Закончите уравнения возможных реакций; а) пропанол-2 + калий; б) нагревание 2- метилбутанола-2 в присутствии концентрированной серной кислоты при температуре больше 140 0С; в) глицерин + азотная кислота; г) бутанол-1 -I- оксид меди(II); д) пропанол-1 4- гидроксид натрия; е) нагревание пропанола-2 в присутствии серной кислоты при температуре меньше 140 °С; ж) пропанол-2 + бромоводород; з) метановая кислота + этанол. Укажите, где это необходимо, условия протекания реакций.
Давайте рассмотрим каждую из предложенных реакций по отдельности.
Уравнение реакции: [ \text{C}_3\text{H}_8\text{O} + 2\text{K} \rightarrow \text{C}_3\text{H}_7\text{OK} + \text{H}_2 \uparrow ]
Объяснение: Пропанол-2 (изопропиловый спирт) реагирует с калийом, образуя калийный спирт (изопропиловый калий) и выделяя водород. Реакция протекает при комнатной температуре, и выделение водорода может быть наблюдаемо в виде пузырьков.
Уравнение реакции: [ \text{C}5\text{H}{12}\text{O} \xrightarrow{H_2SO_4, >140\,^\circ C} \text{C}5\text{H}{10} + \text{H}_2\text{O} ]
Объяснение: При нагревании 2-метилбутанола-2 с концентрированной серной кислотой происходит дегидратация алкоголя с образованием алкена (в данном случае 2-метилбутена) и воды. Это реакция осуществляется при высокой температуре, что способствует удалению воды.
Уравнение реакции: [ \text{C}_3\text{H}_8\text{O}_3 + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{C}_3\text{H}_5(\text{NO}_2)_3 + 3\text{H}_2\text{O} ]
Объяснение: Глицерин (глицерол) может реагировать с азотной кислотой с образованием тринитроглицерина (нитроглицерина) и воды. Эта реакция требует осторожности и обычно проводится в условиях низкой температуры, чтобы избежать взрывоопасных ситуаций.
Уравнение реакции: [ \text{C}4\text{H}{10}\text{O} + \text{CuO} \rightarrow \text{C}_4\text{H}_8\text{O} + \text{Cu} + \text{H}_2\text{O} ]
Объяснение: Бутанол-1 (бутиловый спирт) при взаимодействии с оксидом меди(II) окисляется до бутанальдегида с образованием меди и воды. Реакция требует нагревания.
Уравнение реакции: [ \text{C}_3\text{H}_8\text{O} + \text{NaOH} \rightarrow \text{C}_3\text{H}_7\text{O}^- \text{Na}^+ + \text{H}_2 \uparrow ]
Объяснение: Пропанол-1 реагирует с гидроксидом натрия, образуя натриевую соль пропанолата и выделяя водород. Это происходит при комнатной температуре.
Уравнение реакции: [ \text{C}_3\text{H}_8\text{O} \xrightarrow{H_2SO_4,
Рассмотрим каждую реакцию по отдельности, чтобы правильно завершить уравнения и объяснить происходящие процессы.
Реакция спиртов с активными металлами (алкалическими, такими как натрий или калий) приводит к образованию алкоголятов и выделению водорода.
Уравнение реакции:
[ 2 \, \text{CH}_3\text{-CHOH-CH}_3 + 2 \, \text{K} \rightarrow 2 \, \text{CH}_3\text{-CHOK-CH}_3 + \text{H}_2 \uparrow ]
Объяснение:
Пропанол-2 (вторичный спирт) реагирует с калием, замещая атом водорода в гидроксильной группе (-OH) на металл калий (K). В результате образуется калиевая соль – изопропилат калия.
При температуре выше 140 °C спирты в присутствии концентрированной серной кислоты подвергаются дегидратации с образованием алкенов.
Уравнение реакции:
[ \text{CH}_3\text{-CH(CH_3)-CH(CH_3)-OH} \xrightarrow[\text{H}_2\text{SO}_4]{\text{t} > 140\,^\circ\text{C}} \text{CH}_2\text{=C(CH}_3\text{)-CH}_2\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} ]
Объяснение:
При нагревании серная кислота выступает как катализатор дегидратации. В результате отщепляется вода, и образуется алкен – 2-метилбутен-2.
Реакция глицерина с азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты приводит к нитрованию – образованию нитроэфиров.
Уравнение реакции:
[ \text{C}_3\text{H}_5(\text{OH})_3 + 3 \, \text{HNO}_3 \xrightarrow[\text{H}_2\text{SO}_4]{\text{катализатор}} \text{C}_3\text{H}_5(\text{ONO}_2)_3 + 3 \, \text{H}_2\text{O} ]
Объяснение:
В результате реакции образуется тринитроглицерин – взрывчатое вещество. Концентрированная серная кислота используется для удаления воды, чтобы обеспечить более эффективное нитрование.
Первичные спирты окисляются оксидом меди(II) (CuO) до альдегидов.
Уравнение реакции:
[ \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH} + \text{CuO} \xrightarrow{\text{нагревание}} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CHO} + \text{Cu} + \text{H}_2\text{O} ]
Объяснение:
Оксид меди(II) выступает как окислитель, при этом восстанавливается до металлической меди. Бутанол-1 (первичный спирт) окисляется до бутаналя (альдегида).
Гидроксид натрия не реагирует со спиртами, так как спирты обладают слабокислотными свойствами, и гидроксид натрия недостаточно сильный для их нейтрализации. Реакция не идет.
При температуре ниже 140 °C происходит реакция внутримолекулярной дегидратации спиртов с образованием простых эфиров.
Уравнение реакции:
[ 2 \, \text{CH}_3\text{-CHOH-CH}_3 \xrightarrow[\text{H}_2\text{SO}_4]{\text{t} < 140\,^\circ\text{C}} \text{CH}_3\text{-CH(OCH(CH}_3\text{)-CH}_3 + \text{H}_2\text{O} ]
Объяснение:
Образуется симметричный простой эфир – диизопропиловый эфир.
Реакция спиртов с галогеноводородами приводит к замещению гидроксильной группы (-OH) на атом галогена.
Уравнение реакции:
[ \text{CH}_3\text{-CHOH-CH}_3 + \text{HBr} \rightarrow \text{CH}_3\text{-CHBr-CH}_3 + \text{H}_2\text{O} ]
Объяснение:
Пропанол-2 реагирует с HBr, образуя 2-бромпропан – продукт замещения гидроксильной группы на бром.
Реакция между карбоновой кислотой и спиртом в присутствии кислоты-катализатора (например, H(_2)SO(_4)) приводит к образованию сложного эфира (реакция этерификации).
Уравнение реакции:
[ \text{HCOOH} + \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow[\text{H}_2\text{SO}_4]{\text{катализатор}} \text{HCOOCH}_2\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} ]
Объяснение:
Образуется сложный эфир – этилформиат, а также выделяется вода. Реакция идет в присутствии кислоты-катализатора.
Таким образом, каждая реакция завершена и объяснена в рамках указанных условий.
Вот краткие ответы на предложенные реакции:
а) Пропанол-2 + калий → пропанол-2 (окисляется) + водород (H₂).
Условия: реакция протекает при комнатной температуре.
б) Нагревание 2-метилбутанола-2 в присутствии концентрированной серной кислоты при температуре больше 140 °C → 2-метилбутен-2 + вода.
Условия: дегидратация.
в) Глицерин + азотная кислота → нитроглицерин + вода (частично).
Условия: реакция проходит при низких температурах и с осторожностью.
г) Бутанол-1 + оксид меди(II) → бутаналь + Cu + H₂O.
Условия: окисление при нагревании.
д) Пропанол-1 + гидроксид натрия → пропанол-1 (дегидратация) + натрий + вода.
Условия: реакция проходит в щелочной среде.
е) Нагревание пропанола-2 в присутствии серной кислоты при температуре меньше 140 °C → пропанол-2 (дегидратация) → пропилен + вода.
Условия: реакция проходит в условиях дегидратации.
ж) Пропанол-2 + бромоводород → бромпропан + вода.
Условия: реакция идет в водной среде.
з) Метановая кислота + этанол → этиловый эфир метановой кислоты + вода.
Условия: реакция проходит при нагревании (естественная реакция этерификации).
Обратите внимание, что для некоторых реакций могут потребоваться дополнительные условия, такие как катализаторы или определенная температура.
