пламенем спиртовки сначала прогрейте всю пробирку, а затем осторожно нагревайте смесь. Следите, чтобы нагревание было слабым, не допускайте закипания смеси.

Рис. 149. Прибор для получения бромэтана

Пары какого вещества конденсируются на дне дугообразной трубки? Как только на дне трубки соберётся слой бесцветной жидкости, прекратите нагревание. Дождитесь, когда прибор остынет, и только потом разберите его. Полученное вещество сдайте учителю.

Напишите уравнения реакций взаимодействия бромэтана с водным и спиртовым растворами гидроксида натрия.

Решение.

Решение 2.

Назначение льда в дугообразной трубке (вопрос "зачем?")

В ходе реакции получения бромэтана из этанола, бромида натрия и серной кислоты образуется газообразный бромэтан, так как он имеет низкую температуру кипения ($38.4^\circ C$). Для того чтобы собрать продукт реакции, его пары необходимо сконденсировать, то есть перевести обратно в жидкое состояние. Дугообразная трубка, охлаждаемая льдом, выполняет роль холодильника-конденсатора. Проходя через холодную трубку, пары бромэтана охлаждаются, конденсируются и собираются на дне в виде жидкости.

Ответ: Лед в дугообразной трубке используется для охлаждения и конденсации паров бромэтана, чтобы собрать его в жидком виде.

Пары какого вещества конденсируются на дне дугообразной трубки?

При нагревании смеси этанола ($C_2H_5OH$), бромида натрия ($NaBr$) и серной кислоты ($H_2SO_4$) происходит химическая реакция с образованием бромэтана ($C_2H_5Br$):
$C_2H_5OH + NaBr + H_2SO_4 \rightarrow C_2H_5Br + NaHSO_4 + H_2O$
Бромэтан является легкокипящей жидкостью (температура кипения $38.4^\circ C$), поэтому при слабом нагревании реакционной смеси он испаряется. Его пары поступают в охлаждаемую льдом дугообразную трубку-приемник, где и конденсируются, собираясь на дне в виде бесцветной жидкости.

Ответ: На дне дугообразной трубки конденсируются пары бромэтана ($C_2H_5Br$).

Напишите уравнения реакций взаимодействия бромэтана с водным и спиртовым растворами гидроксида натрия.

Взаимодействие галогеналканов, таких как бромэтан, с гидроксидом натрия протекает по-разному в зависимости от растворителя (воды или спирта), приводя к разным продуктам.

1. Взаимодействие с водным раствором $NaOH$ (реакция нуклеофильного замещения):
В водной среде гидроксид-ион ($OH^−$) выступает в роли нуклеофила и замещает атом брома в молекуле бромэтана. В результате реакции образуется этанол. Уравнение реакции:
$C_2H_5Br + NaOH(водн.) \rightarrow C_2H_5OH + NaBr$

2. Взаимодействие со спиртовым раствором $NaOH$ (реакция элиминирования или отщепления):
В спиртовой среде гидроксид-ион проявляет свойства сильного основания. Он отщепляет атом водорода от одного атома углерода и атом брома от соседнего. В результате реакции дегидробромирования образуется этилен (этен), вода и бромид натрия. Уравнение реакции:
$C_2H_5Br + NaOH(спирт.) \xrightarrow{t} CH_2=CH_2 \uparrow + NaBr + H_2O$

Ответ:
С водным раствором: $C_2H_5Br + NaOH \rightarrow C_2H_5OH + NaBr$
Со спиртовым раствором: $C_2H_5Br + NaOH \xrightarrow{C_2H_5OH, t} CH_2=CH_2 + NaBr + H_2O$