Інформація для вчителів
Опис
Якщо атом Карбону має потрійний зв'язок з іншим атомом Карбону в будь-якій точці карбонового ланцюга вуглеводневої сполуки, то ця речовина належить до алкінів.
Найпростішим представником цієї групи речовин є етин (ацетилен), який у даному експерименті синтезується в результаті реакції карбіду кальцію і води та виявляється за допомогою проби Байєра.
Експериментальна установка
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
Карбід кальцію (кальцій вуглецевий/двовуглецевий), який також називають ацетиленід кальцію, є кальцієвою сіллю етину та один з найпопулярніших представників карбідів (сполук типу вуглець + метал/речовина з властивостями металу). У цьому експерименті етин отримують з карбіду кальцію і виявляють за допомогою проби Бейєра.
Додаткова інформація для вчителів (2/5)
Мета навчання
Учні мають дізнатися, що етин можна добути шляхом реакції карбіду кальцію з водою.
Етин (ацетилен) є "ненасиченим", і, отже, реактивним вуглеводнем, який можна виявити за допомогою проби Байєра.
Завдання
Отримайте етин і вивчіть деякі його властивості.
Додаткова інформація для вчителів (3/5)
Примітки щодо підготовки та виконання роботи
Підготовка
Якщо замість води використовувати фізіологічний розчин, реакція протікає повільніше. Для старого карбіду кальцію, який реагує дуже слабо, замість води можна використовувати соляну кислоту. Приготуйте свіжий содово-лужний розчин перманганату (додайте 10% розчин карбонату натрію до 5% розчину перманганату калію до світло-фіолетового кольору).
Виконання роботи
Карбід кальцію можна розглядати як сіль етину дуже слабкої кислоти, тоді процес, що відбувається, буде гідролізом цієї солі. Етин відносно розчинний у воді. Тому в довідковій літературі часто рекомендується збирати газ у концентрованому сольовому розчині. У цьому немає потреби, зазначених кількостей достатньо для отримання кількості газу, необхідної для цього експерименту.
Додаткова інформація для вчителів (4/5)
Примітка
Перманганат калію чинить окислювальну дію в присутності ненасичених вуглеводневих сполук, що призводить до утворення оксигідрату марганцю, який спричиняє характерну зміну кольору з фіолетового на коричневий (проба Байєра).
Зауваження щодо проведення експерименту
Етин вибухонебезпечний на повітрі у великих об'ємах. Переконайтеся, що прилад герметичний і що під час виділення газу все відкрите полум'я загашене. Негайно припиніть експеримент, коли пробірки наповняться, інакше запах, спричинений утвореними сполуками фосфіну, буде надто сильним. Розберіть експериментальну установку у витяжній шафі. Для дослідження горючості етину слід використовувати пробірку, яка була заповнена останньою.
Додаткова інформація для вчителів (5/5)
Методичні рекомендації
Відповідно до розвитку гомологічних рядів алканів, тут також можна розвивати гомологічні ряди алкінів.
На більш просунутому рівні: можна обговорити гарну розчинність у воді, а також, хоча і дуже слабкий, кислотний характер алкінів. Тут можна використовувати як мезомерний ефект стабілізації, так і поляризованість потрійного зв'язку.
Утилізація
Після додавання води дайте карбіду кальцію повністю прореагувати у витяжній шафі, потім вилийте його і розчин перманганату в збірний контейнер для кислот і лугів.
Інструкції з техніки безпеки
Для цього експерименту застосовуються загальні інструкції з 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 експерименту добре провітріть приміщення!
Не допускайте контакту карбіду кальцію зі шкірою.
Під час наповнення погасіть усі джерела відкритого вогню!
Зробіть гумово-скляні з'єднання слизькими за допомогою гліцерину. Не застосовуйте силу!
Інформація для учнів
Мотивація
Шланг, виготовлений із полівінілхлориду (ПВХ)
Полівінілхлорид вважається третім за значимістю пластичним полімером і незамінний у будівельній промисловості завдяки своїм універсальним властивостям. Цей полімер синтезується, зокрема, з етину, найпростішого алкіну. Алкіни (також звані ацетиленами або ацетиленовими вуглеводнями) - це хімічні сполуки з групи аліфатичних вуглеводнів. Вони мають принаймні один потрійний зв'язок Карбон - Карбон у будь-якому положенні молекули.
У цьому експерименті більш детально досліджуються властивості етину та групи речовин, які називаються алкінами.
Завдання
Що означає "ненасичений" вуглеводень?
Отримайте етин і вивчіть деякі його властивості.
Експериментальна установка
Обладнання
Підготовка (1/3)
1.Зберіть штатив, як показано на рисунках 1-4.
Рисунок 1
Рисунок 3
Рисунок 2
Рисунок 4
Підготовка (2/3)
2.Закріпіть на штативі під невеликим кутом пробірку Duran і насипте в неї ложку карбіду кальцію (рис. 5).
3.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).
Рисунок 5
Рисунок 6
Підготовка (3/3)
5.Заповніть пластикову ванночку водою на дві третини.
6.Наповніть дві пробірки водою, закрийте отвір великим пальцем і помістіть їх у пластикову ванночку отвором донизу (рис. 7 і 8).
Рисунок 7
Рисунок 8
Виконання роботи (1/4)
1.Налийте в пробірку Duran до карбіду кальцію дистильовану воду (висота заповнення близько 2 см) (рис. 9).
2.Закрийте пробірку Duran пробкою, на якій знаходиться скляна трубка з наконечником (рис. 10).
Рисунок 9
Рисунок 10
Виконання роботи (2/4)
Рисунок 11
3.Помістіть трубку для виведення газу в пластикову ванночку.
4.Приблизно через 30 секунд направте газ, що утворився, у дві перевернуті пробірки, повністю заповнені водою, доки вони повністю не заповняться газом (рис. 11).
5.Закрийте пробірки під водою пробками і помістіть їх у штатив для пробірок.
Виконання роботи (3/4)
6.Розташуйте штатив для пробірок якомога далі від полум'я пальника.
7.Налийте в пробірку кілька крапель розчину перманганату калію (злегка підніміть пробку!) і одразу ж знову закрийте її.
8. Енергійно струсіть розчин (рис. 12 і 13).
Рисунок 12
Рисунок 13
Виконання роботи (4/4)
Рисунок 14
9.Утримуючи другу пробірку отвором донизу, зніміть пробку і притисніть шийку пробірки до полум'я пальника (рис. 14).
Утилізація
Після додавання води дайте карбіду кальцію повністю прореагувати у витяжній шафі, потім вилийте його і розчин перманганату в збірний контейнер для кислот і лугів.
Протокол
Завдання 1
Запишіть свої спостереження.
Завдання 2
Введіть спостережувані властивості етину в загальний профіль речовини. Доповніть його, знайшовши інформацію, якої бракує в підручнику.
Назва речовини
Хімічна формула
Колір
Агрегатний стан
Температура плавлення
Температура кипіння
Інші властивості
Отримання
Застосування
Завдання 3
Завдання на схемі: розташуйте підписи по місцях. Підписи: \text{C}_2 + \ \ \ \ \ \ \text{H}_2\ \ \ \ \ \ \ \rightarrow \text{C}_2 \text{H}_2 +\ \ \ \ \ \ \text{(OH)}_2 ; 2; 3; 4; Ca; O; H; C; \text{S}_2. Місця на схемі: Ca1; 2; O; Ca2.
Завдання 4
Питання
Питання
Завдання 5
Питання