Báo cáo thực hành - HYDROCACBON VÀ DẪN XUẤT HALOGEN

ĐIỄM Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến HYDROCACBON VÀ DẪN XUẤT HALOGEN &&& Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Quang Khuyến Ngày làm thí nghiệm : Lớp : ĐHHO3 Nhóm: 7 Họ tên sinh viên : Nguyễn Mạnh Hùng Nhận xét: . NỘI DUNG 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Điều chế metan, xác định tính chất của hidrocacbon no. Điều chế và tính chất của etylen. Điều chế và tính chất của axetylen. Tính chất của banzen và toluen. Tính chất của dẫn xuất halogen. 2. THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM 1. Điều chế và đốt cháy metan Bằng phương pháp Dumas: Axetat natri thường không khan do đó khi trộn với vôi tôi xút phải làm khan bằng cách đun muối trong chén sứ trên đèn cồn. CH 3 COONa NaOH CH4 Na 2 CO 3 CaO, NaOH t o Dùng vôi tôi trộn với xút là để ngăn không cho NaOH làm thủng ống nghiệm bằng thủy tinh (SiO 2 ) dẫn đến nguy hiểm theo phản ứng sau: 1 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O Thu khí metan qua nước để nước hấp thụ các tạp chất khí → được metan tinh khiết. Đốt khí metan ngọn lửa có màu: Đưa nắp chén sứ chạm vào ngọn lửa metan đang cháy, màu nắp chén sứ: . Phản ứng oxi hóa metan: Nhận xét: Khi đun ống nghiệm nên để ống nghiệm hơi ngang tránh trường hợp hơi nước bay ra ngưng tụ ở thành ống nghiệm chảy xuống đáy làm vỏ ống nghiệm. THÍ NGHIỆM 2. Phản ứng brom hóa hidrocacbon no Phản ứng thế Brom hóa hidrocacbon no xảy ra theo cơ chế gốc tự do (S R ), bao gồm các giai đoạn: (R – góc ankyl) • Khơi màu phản ứng: Br Br as Br Br • Phát triển mạch: R Br R H HBr R Br Br 2 R Br • Ngắt mạch: Br Br R Br Br R R R R Br R Br Trong các giai đoạn trên, giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng chung là giai đoạn hình thành góc tự do ankyl, giai đoạn này đòi hỏi năng lượng hoạt hóa cao hơn giai đoạn tạo sản phẩm RBr, nên sẽ khó xảy ra hơn. Do tốc độ phản ứng thế Brom vào anken thường chậm nên để thúc đẩy phản ứng người ta dùng dung dịch Brom trong dung môi cacbontetraclorua (sản phẩm thế của Clo vào metan) Về nguyên tắc, trong phân tử akan có bao nhiêu vị trí cacbon khác nhau còn Hidro thì sẽ cho ta bấy nhiêu dẫn xuất halogen, xét phản thế vào cacbon bậc I và bậc II: I C-H II C-H Khả năng phản ứng (r i ): 1 82 Khi dùng n-haxan ta thu được: 2 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Br 2 n C 6 H 14 CCl 4 H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 H C CH 3 Br H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 H 2 C CH 2 Cl 6% 47% H 3 C CH 2 CH 2 H C H 2 C CH 3 47% Br HBr Dung dịch màu đỏ nâu bị chuyển thành màu: Nhận xét: THÍ NGHIỆM 3. Điều chế và tính chất của etylen Dưới tác dụng của H 2 SO 4 đậm đặc ở nhiệt độ khoảng 170 – 180 o C ancol etilic 96 o C bị tách nước tạo thành etilen: H CH 2 CH 2 OH H 2 SO 4 98% 170-180 o C H 2 C CH 2 H 2 O Tương tự như các phản ứng tách loại khác, tốc độ tách nước của ancol giảm theo trật tự: Rượu bậc III > Rượu bậc II > Rượu bậc I. Nên trong thí nghiệm phải đun ở nhiệt độ cao và dùng xúc tác H 2 SO 4 đậm đặc. Có ống nối vôi tôi xút vì: ancol etilen có tính khử có thể khử H 2 SO 4đđ nóng thành SO 2 . Do đó cần có vôi tôi xút hấp thụ SO 2 , nếu không có sản phẩm cho ra không tinh khiết. Không có vôi tôi xút muốn thu chính xác màu etilen phải thu qua nước. Cũng vì ancol etilen sôi ở 78 o C nên đốt trực tiếp chưa chất là etilen. Màu của hổn hợp phản ứng: . Đốt etilen màu của ngọn lửa: . Đưa nắp chén sứ chạm vào đầu ngọn lửa Màu của nắp chén sứ trước và sau khi đốt: Phản ứng oxi hóa bằng oxi không khí: . Nhận xét: Dẫn khí vào dung dịch nước Brom bảo hòa, phản ứng cộng halogen vào etilen xảy ra ở nhiệt độ thường xảy ra theo cơ chế cộng hợp ái điện tử thông thường bẻ gảy liên kết π . Sự biến đổi màu dung dịch Brom: . Phản ứng cộng Brom: Br 2 H 2 C CH 2 BrH 2 C CH 2 Br Dẫn etilen vào ống nghiệm chứa KMnO 4 . Nối đôi etilen sẽ bị oxi hóa thành 1,2 diol 3 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến Sự đổi màu dung dịch: . Phản ứng: H 2 C CH 2 H 2 O HOH 2 C CH 2 OH KMnO 4 KOH MnO 2 Nhận xét: THÍ NGHIỆM 4. Điều chế và tính chất của axetilen Cho canxi cacbua tác dụng với nước sinh ra axetilen: nên lấy đất đèn cụt sau đó mới rã ra CaC 2 + H 2 O → HC CH + Ca(OH) 2 Thực tế axetilen không có mùi, nhưng sản phẩm thu được có mùi là do trong sản phẩm có lẫn nhiều tạp chất như H 2 S, NH 3 , PH 3 … và các hợp chất gây mùi. Đốt axetilen màu ngọn lửa: Đưa nắp chén sứ chạm vào đầu ngọn lửa Màu của nắp chén sứ trước và sau khi đốt: So sánh với đốt metan: . Dẫn khí axetilen qua dung dịch nước brom: Phản ứng cộng diễn ra qua 2 giai đoạn: HC CH Br 2 BrHC CHBr Br 2 Br 2 HC CHBr 2 Giai đoạn sau xảy ra chậm hơn giai đoạn trước. Do đó axetilen làm mất màu brom chậm hơn etilen. Dẫn axetilen vào ống nghiệm chứa KMnO 4 . Sự đổi màu dung dịch: . Phản ứng: H 2 O KMnO 4 HC CH HC CH OH OH OHC CH 2 OH OHC CHO HOOC CHO COOHHOOC Do khả năng đồng phân hóa Nhận xét: PHẢN ỨNG TẠO THÀNH BẠC AXETILUA: 4 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến AgNO 3 + NH 3 + H 2 O → AgOH + NH 4 NO 3 2AgOH Ag 2 O + H 2 O Ag 2 O + 2NH 3 + H 2 O → 2(Ag(NH 3 ) 2 )OH Dẫn axetilen vào hỗn hợp mới tạo thành trên: . HC CH + 2(Ag(NH 3 ) 2 )OH → AgC CAg↓ + 4NH 3 + 2H 2 O Lọc kết tủa nhỏ vào vài giọt acid: Phản ứng: AgC CAg + 2HCl đ → HC CH + 2AgCl↓ Ép kết tủa trong tờ giấy. Nung kết tủa trên tấm amiăng bằng đèn cồn Hiện tượng: Giải thích hiện tượng trên: Do axetilen thế với kim loại nặng nên trong phân tử kết tủa chỉ có liên kết cộng hóa trị. PHẢN ỨNG TẠO ĐỒNG (I) AXETILUA CŨNG TƯƠNG TỰ NHƯ BẠC AXETILUA 4Cu 2+ + 2NH 2 OH → 4Cu + + 4H + + N 2 O + H 2 O HC CH + 2(Cu(NH 3 ) 2 )Cl → CuC CCu↓ +2NH 4 Cl + 2NH 3 THÍ NGHIỆM 5. Phản ứng oxi hóa benzen và toluen Do các liên kết π trong phân tử benzen không có khả năng tham gia phản ứng cộng như các hidrocacbon không no như anken hay ankin. Nên ở điều kiện thường benzen trơ đối với các phản ứng oxi hóa. Tuy nhiên các dẫn xuất benzen thì có khả năng tham gia phản ứng oxi hóa. Khi đó không phải nhân benzen tham gia phản ứng mà phản ứng xảy ra tại các góc ankyl tạo thành nhóm carboxyl –COOH. KMnO 4 CH 3 KMnO 4 COOH Hiện tượng xảy ra trong ống 1: Hiện tượng xảy ra trong ống 2: THÍ NGHIỆM 6. Điều chế CHI 3 • Điều chế từ ancol etilic : quá trình thí nghiệm trãi qua nhiều giai đoạn sau: 5 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến CH 3 CH 2 OH O 2 H 3 C C H O I 2 /KOH -3KI I 3 C CHO -OH CHI 3 HCOO - Màu chất kết tủa: • Điều chế từ axeton : quá trình thí nghiệm trãi qua nhiều giai đoạn sau: H 3 C C CH 3 O I 2 /KOH -3KI I 3 C COCH 3 -OH CHI 3 CH 3 COO - Màu chất kết tủa: Trong thí nghiệm 6 không được đun nóng vì kết tủa CHI 3 là chất có khả năng thăng hoa ở nhiệt độ tương đối thấp. THÍ NGHIỆM 7. Phản ứng thủy phân dẫn xuất halogen • Phản ứng của clofom với dung dịch kiềm CHCl 3 NaOH CH(OH) 2 NaOH -H 2 O H C O ONa Rữa sạch CHCl 3 bằng nước cất, tách ion halogen bằng dung dịch AgNO 3 → dung dịch CHI 3 đã rữa sạch ion halogen. Do CH(OH) 2 kém bền nên xảy ra phản ứng tách nước trong môi trường kiềm → tạo muối natri fomat HCOONa. Cho vào 3 ống nghiệm Ống 1: thực hiện axit hóa bằng HNO 3 , sau đó nhỏ vài giọt dung dịch AgNO 3 Hiện tượng: Nhận xét: Phản ứng: Ag + + Cl - → AgCl↓ Ồng 2: phản ứng với phức bạc amoniacat Hiện tượng: Thực chất đây là phản ứng tráng gương 6 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến H C O ONa Ag(NO 3 ) 2 HO C O ONa Ag Na 2 CO 3 Ống 3: nhỏ vào vài giọt KMnO 4 Hiện tượng: Nhận xét: • Khả năng phản ứng của nguyên tử halogen liên kết với nhân thơm Nhân thơm giàu điện tử nên sẽ ưu tiên cho nhóm thế ái điện tử, phản ứng thế ái nhân vào nhân thơm hầu như không xảy ra ở điều kiện thường. Do đó phản ứng giữa clobenzen ( hoặc brombenzen) đã loại hết halogen trong thí nghiệm này hầu như không xảy ra. Acid hóa phần dung dịch được gạn lấy ở phía trên bằng HNO 3 và cho vào ít phức chất Ag(NO 3 ) 2 Hiện tượng: Nhận xét: 7 SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng . ĐIỄM Báo Cáo Thực Hành Hóa Hữu Cơ GVHD: Nguyễn Quang Khuyến HYDROCACBON VÀ DẪN XUẤT HALOGEN &&& Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Quang. Điều chế và tính chất của etylen. Điều chế và tính chất của axetylen. Tính chất của banzen và toluen. Tính chất của dẫn xuất halogen. 2. THỰC HÀNH THÍ