Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Етен - найпростіша сполука з групи алкенів, які належать до аліфатичних вуглеводнів. Через свої ненасичені сполуки алкени більш активні, ніж алкани. Це найважливіші базові продукти в промисловій органічній хімії.
У цьому експерименті властивості етену досліджуються детальніше.
Додаткова інформація для вчителів (1/5)
Попередні знання
Учні повинні вже мати хороші базові знання про вуглеводні та їхню номенклатуру.
Учні мають знати основи роботи з хімічними речовинами та вміти працювати з бутановим пальником або пальником Бунзена.
Принцип
У цьому експерименті учні отримують етилен шляхом відновлення етанолу на оксиді алюмінію. Вироблений етен виявляють за допомогою проби Байєра.
Додаткова інформація для вчителів (2/5)
Мета навчання
Учні мають дізнатися, що етен можна отримати шляхом відновлення етанолу оксидом алюмінію. Етен являє собою "ненасичений", і, отже, реактивний вуглеводень, який належить до класу алкенів і може бути виявлений за допомогою проби Байєра.
Завдання
Отримайте етен та дослідіть деякі його властивості.
Додаткова інформація для вчителів (3/5)
Примітки щодо підготовки та виконання роботи
Підготовка:
Перед початком експерименту оксид алюмінію необхідно прожарити або висушити протягом ночі в сушильній шафі при температурі 200 °C. Приготуйте свіжий розчин содово-лужного перманганату для проби Байєра (змішайте 10% розчин карбонату натрію з 5% розчином перманганату калію до світло-фіолетового кольору).
Зауваження щодо проведення експерименту:
Як правило, достатньо нагріти оксид алюмінію, щоб етанол випарувався. У разі необхідності етанол слід нагрівати обережно і лише протягом короткого часу. Пробірку, заповнену останньою, слід використати для дослідження горючості етилену.
Додаткова інформація для вчителів (4/5)
Методичні рекомендації
Етанол можна каталітично зневоднити з утворенням етану. Крім оксиду алюмінію, підходить також безводний сульфат алюмінію. Перманганат калію має окислювальну дію в разі наявності ненасичених вуглеводневих сполук, в результаті чого утворюється оксигідрат марганцю, який викликає характерну зміну кольору з фіолетового на коричневий:
(проба Байєра)
Відповідно до розвитку гомологічного ряду алканів, тут також може розвиватися ряд алкенів. Подібність властивостей можна продемонструвати на основі розчинності, горючості, реакційної здатності тощо, подібних до алканів (наприклад, шляхом порівняння з гексаном).
Додаткова інформація для вчителів (5/5)
Методичні рекомендації
- Замість бутанового пальника можна, як і раніше, використовувати пальник Бунзена.
Утилізація
Помістіть оксид алюмінію в контейнер для збору відходів важких металів.
Помістіть розчин перманганату калію в контейнер для збору кислот і лугів.
Інструкції з техніки безпеки
Для цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки!
Увага небезпека! Ризики, пов'язані з використанням!
- Під час експерименту утворюються вибухонебезпечні гази. Одягніть захисні окуляри!
- Після проведення експерименту добре провітріть приміщення! Етанол є легкозаймистим. Під час роботи з етанолом погасіть усі джерела відкритого вогню!
- Зробіть гумово-скляні з'єднання слизькими за допомогою гліцерину. Не застосовуйте силу!
Інформація для учнів
Мотивація
Поліетиленові пляшки для води
Багато видів пластмас, таких як поліетилен або ПВХ, стали незамінними в повсякденному житті. Вони міцні, недорогі у виробництві і тому мають багато застосувань.
Багато пластмас є продуктами реакцій органічних сполук. Як найпростіший алкен, етен є надзвичайно важливим вихідним матеріалом. Крім того, етен є своєрідним фітогормоном, який використовується для штучного дозрівання фруктів, таких як банани.
Алкени - це хімічні сполуки з групи аліфатичних вуглеводнів, які мають принаймні один подвійний зв'язок вуглець-вуглець у будь-якому положенні в молекулі.
У цьому експерименті більш детально вивчаються властивості етилену.
Завдання
Що означає "ненасичені" вуглеводні?
Отримайте етен і вивчіть його властивості.
Експериментальна установка
Обладнання
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | Стрижень штатива, нержавіюча сталь, 18/8, l = 370 мм, d = 10 мм | 02059-00 | 1 |
| 3 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 4 | Ложка-шпатель, сталь, l = 150 мм | 33398-00 | 1 |
| 5 | Ванночка, 150 мм x 150 мм x 65 мм, пластик | 33928-00 | 1 |
| 6 | Пробірка, d=20 мм, l=180 мм, SB19 | MAU-17080101 | 1 |
| 7 | Скляні трубки, зігнуті під прямим кутом, 90x60 | MAU-10030703 | 1 |
| 8 | Скляні трубки, зігнуті під прямим кутом, з наконечником, 10 шт. | 36701-56 | 1 |
| 9 | Пробірка, 180x18 мм, лабораторне скло, 100 шт. | 37658-10 | 1 |
| 10 | Щітка для пробірок із вовн. наконечником, d=20 мм | 38762-00 | 1 |
| 11 | Штатив для пробірок, 12 отворів, d = 22 мм, дерево, 6 стержнів для зливу | MAU-20042200 | 1 |
| 12 | Універсальний затискач | 37715-01 | 1 |
| 13 | Гумова пробка, d=22/17 мм, без отвору | 39255-00 | 2 |
| 14 | Гумова пробка, d=22/17мм, з 1 отвором, 7 мм | 39255-01 | 1 |
| 15 | Гумові трубки, внутрішній d=6 мм | 39282-00 | 1 |
| 16 | Захисні окуляри, прозорі | 39316-00 | 1 |
| 17 | Етанол, абсолютний, 1000 мл | 30008-70 | 1 |
| 18 | Оксид алюмінію, 250 г | 30020-25 | 1 |
| 19 | Гліцерин, 250 мл | 30084-25 | 1 |
| 20 | Калій марганцевокислий, 250 г | 30108-25 | 1 |
| 21 | Натрій вуглекислий, безводний, 1000г | 30154-70 | 1 |
| 22 | Вода дистильована | 31246-81 | 1 |
| 23 | Бутановий пальник з картриджем, 220 г | 32180-00 | 1 |
| 24 | Пісок кварцовий (морський, очищений), 1000 г | 30220-67 | 1 |
Підготовка (1/4)
1.Зберіть штатив, як показано на рисунках 1-3.
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Підготовка (2/4)
2.Заповніть пробірку Duran стандартним піском заввишки близько 3 см, потім додайте стільки етанолу, щоб пісок повністю просочився, але не залишилося етанолу (рис. 4).
3.Закріпіть пробірку Duran на штативі під невеликим кутом, помістивши в його центр 3 ложки оксиду алюмінію (рис. 5).
Рисунок 4
Рисунок 5
Підготовка (3/4)
4.З'єднайте прямокутну трубку зі скляною трубкою з наконечником (трубкою для виведення газу) за допомогою шматка гумової трубки.
5.Обережно вкрутіть вільний кінець прямокутної трубки (змастіть гліцерином!) у гумову пробку, герметично закривши пробірку Duran (рис. 6 і 7).
Рисунок 6
Рисунок 7
Підготовка (4/4)
6.Заповніть пластикову ванночку водою на дві третини.
7. Наповніть дві пробірки водою, закрийте отвір великим пальцем і помістіть їх у пластикову ванночку отвором донизу (рис. 8 і 9).
Рисунок 8
Рисунок 9
Виконання роботи (1/4)
Рисунок 10
1.Спочатку ненадовго нагрійте нижню частину пробірки Duran, а потім оксид алюмінію, поки він не стане червоним.
2.Занурте трубку для виведення газу в ванночку.
3.Приблизно через 30 секунд направте газ, що утворився, у дві перевернуті пробірки, повністю заповнені водою, доки вони повністю не заповняться газом (рис. 10).
Виконання роботи (2/4)
Рисунок 11
4.Закрийте пробірки під водою пробками і помістіть їх у штатив для пробірок.
5.Розташуйте штатив для пробірок якомога далі від полум'я пальника (рис. 11).
6.Погасіть полум'я пальника й одночасно приберіть трубку для виведення газу з ванночки.
7.Приберіть обладнання з робочого столу.
Виконання роботи (3/4)
8.Налийте в пробірку кілька крапель розчину перманганату калію (злегка підніміть пробку!) і одразу ж знову закрийте її (рис. 12).
9.Енергійно струсіть розчин (рис. 13).
Рисунок 12
Рисунок 13
Виконання роботи (4/4)
Рисунок 14
10.Після цього знову запаліть полум'я пальника.
11. Утримуючи другу пробірку отвором донизу, зніміть гумову пробку і притисніть шийку пробірки до полум'я пальника (рис. 14).
Утилізація
Помістіть оксид алюмінію в контейнер для відходів важких металів.
Помістіть розчин перманганату калію в контейнер для збору кислот і лугів.
Протокол
Завдання 1
Запишіть свої спостереження.
Завдання 2
Введіть спостережувані властивості етену в загальний профіль речовини. Доповніть його, знайшовши інформацію, якої бракує в підручнику.
Назва речовини
Хімічний символ
Колір
Агрегатний стан
Температура плавлення
Температура кипіння
Інші властивості
Отримання/Добування
Застосування
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Вставте слова в тексті! В ____ між двома ____ існує подвійний зв'язок електронної пари. Відповідно, ця ____ є ненасиченою, оскільки не всі зв'язки між атомами Карбону є одинарними. Тому етен є більш реакційноздатним, ніж етан.
Завдання 5
Питання
Завдяки своїй підвищеній реакційній здатності етен можна змусити реагувати з галогенами в менш екстремальних умовах.
Це вимагає значно нижчих температур і тиску порівняно з етаном.
Можливими продуктами таких реакцій є, наприклад, хлор- або фторетени.