Опыт 2, страница 102 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Опыт 2. Отношение этилена к раствору перманганата калия и бромной/йодной воды.

Установка для получения этилена

В пробирку налейте 2-3 мл 96%-го этилового спирта и медленно добавьте 6-9 мл концентрированной серной кислоты. Осторожно перемешайте. Во избежание толчков при кипении туда же добавьте щепотку сухого сульфата кальция или сульфата бария для равномерного кипения. Пробирку закройте пробкой с газоотводной трубкой.

Перед получением этилена приготовьте в двух стаканах растворы перманганата калия, бромной или йодной воды.

Осторожно нагрейте сначала всю пробирку, а затем нагревайте ту ее часть, где находится верхняя граница жидкости. Температура должна быть выше 140o C. Газоотводную трубку опустите до дна стаканчика с раствором перманганата калия. Аналогичным образом пропускайте получаемый этилен через раствор бромной или йодной воды. Обратите внимание на окраску растворов.

Вопросы и задания:

Сделайте соответствующий вывод о свойствах алкенов. Напишите уравнения реакций.

Сделайте соответствующий вывод о свойствах алкенов. Напишите уравнения реакций.

Данный опыт демонстрирует характерные химические свойства этилена как представителя класса алкенов. Этилен получают в лаборатории путем внутримолекулярной дегидратации (отщепления воды) из этилового спирта при нагревании с концентрированной серной кислотой, которая выступает в роли катализатора и водоотнимающего средства.

Уравнение реакции получения этилена:

$C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4(конц.), t > 140^\circ C} CH_2=CH_2 \uparrow + H_2O$

Далее полученный газ пропускают через два разных раствора для изучения его химических свойств. Наблюдаемые изменения (обесцвечивание растворов) позволяют сделать вывод о высокой реакционной способности алкенов, обусловленной наличием в их молекуле двойной связи.

1. Отношение к раствору перманганата калия (реакция Вагнера).

При пропускании этилена через водный раствор перманганата калия ($KMnO_4$), имеющий фиолетовую окраску, происходит его обесцвечивание и выпадение бурого осадка диоксида марганца ($MnO_2$). Это качественная реакция на непредельные углеводороды. В ходе этой реакции мягкого окисления двойная связь в молекуле этилена разрывается, и он превращается в двухатомный спирт — этиленгликоль.

Уравнение реакции:

$3CH_2=CH_2 + 2KMnO_4 + 4H_2o \rightarrow 3HO-CH_2-CH_2-OH + 2MnO_2 \downarrow + 2KOH$

2. Отношение к бромной/йодной воде.

При пропускании этилена через бромную воду (раствор брома $Br_2$ в воде, имеющий желто-бурую окраску) она обесцвечивается. Это происходит потому, что алкены легко вступают в реакции присоединения. В данном случае бром присоединяется по месту разрыва двойной связи, образуя бесцветное соединение — 1,2-дибромэтан. Эта реакция также является качественной на двойную связь.

Уравнение реакции с бромной водой:

$CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow Br-CH_2-CH_2-Br$

Аналогично протекает реакция и с йодной водой, приводя к ее обесцвечиванию.

Вывод: Наличие в молекулах алкенов двойной связи ($C=C$), состоящей из одной прочной $\sigma$-связи и одной менее прочной $\pi$-связи, определяет их высокую химическую активность. Для алкенов характерны реакции присоединения (например, галогенирование) и реакции окисления (например, реакция Вагнера), которые протекают с разрывом $\pi$-связи. Обесцвечивание растворов перманганата калия и бромной воды является качественным доказательством непредельного характера соединения.

Ответ: Вывод: Алкены — это химически активные непредельные углеводороды, для которых характерны реакции присоединения и окисления по месту двойной связи. Обесцвечивание раствора перманганата калия и бромной воды являются качественными реакциями на двойную связь.

Уравнения реакций:

1. Окисление перманганатом калия (реакция Вагнера): $3CH_2=CH_2 + 2KMnO_4 + 4H_2o \rightarrow 3HO-CH_2-CH_2-OH + 2MnO_2 \downarrow + 2KOH$

2. Присоединение брома (реакция с бромной водой): $CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow Br-CH_2-CH_2-Br$