Школьный эксперимент: углеводороды

Составители: Грибанов Василий, Фёдоров Максим

Демонстрация 1: Получение метана

Реактивы: Ацетат натрия (безводный!), гидроксид натрия.
Оборудование: Круглодонная колба, пробирка, лабораторный штатив (2), газоотводная трубка и пробка.
Методика:
В сухую пробирку или круглодонную колбу вносят тщательно прокалённый ацетат натрия CH₃COONa и гидроксид натрия NaOH в соотношении 1:3 (по объему). Затем в пробирку вставляют пробку с газоотводной трубкой и, как обычно, проверяют прибор на герметичность. После чего, начинают нагревать смесь, сначала умеренно, затем более сильно. Образующийся метан CH₄ собирают в пробирку методом вытеснения воды или воздуха, а затем поджигают. Газ сгорает подобно водороду - спокойно или со свистом - это зависит от чистоты полученного метана CH₄.
Реакция:
CH₃COONa + NaOH = Na₂CO₃ + CH₄
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂

Демонстрация 2: Получение этилена и его свойства

Реактивы: Этанол (96%), серная кислота концентрированная, перманганат калия, бромная вода.
Оборудование: Колба Вюрца (пробирка), спиртовка, прибор для собирания газов, ванночки с растворами (стаканчики).
Методика:
В пробирку или, что лучше в колбу Вюрца наливают 5 мл этанола и 2 мл серной кислоты. Смесь нагрева-ют до 180 0, при этой температуре начинает выделяться этилен (при более низкой температуре образуется эфир). Сначала этилен собирают в пробирку методом вытеснения воды и поджигают (газ легко сгорает). Затем газоот-водную трубку прибора последовательно опускают в стаканчики или ванночки с раствором перманганата калия и с бромной водой. Наблюдают исчезновение (или значительное ослабление окраски).
Реакция: C₂H₅OH =(H₂SO₄)= C₂H₄ + H₂O

Демонстрация 3: Получение ацетилена

Реактивы: Карбид кальция, перманганат калия, вода.
Оборудование: Коническая колба, пробка с трубкой
Методика:
В коническую колбу объемом 100 мл кладут кусочек карбида кальция, наливают воду и затыкают пробкой с короткой трубкой. Сначала газ пропускают в подкисленный раствор перманганата калия, затем резиновую часть трубки снимают и поджигают ацетилен. Газ горит коптящим пламенем.
Реакция: CaC₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂

Демонстрация 4: Свойства бензола

Реактивы: Бензол, перманганат калия, бром, азотная кислота (65%), серная кислота конц., железные опилки.
Оборудование: Пробирки, химические стаканчики, делительная воронка
Методика:
1. Запах бензола. Учащимся дают понюхать в пробирке бензол, и объясняют, что название "ароматические уг-леводороды" на прямую не связано с запахом бензола.
2. Отношение к воде и перманганату калия. В химический стакан наливают раствор перманганата калия (не слишком концентрированный), а затем бензол. Смесь расслаивается, причем граница раздела двух фаз стано-вится зеркальной, но перманганат не обесцвечивается.
3. Горение бензола (под тягой!). В фарфоровую чашку наливают 1 мл бензола и поджигают горящей лучинкой. Бензол сгорает ярким коптящим пламенем. Примечание: категорически советую проводить опыт под тягой - на-шей школе пришлось отмывать потолок от копоти!
4. Бромирование бензола. В колбу с длинной вертикальной трубкой ("обратный холодильник") наливают 4 мл бензол и 2 мл чистого брома. Реакция не протекает. Затем в смесь на кончике ножа добавляют железных опилок и закрывают пробкой с холодильником. Начинается довольно бурная реакция, по окончании которой на дно оседает тяжелый слой бромбензола.
5. Нитрование бензола. В колбу с обратным холодильником наливают 8 мл концентрированной серной кислоты и 5 мл азотной (65%). Полученную нитрующую смесь охлаждаю под сильной струёй воды. Затем добавляют 5 мл бензола. Смесь встряхивают. Если реакция пойдет медленно. Всплывающий желтый слой и есть нитробензол. Его можно отделить на делительной воронке и использовать для дальнейших опытов (получение анилина и др.).
Внимание! Нитробензол ядовит! (ТЯГА!)
Реакции: 2С₆H₆ + 15O₂ = 12CO₂ + 6H₂O
C₆H₆ + Br₂ = C₆H₅Br + HBr
C₆H₆ + HNO₃ = C₆H₅NO₂ + H₂O

Демонстрация 5: Горение нефти и продуктов её переработки

Реактивы: Нефть сырая, керосин, бензин, бензол
Оборудование: Фарфоровые пластинки, пипетки
Методика:
На фарфоровые пластики поочередно наносят по нескольку капель указанных веществ. Отмечают, зако-номерность состава фракции и характера горения (коптящее/не коптящее).

Практическая работа 1: Определение углерода и водорода в парафине

Реактивы: Парафин, оксид меди (2), сульфат меди (безводный), известковая вода.
Оборудование: Пробирки (2), штатив (штатив-держатель), пробка с газоотводной трубкой, спиртовка
Методика:
В пробирку помещают оксид меди и парафин в объемном отношении 1:5. На её стенку аккуратно кладут обезвоженный сульфат меди, после чего, закрывают прибор пробкой с газоотводной трубкой и проверяют на герметичность. Смесь начинают осторожно нагревать. Когда парафин расплавится, трубку прибора опускают в известковую воду.
Нагревание продолжают 5-10 минут, при этом: известковая вода мутнеет, сульфат меди синеет, на дне пробирки образуются зернышки металлической меди.
Реакция:
C_nH_2n+2 + (3n+1)CuO = nCO₂ + H_2n+1O