Углеводороды
презентация к уроку по химии (11 класс) по теме

ЦИКЛОАЛКАНЫ
CnH2n
цикло-
3.
Дегидратация двухатомных спиртов:

4. Действие спиртового раствора щелочи на дигалогеналканы
(дегидрогалогенирование
):
АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

CnH2n
-
6
Химические свойства
1.
Реакции присоединения по двойной связи:
менее прочная π-связь разрывается, образуется насыщенное соединение.
Это реакции электрофильного присоединения
1)
Гидрирование:
СН
3
-СН=СН
2
+ Н
2


CH
3
-
CH
2
-
CH
3
2)
Галогенирование:
СН
3
-СН=СН
2
+
Br
2
(раствор)

CH
3
-
CHBr
-
CH
2
Br
Обесцвечивание бромной воды – качественная реакция на двойную связь.
3)
Гидрогалогенирование:
СН
3
-СН=СН
2
+ Н
Br

CH
3
-
CHBr
-
CH
3
(ПРАВИЛО МАРКОВНИКОВА: водород присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода).
4)
Гидратация
-
присоединение воды:
СН
3
-СН=СН
2
+ НОН

CH
3
-
CH
-
CH
3




OH
(присоединение также происходит по правилу Марковникова)
1. Реакции присоединения.
А. Гидрирование:

В присутствии металлических катализаторов (Pt, Ni) алкины присоединяют
водород с образованием алкенов (разрывается первая π-связь),
а затем алканов (разрывается вторая π-связь):
При использовании менее активного катализатора [Pd/CaCO
3
/Pb(CH
3
COO)
2
] гидрирование останавливается на стадии образования
алкенов
.
Б. Галогенирование
:
Электрофильное присоединение галогенов к алкинам протекает медленнее, чем для алкенов (первая π-связь разрывается труднее, чем вторая):
Алкины обесцвечивают бромную воду
(качественная реакция).
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Гидрирование
. Присоединение водорода к бензолу и его
гомологам происходит при повышенной температуре и давлении
в присутствии металлических катализаторов.
А17. Бутанол-1 образуется в результате
взаимодействия
бутана с
гидроксидом
натрия
бутена-1 с водородом
бутаналя
с водородом
хлорбутана
с
гидроксидом
меди(П)
В6 С
этином
могут взаимодействовать
1)
иодоводород
4) этилацетат
2)метан 5) натрий
3)вода 6) азот
Ответ:

SP3-
гибридизация

форма

молекулы тетраэдр
109°28
`
5) Окисление:
1)
Горение:
CH
4
+ 2O
2
  ⇆  CO
2
+ 2H
2
O
C
5
H
12
+ 8O
2
  ⇆  5CO
2
+ 6H
2
O
2) Каталитическое окисление:
Метана: СН
4
+О
2
-
(катализатор)


смесь СН
3
ОН, НСОН и НСООН
Бутана: 2С
4
Н
10
+ 3О
2
-
(катализатор)

4СН
3
СООН+2
H
2
O
(уксусная кислота)
6) Дегидрирование и циклизация.
1) Короткие алканы дегидрируются в алкены или диены:
С
2
Н
6
–(кат.,
t
)

C
2
H
4
+
H
2
CH
3
-
CH
2
-
CH
2
-
CH
3
–(кат.
Cr
2
O
3
,
t
)

бутадиен + Н
2
2) В присутствии катализатора гексан и гептан превращаются в бензол и толуол соответственно.
СН
3
-СН
2
-СН
2
-СН
2
-СН
2
-СН
3
–(кат.
Pt
,
t
)


С
6
Н
6
+ 4 Н
2
Химические свойства

АЛКЕНЫ

CnH2n
АЛКАДИЕНЫ
1.
Каталитическое дегидрирование
алканов (через стадию образования алкенов). Этим путем получают в промышленности дивинил из бутана, содержащегося в газах нефтепереработки и в попутных газах:

Каталитическим дегидрированием изопентана (2-метилбутана) получают изопрен:
2.
Синтез Лебедева:
(катализатор – смесь оксидов
Al
2
O
3
,
MgO
,
ZnO
2 C
2
H
5
OH –( Al
2
O
3
,MgO,ZnO, 450˚C)

CH
2
=CH-CH=CH
2
+ 2H
2
O + H
2
3.
Дегидрогалогенирование дигалогеналканов
спиртовым раствором щелочи (щелочь и спирт берутся в избытке).
R
-
C
H
2
-
C
Br
2
-
R
+ 2
K
OH
-
(спирт)

R
-
C
≡
C
-
R
+

2
H
2
O
+ 2
K
Br

R
-
C
HBr
-
C
HBr
-
R
+ 2
K
OH

-
(спирт)

R
-
C
≡
C
-
R
+

2
H
2
O
+ 2
K
Br
4. Удлинение цепи
(алкилирование ацетиленидов
) при действии на ацетилениды алкилгалогенидами.
R-C≡C
Na
+
Br
-R'

R-C≡C-R' +
NaBr

АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
1. Дегидрирование циклоалканов
А13. Бутен-1 является структурным
изомером
1)бутана 3)бутина
2)циклобутана 4) бутадиена
углеводороды
5) Галогенирование:
циклопентан реагируют с галогенами на свету, вступая в реакцию замещения
С
5
Н
10
+ С1
2
-(свет)


С
5
Н
10
+НС1
7) Горение.
Как и любые органические вещества, циклоалканы горят с образованием углекислого газа и воды
6
) Нитрование
С
6
Н
12
+
HNO
3
–(
t
,
p
)

С
6
Н
11
NO
2
+
Н
2
О

Химические свойства
IV
. Дегалогенирование дигалогеналканов
, имеющих атомы галогена
у соседних атомов углерода
, при действии активных металлов.
CH
2
Br
-CH
Br
-CH
3
+
Mg

CH
2
=CH-CH
3
+
MgBr
2

Также может использоваться цинк.
V
. Дегидрирование алканов
при 500°С:
VI
. Неполное гидрирование диенов и алкинов
С
2
Н
2
+ Н
2 (недостаток)
–(
kat
)


С
2
Н
4
РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ – мягкое, жесткое, а также горение.
Протекают так же, как и в случае алкенов – мягкое окисление приводит к многоатомному спирту, а жесткое окисление – к смеси различных продуктов, зависящих от строения диена:
СН
2
=СН

–СН=СН
2
+
KMnO
4
+
H
2
O

СН
2
– СН – СН – СН
2
+
MnO
2
+
KOH
│ │ │ │

OH

OH

OH

OH

Алкадиены горят
– до углекислого газа и воды.
С
4
Н
6
+ 5,5О
2



4СО
2
+ 3Н
2
О
4.Алкилирование бензола галогеналканами
в присутствии безводного
хлорида алюминия или
алкенами
:

АЛКАНЫ

С
n
H
2n+2
-ан

3)  Крекинг - превращения алканов под действием нагревания.
а) Для алканов с длинными цепями при крекинге получается алкан и алкен. Причём при длине больше 5 атомов С получится смесь углеводородов разной длины.

CH
3
–CH
2
–CH
2
–CH
3
-
400°C

 CH
3
-CH
3
+ CH
2
=CH
2
б)
Крекинг метана
происходит двумя возможными путями:
1. длительное нагревание метана:
CH
4
 
-
1500°
C

  C
+ 2
H
2
2. мгновенное нагревание до 1500 градусов и сразу охлаждение: 2
CH
4
 
-
1500°
C

H
–
C
≡
C
–
H
+ 3
H
2
ацетилен
4) Изомеризация – перестройка углеродного скелета с образованием других изомеров:
при нагревании с катализатором
AlCl
3
.
СН
3
-СН
2
-СН
2
-СН
3
-(100
о
,
AlCl
3
)


CH
3
-
CH
-
CH
3



│


CH
3
Химические свойства
АЛКАДИЕНЫ

CnH2n
-2
-диен
АЛКИНЫ
1.
Пиролиз метана:

2СН
4

-
(1500ºС)

C
2
H
2
+ 3
H
2
Реакцию проводят электродуговым способом, пропуская метан между электродами с временем контакта 0,1-0,01 секунды. Столь малое время нагревания обусловлено тем, что ацетилен при такой температуре может разлагаться на углерод и водород.
2.
Гидролиз карбида кальция:

СаО + С -(
t
)

СаС
2
+ СО
СаС
2
+ Н
2
О

Са(ОН)
2
+ С
2
Н
2
Карбид кальция образуется при нагревании оксида кальция СаО (жженой извести) и кокса до 2500ºС. При дальнейшем гидролизе выделяется ацетилен.
3. Кислотные свойства алкинов с концевой тройной связью.
Образование солей:
концевые атомы водорода у ацетилена и алкинов-1
могут замещаться атомами металла. При этом образуются
соли –
ацетилениды
:
СН
3
-С≡С-Н +
NaNH
2



СН
3
-С≡С-
Na
+
NH
3

амид натрия ацетиленид натрия

При взаимодействии ацетилена (или R–C≡C–H) с
аммиачными растворами оксида
серебра
или хлорида меди (I) выпадают осадки нерастворимых ацетиленидов:
HC
≡
CH
+ 2[Cu(
NH
3
)
2
]
OH


Cu
C
≡
CCu
+ 4
NH
3
+ 2
H
2
O

Образование серовато-белого осадка ацетиленида серебра
(или красно-коричневого - ацетиленида меди) служит
качественной реакцией
на
концевую тройную связь.
AgC
≡
CAg
+ Н
2
О – реакция не идет
AgC
≡
CAg
+ 2НС
l 
Н
C
≡
C
Н + 2А
gCl
2. Дегидроциклизация (дегидрирование и циклизация)
алканов
в присутствии катализатора

3.Тримеризация ацетилена
над активированным углем (
реакция
Зелинского
):
ЗАМЕЩЕНИЕ В АЛКИЛБЕНЗОЛАХ
Гомологи бензола (алкилбензолы) более активно вступают в реакции замещения
по сравнению с бензолом. Например, при нитровании толуола
С
6
Н
5
-CH
3
может происходить
замещение не одного, а трех атомов водорода с образованием 2,4,6-тринитротолуола,
причём в орто- и пара- положениях:
Характерные получения и химические свойства углеводородов: алканов, циклоалканов, алкенов, диенов, алкинов, ароматических углеводородов (А13,14,17, В1,6, С3,5)
Химические свойства
1) Гидрирование.
При каталитическом гидрировании разрываются
с образованием алканов.
С
3
Н
6
+ H
2
 -
120ºC,Ni

 CH
3
–CH
2
–CH
3

2) Галогенирование (пропан и бутан)
С
3
Н
6
+  Br
2



BrCH
2
–CH
2
–CH
2
Br (1,3-
дибромпропан
)
3)Гидрогалогенирование (
правило Марковникова)

С
6
Н
12
  ––
300°C,Pd

  
С
6
Н
6
 + 3H
2
4)Дегидрирование.
Производные циклогексана дегидрируются в производные бензола:
5. Окисление
кислородом этилена в присутствии солей палладия.
СН
2
=СН
2
+
O
2
–(
kat
)

C
Н
3
СНО
(уксусный альдегид)
6. Хлорирование и бромирование
в боковую цепь:
если реакция с хлором проводится на свету или при высокой температуре – идёт замещение водорода в боковой цепи.
СН
3
-СН=СН
2
+
Cl
2
–
(свет)

СН
2
-СН=СН
2
+
HCl

│

Cl

7.
Полимеризация:
n
СН
3
-СН=СН
2


(-
CH
–
CH
2
-)
n
пропилен

полипропилен

CH
3
2. Галогенирование, гидрогалогенирование и гидратация

1,4-присоединение.

1,2-присоединение.
При избытке брома присоединяется еще одна его молекула по месту оставшейся двойной связи с образованием 1,2,3,4-тетрабромбутана.
3.
Реакция полимеризации.
Реакция протекает преимущественно по 1,4-механизму, при этом образуется полимер с кратными связями, называемый
каучуком
:
n
СН
2
=СН-СН=СН
2

(-СН
2
-СН=СН-СН
2
-)
n
полимеризация изопрена:
nCH
2
=C–CH=CH
2


(

–CH
2
–C =CH –CH
2
–)n
│ │
CH
3
CH
3
(
полиизопрен
)
2. Димеризация и тримеризация алкинов.
1) Димеризация
под действием водно-аммиачного раствора CuCl:
2) Тримеризация ацетилена
над активированным углем приводит
к образованию бензола
(реакция
Зелинского
):
В1. Установите соответствие между названием
соединения и общей формулой гомологического
ряда, к которому оно принадлежит.
НАЗВАНИЕ СОЕДИНЕНИЯ
А)
бутин
1) С
п
Н
2п+2

Б)циклогексан 2) С
п
Н
2п
В)пропан 3) С
п
Н
2п
_
2

Г) бутадиен 4) С
п
Н
2п
_
4
А
Б
В
Г
Химические свойства
1) Галогенирование: радикальное замещение.
2
СН
3
-
СН
2
-
СН
3
+ 2Cl
2
–
(
свет
)

CH
3
-CH
2
-CH
2
Cl +
CH
3
-CHCl-CH
3
+2HCl
1) Инициирование цепи (запуск):
молекула хлора под действием кванта света разрывается на два радикала

2) Развитие цепи:
радикал хлора отрывает от алкана атом водорода. При этом образуется промежуточная частица - алкильный радикал, который в свою очередь отрывает атом хлора от молекулы
Cl
2
. При этом вновь получается радикал хлора и процесс повторяется – идёт продолжение цепи:
3)
Обрыв цепи:
соединение двух радикалов в молекулу.
2) Нитрование
(реакция М.И. Коновалова):
Механизм реакции – также радикальный.
Нагревание до 140°С с разбавленной (10%-ной) азотной кислотой:

CH
3

CH
3
│ │
СН
3
-СН
2
-СН-СН
3
+
HNO
3


СН
3
-СН
2
-С-СН
3
+
H
2
O
│


NO
2

Алкены
I
. Крекинг
алканов:
С
7
Н
16
–(
t
)

CH
3
-
CH
=
CH
2
+
C
4
H
10
Алкен алкан
II. Дегидрогалогенирование галогеналканов
при действии спиртового раствора щелочи - реакция элиминирования.
Правило Зайцева:
Отщепление атома водорода в реакциях элиминирования происходит преимущественно от наименее гидрогенизированного атома углерода.
III
. Дегидратация спиртов
при повышенной температуре в присутствии водоотнимающих реагентов - реакция элиминирования.
CH
3
-
CH-CH
2
-CH
3

–
(H
2
SO
4
,t>140
o
)


│

OH
 


H
2
O
+CH
3
-
CH=CH
-CH
3

(также подчиняется правилу Зайцева)
)
SP-
гибридизация

форма

молекулы линейная
180°
Галогенирование
Замещение атома водорода в бензольном кольце на
галоген происходит в присутствии катализаторов AlCl
3
, AlBr
3
, FeCl
3
и т.п.:

Нитрование
Бензол реагирует с нитрующей смесью (смесью концентрированных
азотной и серной кислот):

rischat.g@yandex.ru
АЛКАНЫ (ПАРАФИНЫ)
1) Реакция Вюрца
:
действие металлического натрия на моногалогенопроизводные углеводородов:
2CH
3
–CH
2
Br + 2Na

 
CH
3
–CH
2
–CH
2
–CH
3
+2NaBr
2) Декарбоксилирование солей карбоновых кислот
(реакция Дюма) : сплавление солей карбоновых кислот со щелочами.
Так получают метан при нагревании ацетата натрия с гидроксидом натрия.

CH
3
COONa + NaOH(
сплавление
)  

 CH
4
­

+ Na
2
CO
3
3) Электролиз растворов солей карбоновых кислот
(реакция Кольбе):
2
CH
3
COONa
+ 2
H
2
O
–(эл.ток)

  
2СО
2
+ Н
2
+ С
2
Н
6
+ 2
NaOH
4)

Гидролиз карбида алюминия
– получение метана.

Al
4
C
3
+ 12H
2
O 

  3CH
4
­ + 4Al(OH)
3
5)

Гидрирование непредельных или циклических углеводородов
в присутствии катализаторов (платины, палладия, никеля).
R–CH=CH–R’ + H
2
–
kat

 
 R–CH
2
–CH
2
–R’
(циклопропан) + H
2
–
Pd

 
 CH
3
–CH
2
–CH
3
(пропан)
6) Алканы можно получить из нефти крекингом или фракционной перегонкой.
Циклоалканы
Получение.

1. Отщепление двух атомов галогена от дигалогеналканов:

2. При
каталитическом гидрировании
ароматических
углеводородов образуются циклогексан или его производные:

C
6
H
6
+ 3
H
2
-
t
°,р,
Ni
→
C
6
H
12
2. Присоединение бромоводорода в
присутствии пероксидов

(эффект Хараша)
- это радикальное присоединение - А
R

СН
3
-СН=СН
2
+
HBr
-(Н
2
О
2
)

СН
3
-СН
2
-СН
2
Br
(реакция с бромоводородом в присутствии пероксида протекает
против правила Марковникова
)
3.
Горение
– полное окисление алкенов кислородом до углекислого газа и воды.
С
2
Н
4
+ 3О
2
= 2СО
2
+ 2Н
2
О
4. Мягкое окисление алкенов –

реакция Вагнера
: реакция с холодным водным раствором перманганата калия.
3СН
3
-
СН=СН
2
+ 2
KMnO
4
+ 4
H
2
O


2
MnO
2
+ 2
KOH
+ 3
СН
3
- СН - СН
2






OH

OH

(
образуется диол)
Обесцвечивание алкенами водного раствора перманганата калия – качественная реакция на алкены.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ К СОПРЯЖЕННЫМ ДИЕНАМ.
Присоединение галогенов, галогеноводородов, воды и других полярных реагентов происходит по электрофильному механизму (как в алкенах).
Помимо присоединения по одной из двух двойных связей (1,2-присоединение), для сопряженных диенов характерно так называемое 1,4-присоединение, когда в реакции участвует вся делокализованная системы из двух двойных связей:
Соотношение продуктов 1,2- и 1,4- присоединения зависит от условий реакции (с повышением температуры обычно увеличивается вероятность 1,4-присоединения).
1. Гидрирование.

C
Н
3
-СН
2
-СН=СН
2
(1,2-продукт)
СН
2
=СН-СН=СН
2
+ Н
2


СН
3
-СН=СН-СН
3
(1,4-продукт)
В присутствии катализатора
Ni
получается продукт полного гидрирования:

CH
2
=CH-CH=CH
2
+ 2 H
2
–(Ni,t)

CH
3
-CH
2
-CH
2
-CH
3
АЛКИНЫ

CnH2n
-2
-ин
В. Гидрогалогенирование.

Присоединение галогеноводородов также идет по электрофильному механизму.
Продукты присоединения к несимметричным алкинам
определяются правилом
Марковникова
:
Г. Гидратация (реакция
Кучерова
)
:
Присоединение воды в присутствии катализатора
соли ртути (II)
идет через образование
неустойчивого енола
, который изомеризуется в альдегид или кетон.
Если гидратации подвергается АЦЕТИЛЕН, то образуется сусный альдегид.
Из всех остальных алкинов при гидратации образуются кетоны (так как присоединение
протекает по правилу Марковникова).
. Радикальное хлорирование
. При радикальном хлорировании бензола получается гексахлорциклогексан - "гексахлоран" (средство борьбы с вредными насекомыми).
А14.
В соответствии с правилом
Марковникова
присоединение
бромоводорода
к 2-метилпропену приводит к образованию
2-метил-1-бромпропена
2-метил-1-бромпропана
2-метил-2-бромпропана
2-метил-2-бромпропена
СН
4
-С
4
Н
10
С
5
Н
12
-С
15
Н
32
С
16
Н
34
-…
твердые
Благодарю за внимание!
Согласно проекту КИМ 2014 года в содержание и структуру ЕГЭ по химии могут быть внесены следующие изменения:
- Расчетные задачи части В (В9 и В10) переносятся в часть А. Таким образом в части А будет три расчетных задачи (А26-А28);
- Убираются из части А задания по теме "ОВР" и "Гидролиз". Проверка элемента содержания «Гидролиз солей» будет осуществляться заданиями повышенного уровня (В4); элемента содержания «Реакции окислительно-восстановительные» - заданиями повышенного и высокого уровней сложности (В2 и С1);
- Включается новое задание в часть
B
(на позиции В6), которое ориентировано на проверку элементов содержания: «качественные реакции на неорганические вещества и ионы», «качественные реакции органических соединений»