По теме лабораторной работы

Лабораторная работа № 1

Тема: Получение метана и изучение его свойств.

Цель: изучить свойства метана; опытным путем исследовать их.

Реактивы и оборудование: прибор для получения газа, заправленный смесью ацетата натрия и натронной извести, металлический штатив, держалка, кристаллизатор, штатив с пробирками, раствор перманганата калия, раствор йодной воды, стакан, спиртовка, спички.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме лабораторной работы

Предельными или насыщенными углеводородами называют ациклические углеводороды, в которых все валентности атомов углерода, не затраченные на образование углерод – углеродных (С - С) связей, насыщены атомами водорода. Ациклические соединения – вещества, имеющие прямую или разветвленную, но обязательно открытую (незамкнутую) цепь углеродных атомов. Первым членом класса предельных углеводородов является метан – СН₄. Предельные углеводороды образуют гомологический ряд. Гомологическим рядом называют ряд органических соединений, сходных по своему химическому строению, имеющих общие методы получения, обладающих близкими химическими и закономерно изменяющимися физическими свойствами.

Общая формула предельных углеводородов C_nH_{2n +2}. Метан представляет собой газ (t_кип. = -111^оС, t_пл. = -192^оС), легче воздуха.

Молекулы предельных углеводородов содержат ковалентные связи. Вследствие малой химической активности предельные углеводороды получили название парафинов (от латинского выражения: лишенные сродства, с трудом вступающие в реакции). Парафины настолько малоактивны, что даже с очень активными химическими реагентами (О₂, галогены) вступают во взаимодействие только после предварительного возбуждения реагирующих веществ – нагревания или под действием яркого (или ультрафиолетового) света.

В молекулах предельных углеводородов атомы углерода либо связаны между собой простыми связями (С – С связи) либо с атомами водорода
(С – Н связи). Поэтому при химических реакциях могут разрываться или
С – С или С – Н связи. Наиболее важными реакциями, характеризующими химические свойства предельных углеводородов, являются реакции замещения атомов водорода на

атомы галогенов. Образуются моно-, ди-, три- и полигалогензамещенные предельных углеводородов.

Гомологи метана могут расщепляться не только с разрывом С – Н связей и отщеплением водорода (дегидрогенизация), но и с разрывом С – С связей (крекинг). При этом образуется смесь предельных и непредельных соединений, например:

С₄Н₈ + Н₂

С₄Н₁₀

С₂Н₆ + С₂Н₄.

В лаборатории для получения метана и его гомологов пользуются разложением солей органических кислот при прокаливании их со щелочами:

Другим лабораторным способом получения предельных углеводородов служит реакция Вюрца – нагревание моногалогенпроизводных предельных углеводородов с металлическим натрием:

_{образует}

бромэтан или CH₃ – CH₂ – Br бутан или С₄Н₁₀.

В этой реакции происходит "удвоение" радикалов, входящих в состав галогенпроизводного, т.е. из С₃Н₇Cl можно получить С₆Н₁₄ и т.д.

ХОД РАБОТЫ

Опыт №1. Получение метана

Метан в лаборатории получают прокаливанием безводного ацетата натрия с натронной известью. Натронная известь представляет собой смесь гидроксида натрия с гидроксидом кальция. Возьмем натронную известь и ацетат натрия, тщательно перемешаем и поместим в пробирку. Закроем пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Нагреем смесь. Через некоторое время начинает выделяться метан

CH₃COONa + NaOH = CH₄ + Na₂CO₃

Поджигаем метан. Он горит почти бесцветным пламенем. При горении метана образуется углекислый газ и вода.

CH₄ + 2О₂ = СО₂ + 2 Н₂О

Опыт №2. Горение метана и изучение его физических свойств

Заполним метаном цилиндр. Метан представляет собой бесцветный газ, мало растворимый в воде. Он легче воздуха, поэтому легко улетучивается из открытого цилиндра. При поджигании метан загорается. При сгорании метана образуются углекислый газ и водяные пары.

CH₄ + 2О₂ = СО₂ + 2 Н₂О