3. Із наведених формул речовин побудуйте генетичні ряди:
a) Li2o, Li, LiOH, Li2PO4:
б) MgSO4, Mg, Mg(OH)2, MgO.
4. За побудованими завданні 3. генетичними рядами запишіть
рівняння у хічних реакцій. Зазначте типи хімічних реакцій та назви
утворених речовин.
Без катализатора бензол не реагирует ни с хлором, ни с бромом. При добавлении же кислот Льюиса бензол легко бромируется и хлорируется.
(12)
бензол хлорбензол
Активным катализатором является не само железо, а хлорид железа (III) образующийся при взаимодействии железа с хлором.
Хлорид железа (III) является слабой кислотой Льюиса. Он соединяется с хлором с образованием кислотно-основного комплекса
кислотно-основный комплекс
При галогенировании в присутствии кислот Льюиса в качестве электрофилов выступают комплексы галогенов с кислотами Льюиса.
Механизм
Атака бензола комплексом хлора с хлоридом железа (III)
циклодиенильный катион
2. Потеря протона циклодиенильным катионом
тетрахлорферрат
При хлорировании бензола побочно образуются ди- и трихлорбензолы:
(13)
1,2-дихлор- 1,4-дихлор- 1,2,4-трихлор-
бензол бензол бензол
Нитрование хлорбензола приводит к образованию орто- и пара-хлорбензолов.
(14)
орто-хлорбензол пара-хлорбензол
Хлорирование нитробензола дает мта-хлорнитробензол
(15)
мета-хлорбензолов
6.1.4. АлкилированиеВажный метод синтеза алкилбензолов состоит в действии на ароматические соединения алкилгалогенидов при каталитическом участии галогенидов металлов, обычно хлорида алюминия. Этот называют алкилированием по Фриделю-Крафтсу. Катализатор обеспечивает образование катиона, который и атакует молекулу ароматического соединения. Алкилированием бензола трет-бутилхлоридом получают трет-бутилбензол:
(16)
трет-бутилхлорид трет-бутилбензол
Алкилгалогениды сами по себе недостаточно электрофильны чтобы реагировать с бензолом, а вот их кислотно-основные комплексы с хлоридом алюминия могут
кислотно-основный комплекс
предварительно генерируя карбокатионы
трет-бутил катион тетрахлоралюминат
Механизм
1. трет-Бутил катион атакует -электроны бензола с образованием углерод-углеродной связи
циклодиенильный катион
Потеря им протона приводит к образованию трет-бутилбензола
Продуктом алкилирования бензола изобутилхлоридом является трет-бутилбензол:
(17)
изобутилхлорид трет-бутилбензол
Реакция проходит по сходному механизму:
Алкилированием бензола этилбромидом можно получить этилбензол:
(18)
этилбензол
Механизм
Алкилирование бензола н-бутилхлоридом приводит к образованию двух продуктов
(19)
н-бутилхлорид н-бутилбензол втор-бутилбензол
Любой компонент смеси образовывать карбокатион, может алкилировать бензол. Наиболее часто источниками карбокатионов служат алкены и спирты, генерирующие катионы при взаимодействии с сильными кислотами. Алкилированием бензола этиленом получают этилбензол:
(20)
Алкилированием бензола пропиленом получают кумол:
(21)
А. Хлорметилирование
Частным случаем алкилирования является реакция бензола с формальдегидом и HCl в присутствии хлорида цинка приводящая к образованию бензилхлорида:
(22)
бензилхлорид
M(CxHy) = 36*M(H₂) = 36*2 = 72 г/моль.
С другой стороны, молекулярная масса углеводорода M(CxHy) равна:
12x + y
Приравнивая выражения для M, получаем уравнение:
12x + y = 72
Нам неизвестен класс углеводорода - алкан, алкен, алкин и т.д. Соответственно, нам неизвестна общая формула углеводорода CnH₂n+₂, CnH₂n, CnH₂n-₂ и тд.
Но как видно, в углеводородах соотношение количества вещества углерода (n) и водорода (2n +/- 2) близко к 1:2.
Сделаем замену у=2х.
Тогда 12x + y = 12х + 2х = 14х = 72
Тогда х = 72/14 = 5,14.
Округлим х до 5
Тогда масса углерода 12*5 = 60
Тогда масса водорода 72-60 = 12
Значит, у=12
Тогда формула углеводорода СхНу = С₅Н₁₂
ответ: С₅Н₁₂
Проверка: M(C₅H₁₂) = 12*5 + 12 = 72
(Примечание. В условиях задачи даны "газовые" данные. Есть искушение их использовать, но вроде бы они не понадобились. Возможно, их надо было использовать. Но мне проще было решить так)
2. Чему равна плотность бутена при 1 атм. и 273С
ответ: 1,25 г/Л
Для решения задачи используем уравнение Менделеева-Клапейрона pV=mRT/M, где p - давление газа, V - объем газа, m - масса газа, R-универсальная газовая постоянная, T-абсолютная температура (К), M - молекулярная масса.
Преобразуем уравнение: m/V = pM /RT
а m/V - это и есть плотность газа d.
Переходим к системе СИ.
p=1 атм = 101 325 Па
M = M(C4H8) = 12*4+8=56 г/моль
R=8.31 Дж/(К*моль)
T=273 C = 273+273 = 546 K
d = 101 325 Па * 56 г/моль / (8.31 Дж/(К*моль) * 546 К) =
= 1 250 Па*г / Дж = 1 250 Н*м⁻²*г / (Н*м) = 1 250 г / м³ = 1 250 г / 1000 л =
= 1,25 г/л
ответ: 1,25 г/л