Примеры решения задач. Пример 32.1.Чему равна степень полимеризации изобутилена при получении полиизобутилена с молекулярной массой 56280?

Пример 32.1. Чему равна степень полимеризации изобутилена при получении полиизобутилена с молекулярной массой 56280?

Решение. Полиизобутилен (полимер) получается реакцией полимеризации изобутилена (мономера), реакция представлена схемой:

СН₃

n CH₂=C – CH₃ – CH₂ – C –

CH₃ CH₃ n

изобутилен полиизобутилен

Степень полимеризации n показывает, какое число молекул мономера вступает в реакцию полимеризации. Молекулярная масса изобутилена 56, средняя молекулярная масса полимера 56280. Следовательно, степень полимеризации

n = 56280 / 56 = 1005

Пример 32.2. Составить уравнение реакции сополимеризации бутена-1

(CH₂=CH–CH₂–CH₃) и стирола CH₂=CH, если число молекул бутена-1 и

C₆H₅

стирола, входящих в состав макромолекул, находятся в соотношении 2:1.

Решение. Сополимеризация – это реакция полимеризации, в которой участвуют молекулы разных мономеров. В данном случае одним мономером является бутилен, другим стирол. Уравнение реакции сополимеризации имеет вид:

n (CH₂=CH–CH₂–CH₃ + CH₂= CH + CH₂=CH–CH₂–CH₃) ®

C₆H₅

® (–CH₂–CH–CH₂–CH–CH₂–CH–) _n

C₂H₅ C₆H₅ C₂H₅

Пример 32.3. Составить схему реакции поликонденсации ацетальдегида с фенолятом натрия, считая, что на 2 моль фенолята натрия приходится 1 моль ацетальдегида.

Решение. Поликонденсация – это реакция синтеза полимера из мономеров, имеющих две или несколько функциональные группы, сопровождающаяся образованием низкомолекулярных продуктов (H₂O, NH₃ и др.)

Данная реакция поликонденсации может быть представлена схемой:

Задачи

№ 32.1. Для получения синтетического волокна “нитрон” в качестве мономера используют акрилонитрил CH₂=CH–CN. Составить уравнение полимеризации этого мономера.

№ 32.2. Написать уравнение реакции полимеризации формальдегида и определить степень полимеризации в реакции получения полиформальдегида со средней молекулярной массой 45000. (Ответ: 1500).

№ 32.3. Написать уравнение реакции получения политетрафторэтилена (фторпласта-4) и определить среднюю молекулярную массу полимера, если степень полимеризации равна 1200. (Ответ: 120000).

№ 32.4. Составить уравнение реакции сополимеризации пропилена и изобутилена. Вычислить степень полимеризации, если полимер имеет молекулярную массу 160000. (Ответ: 1600).

№ 32.5. Составить уравнение реакции получения полихлорвинила, если в качестве исходного вещества взяли ацетилен.

№ 32.6. Муравьиный альдегид вступает в реакцию поликонденсации с мочевиной CO(NH₂)₂ и образует синтетическую карбамидную смолу. Написать уравнение реакции поликонденсации, считая, что на 2 моль мочевины необходим 1 моль формальдегида.

№ 32.7. Написать структурную формулу винилацетата. Привести схему полимеризации этого соединения.

№ 32.8. Привести схему сополимеризации акрилонитрила CH₂=CH−СN и винилацетата.

№ 32.9. Привести схему получения полимера при реакции сополимеризации стирола и акрилонитрила.

№ 32.10. Написать структурную формулу метакриловой кислоты. Какое соединение получается при взаимодействии ее с метанолом? Написать уравнение реакции. Составить схему полимеризации образующегося продукта.

№ 32.11. Составить схему поликонденсации адипиновой кислоты C₄H₈(COOH)₂ и гексаметилендиамина (NH₂)₂(CH₂)₆.

№ 32.12. Как можно получить винилхлорид, имея карбид кальция, хлорид натрия, серную кислоту и воду? Написать уравнения соответствующих реакций. Составить схему полимеризации винилхлорида.

№ 32.13. Полимером какого непредельного диенового углеводорода является натуральный каучук? Написать структурную формулу этого углеводорода и реакцию его полимеризации.

№ 32.14. Составить схему сополимеризации бутадиена и стирола.

№ 32.15. Для получения синтетического волокна “энант” в качестве мономера используют аминоэнантовую кислоту NH₂–(CH₂)₆–COOH. Составить схему поликонденсации аминоэнантовой кислоты.

№ 32.16. Составить схему сополимеризации изопрена и изобутилена.

№ 32.17. Написать уравнение реакции поликонденсации карбамида CO(NH₂)₂ с уксусным альдегидом, исходя из того, что с каждыми 3 моль карбамида вступают в реакцию 2 моль альдегида.

№ 32.18. При взаимодействии этилакриловой кислоты CH₂=C(C₂H₅)–COOH с пропиловым спиртом C₃H₇OH образуется пропилэтилакрилат. Написать реакцию его получения и полимеризации. Какая масса полимера получится в результате реакции, если степень полимеризации равна 32? (Ответ: 4992).

№ 32.19. Написать уравнение реакции получения метилового эфира метакриловой кислоты и реакцию полимеризации его в полиметилметакрилат. Определить среднюю молекулярную массу полимера, если степень полимеризации равна 150. (Ответ: 13200).

№ 32.20. Волокно “лавсан” является продуктом поликонденсации терефталевой кислоты C₆H₄(COOH)₂ и этиленгликоля. Соотношение между числом молекул терефталевой кислоты и этиленгликоля 2:1. Изобразить строение структурного звена этого полимера.

Лабораторная работа 33

Качественный анализ металлов

Цель работы: изучить качественные реакции на катионы металлов.

Задание: перевести исследуемые металлы в растворимое состояние и доказать наличие катионов определенных металлов с помощью специфическх качественных реакций. Выполнить требования к результатам работы, оформить отчет, решить задачу.

Качественный анализ – это совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения компонентов, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. Методы качественного анализа в водных растворах сводятся к проведению химических реакций между ионами анализируемого вещества и прибавленных к ним реагентов (реактивов). Обычно проводят характерные реакции, которые могут быть замечены по какому-либо внешнему эффекту, например по образованию осадков, выделению газа, изменению окраски раствора или осадка и т.д.

Реагенты, применяемые в качественном анализе, делятся на групповые и специфические.

Специфическими реагентами называются такие реагенты, которые дают в определенных условиях характерную реакцию только с одним каким-либо ионом. Например, реактивом на ион Fe³⁺ является раствор гексацианоферрата (II) калия (желтая кровяная соль), который образует с катионом Fe³⁺ темно-синий осадок берлинской лазури:

4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓ + 12KCl

Также для обнаружения ионов Fe³⁺ используется роданид аммония (NH₄SCN) или калия (KSCN), который образует с катионом Fe³⁺ роданид железа Fe(SCN)₃ кроваво-красного цвета.

Групповыми реагентами называются такие реактивы, которые дают аналогичные реакции с несколькими ионами. Ионы, одинаково относящиеся к групповому реагенту, называются ионами одной аналитической группы.

Существуют различные аналитические классификации катионов по группам. Для идентификации с помощью образования малорастворимых соединений наиболее распространенными являются кислотно-основная и сероводородная.

Кислотно-основная классификация основана на использовании в качестве групповых реагентов водных растворов кислот и щелочей. По этой классификации групповым реагентом на катионы Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺ является раствор серной кислоты H₂SO₄, реже – растворимые сульфаты Na₂SO₄, K₂SO₄, (NH₄)₂SO₄. Названные катионы образуют с групповым реагентом нерастворимые сульфаты МSO₄ белого цвета.

Сероводородная классификация базируется на использовании групповых реагентов: растворов HCl; H₂S; (NH₄)₂S и (NH₄)₂CO₃.

Для ионов Ag⁺, Pb²⁺, Hg²⁺ групповым осадителем служит HCl (образуются нерастворимые хлориды белого цвета); для ионов Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ – (NH₄)₂CO₃ (получаются нерастворимые карбонаты МСО₃ белого цвета); для ионов Al³⁺, Cr³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Cd²⁺ и др. – (NH₄)₂S. При действии группового реагента на ионы Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺, Сu²⁺ образуются нерастворимые сульфиды черного цвета, сульфид цинка ZnS белого цвета, CdS − желтый. Сульфиды алюминия, хрома (III), железа (III) подвергаются гидролизу, поэтому в водном растворе не образуются. Вместо сульфидов выделяются продукты их гидролиза − гидроксиды этих металлов и сероводород.