Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	СИНТЕЗ ЭТАНОЛА
Рубрика (тематическая категория)	Технологии

Основной способ синтеза этанола - гидратация этилена: сер­нокислотная в жидкой фазе и прямая водяным паром на твер­дом катализаторе.

Сернокислотный метод открыт А.М. Бутлеровым и состоит из четырех стадий:

‣‣‣ абсорбция этилена серной кислотой с образованием серно­кислотных эфиров;

‣‣‣ гидролиз эфиров с образованием спирта;

‣‣‣ выделœение спирта и его ректификация;

‣‣‣ концентрирование серной кислоты.

Взаимодействие этилена с серной кислотой состоит из двух этапов - растворение этилена в серной кислоте и образование эфиров:

При умеренных температурах реакция практически необра­тима, но при повышении температуры превращение смещается влево. Оптимальная температура процесса 340-350 К или при­мерно 75 °С.

Гидролиз этил- и диэтилсульфата протекает по уравнению:

Кроме базовых, из диэтилсульфата образуется диэтиловый эфир, ацетальдегид, а также наблюдается полимеризация этиле­на. Температура 95-105°С, длительность гидролиза 30 мин.

Прямая каталитическая гидратация этилена перегретым во­дяным паром основана на двусторонней реакции, протекающей с изменением объёма и выделœением теплоты. Этот метод более экономичен по сравнению с сернокислотным.

Взаимодействие происходит по уравнению

Оптимальные условия проведения процесса с высокой сте­пенью превращения и конверсии следующие: температура 55-95 °С, давление 7-8 МПа, объёмная скорость парогазовой смеси 1800-1200 ч" 1 . Степень конверсии за один цикл синтеза состав­ляет 4-5%. Процесс проводят по циркуляционной схеме. Опти­мальное молярное соотношение Н 2 О:С 2 Н 4 = 0,6:1. Катализато­ром служит фосфорная кислота. Вследствие заметной летучести фосфорной кислоты и постепенного снижения активности ка­тализатора было предложено инжектировать тонкораспыленную кислоту при вводе парообразной смеси в контактный аппарат. Синтез этанола - процесс сложный, состав конечной смеси: этиловый спирт - 95%, диэтиловый эфир - 2%, ацетальдегид -1%, полимеры и др.
Размещено на реф.рф
- 2%.

При ректификации спирта-сырца примеси хорошо отделяются.

Метод прямой гидратации имеет и некоторые недостатки: крайне важно сть применения высококонцентрированного этилена; малая степень превращения этилена за один проход по схе­ме, что вызывает повышенный расход электроэнергии.

Рис. 3 Технологическая схема производства этилового спирта каталитической гидратацией этилена в газопаровой фазе:

1 - циркуляционный компрессор; 2, 3 - теплообменники-рекуператоры тепло­ты; 4 - теплообменник-подогреватель; 5 - гидратор; 6 - нейтрализатор; 7 - на­сос для подачи подщелаченного раствора Н^РО^, 8, 9 - котлы-утилизаторы теп­лоты; 10, 12 - сепараторы высокого давления; 11, 14 - холодильники; 13 -скруббер.

/- свежий этилен; II - пар (10 МПа); III - водно-спиртовой конденсат со ще­лочью; IV- пар; V - отдувка; VI - вода; VII - водный конденсат; VIII - водно-спиртовой конденсат на ректификацию

Рециркулирующий газ смешивают со свежим этиленом, он проходит теплообменники 2, 3 и подогреватель 4. Далее его смешивают в заданном соотношении с паром высокого давле­ния и подают в реактор гидратации 5, который представляет собой цилиндрическую колонну с зернистыми катализаторами, футерованную красной медью или угольными брикетами. Газ в аппаратах 2, 3 подогревается за счёт теплоты потока, выходя­щего из гидратора 5, а в аппарате 4 - глухим паром.

Реакционную смесь, выходящую из реактора с температурой 300-305 °С, нейтрализуют и охлаждают до 235 °С путем впрыска в нее подщелаченного водно-спиртового конденсата͵ охлаждают до 145 °С в теплообменнике 3, котлах-утилизаторах 8, 9 и на­правляют в сепаратор 10. Газ из сепаратора 10 через теплооб­менник 2 и холодильник 11 подают в сепаратор 12, затем в скруббер 13, где из него при 35 °С водой отмывают несконден­сировавшийся спирт. Водно-спиртовой конденсат из сепарато­ров 10 и 12 передают в отделœение ректификации.

Важно заметить, что для сохранения активности катализатора в исходную смесь добавляют небольшое количество фосфорной кислоты.

СИНТЕЗ ЭТАНОЛА - понятие и виды. Классификация и особенности категории "СИНТЕЗ ЭТАНОЛА" 2017, 2018.

Органическая химия зародилась как химия природных соединений, выделенных из организмов животного и растительного происхождения. Заполнение различных классов веществ природными соединениями носит случайный характер и определяется биосинтезом (Карцова А. А. , 2005).

Первая задача органического синтеза – искусственное получение полезных веществ путем копирования природных структур. Этому предшествует стадия выделения природного соединения, изучение его свойств и, наконец, сам органический синтез - воспроизведение в исследовательской лаборатории того, что создано в лаборатории природы. Ну, а затем надо пойти дальше – синтезировать то, что в природе отсутствует.

Ежедневно в мире синтезируется 100 тыс. новых химических соединений, 97 % из которых приходится на долю органических веществ.

Я же решила рассмотреть синтез этилацетата по реакции этерификации.

Этилацетат – это уксусноэтиловый эфир, который находит широкое применение в медицине и ветенарии, в полиграфической промышленности; в качестве растворителя для придания необходимой консистенции краске, отвердителя для закрепления краски, мебельного лака. А также применяется как экстрагент органических соединений из водных растворов, желатинизирующее средство в производстве взрывчатых веществ; входит в состав промышленного термасвариваемого клея. Мировой объем производства этилацетата 0,45-0,5 млн. т в год (1986) (Рид Р. и др. , 1982)

Одним из способов в промышленности этилацетата является этерификация уксусной кислоты этанолом при 110-115° С в присутствии серной кислоты.

Поэтому цель моей работы было проведение синтеза этилацетата по реакции этерификации и изучение его свойства.

Хлористый кальций

Синтез осуществляют в приборе, изображенном на рисунке. В колбу Вюрца емкостью 100мл, снабженную капельной воронкой и соединительную с нисходящим холодильником, вливают 2,5 мл этилового спирта и затем осторожно при перемешивании приливают 1,5 мл концентрированной серной кислоты. Колбу закрывают пробкой, в которую вставлена капельная воронка. И нагревают на масляной (или металлической) бане до 140° С (термометр погружен в баню). В колбу из капельной воронки постепенно приливают смесь из 2 мл этилового спирта и 4,5 мл ледяной уксусной кислоты. Приливание следует вести с такой же скоростью, с какой отгоняется образующий эфир. По окончании реакции (после прекращения отгона эфира) погон переносят в делительную воронку и взбалтывают с концентрированным раствором соды для удаления уксусной кислоты. Отделяют верхний эфирный слой и встряхивают его с насыщенным раствором хлористого кальция (для удаления спирта, который дает с хлористым кальцием кристаллическое молекулярное соединение СаCl2 * C2H5OH, нерастворимое в уксусноэтиловом эфире). Отделив эфир, сушат его прокаленным хлористым кальцием и перегоняют на водяной бане из колбы с дефлегматором. При температуре 71-75° С будет отгоняться смесь спирта и этилацетата, при 75-78° С переходит практически чистый уксусноэтиловый эфир. Выход составляет 20 г (65 % теоретического) (Голодников Г. В. , Мандельштам, 1976).

Результаты

1. Механизм реакции.

В основе получения этилацетата лежит реакция этерификации, в результате которой сложный эфир образуется при нагревании до 140-150 0С уксусной кислоты с этиловым спиртом в присутствии катализатора – серной кислоты.

Общее уравнение реакции

Роль катализатора заключается в протонировании карбонильного кислорода: при этом карбонильный атом углерода становится более положительным и более «уязвимым» по отношению к атаке нуклеофильного агента, которым является молекула спирта. Образующийся вначале катион присоединяет молекулу спирта за счет неподеленных электронов кислородного атома, давая катион:

Катион в результате отщепления протона образует молекулу сложного эфира;

Использование метода «меченых атомов» дало возможность решить вопрос о месте разрыва связей при реакции этерификации. Оказалось, что обычно молекула воды образуется из гидроксила кислоты и водорода спирта. Следовательно, в молекуле кислоты разрывается связь между ацилом и гидроксилом, а в молекуле спирта – связь водорода с кислородом. Такой именно вывод следует из результатов работы по этерификации бензойной кислоты метанолом, содержащим тяжелый изотоп кислорода О18. Полученный сложный эфир содержал в своем составе указанный изотоп кислорода:

Присутствие О18 установлено сжиганием образца эфира и анализом образующихся продуктов сгорании (СО2 и Н2О) на присутствие тяжелого изотопа кислорода (Тюкавкина Н. А. , Бауков Ю. И. , 2004).

Реакция этерификации – обратимый процесс, поэтому во избежание гидролиза полученного продукта, эфир отгоняли с использованием прямого холодильника.

Гидролиз сложных эфиров представляет собой реакцию, обратную реакции их преобразования. Гидролиз может быть осуществлен как в кислой, так и в щелочной среде. Для кислого гидролиза сложных эфиров справедливо все, что было сказано выше применительно к реакции этерификации, об обратимости и механизме процесс, о методах смещения равновесия. Щелочной гидролиз сложных эфиров проходит через следующие стадии:

Практически щелочной гидролиз сложных эфиров проводят в присутствии едких щелочей КОН, NaOH, а также гидроокисей щелочноземельных металлов Ва(ОН)2, Са(ОН)2. Образующиеся при гидролизе кислоты связываются в виде солей соответствующих металлов, поэтому гидроокиси приходится брать по крайней мере в эквивалентном отношении со сложным эфиром. Обычно используют избыток основания. Выделение кислот из их солей осуществляется с помощью сильных минеральных кислот.

При проведении синтеза возможно установление химического равновесия. Согласно принципу Ле-Шателье, чтобы сместить равновесие в сторону образования продукта реакции приливание смеси этилового спирта и ледяной уксусной кислоты проводили с такой же скоростью, с какой отгонялся образующий эфир. Температура синтеза не превышала 150 0С.

При повышении температуры выше указанного значения возможно протекание реакции внутримолекулярной дегидратации:

В результате эксперимента была получена бесцветная с жидкость с характерным запахом. После прекращения выделения эфира полученный продукт переносили в делительную воронку и взбалтывали с концентрированным раствором соды для удаления уксусной кислоты.

Для удаления спирта верхний эфирный слой отделяли и встряхивали его с насыщенным раствором хлористого кальция. Этиловый спирт дает с хлористым кальцием кристаллическое молекулярное соединение состава СаCl2*C2H5OH, нерастворимое в уксусноэтиловом эфире. Отделив эфир, сушили его прокаленным хлористым кальцием.

2. Результаты исследования.

Был рассчитан выход (%) этилацетата в реакции. Согласно закону сохранения массы и энергии теоретический выход эфира составляет 6,3 г (7,0 мл). В результате синтеза было получено 4,5 мл (4,05 г) этилацетата. Выход продукта реакции (этилового эфира уксусной кислоты) равен 64,29 %.

Для идентификации и определения чистоты полученного этилацетата определили угол преломления с помощью рефрактометра. Согласно литературным данным чистый уксусноэтиловый эфир имеет угол преломления, равный 1, 3722. (Рид Р. и др. , 1982). В нашем случае угол преломления этилацетата составил 1,3718 . Данное значение близко к справочным данным, что свидетельствует о достаточной степени чистоты полученного продукта.

Этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты) 88 0,9 1,3722 1,3718 64,29

В результате проведенного синтеза (этерификации уксусной кислоты этиловым спиртом в присутствии серной кислоты при температуре 140 – 150 0С) был получен сложный эфир – этилацетат, который представлял собой прозрачную жидкость с характерным запахом. Для идентификации продукта измерили угол преломления этилацетата (1,3718), который близок к справочным данным. Выход этилового эфира уксусной кислоты составил 64,29%.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Физико-химические характеристики этилацетата

1.2 Применение этилацетата

1.2.1 Лабораторное применение

1.3 Требования безопасности

2. Технологическая часть

2.1 Синтез этилацетата в лаборатории

2.2 Производство этилацетата в промышленности

2.3 Получение этилацетата по реакции Тищенко

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Этилацетат находит широкое применение в различных областях промышленности, в основном, в качестве растворителя и экстрагента.

Существующие промышленные методы получения этилацетата основаны на этерификации уксусной кислоты этиловым спиртом.

В связи с тем, что этиловый спирт является продуктом синтеза, замена его на этилен в этом процессе несомненно может иметь практический интерес.

Из-за специфических свойств его применяют в целом множестве областей индустрии, также растет потребность в многотоннажном производстве этилацетата.

Промышленное получение этилацетата включает несколько методов:

1. методом «реакции Тищенко»,

2. методом этерификации кислоты уксусной спиртом этиловым, при наличии ускорителя реакции, в роли которого могут выступать кислота серная, паратолуолсульфокислота или смолы (ионообменные),

3. методом окисления (жидкофазного) н-бутана кислородом (воздухом) при получении уксусной кислоты (как побочный продукт получается этилацетат),

4. методом алкилирования кислоты уксусной этиленом.

Как растворитель, являясь активным растворителем нитро- и этилцеллюлозы, широко используется в производстве лакокрасочных материалов и чернил для печатающих машин.

Также он входит в композиции растворителей нитроглифталевих, перхлорвиниловых и эпоксидних эмалей, разных смазочных масел, восков, полиэфирных лаков, красок, кремниорганических лаков и эмалей.

В данной курсовой работе будут рассмотрены три основных метода получения ацетальдегида, а именно: синтез в лабораторных условиях, синтез в промышленности и производство по реакции Тищенко.

Цель курсовой работы : ознакомиться с методом синтеза этилацетата по реакции Тищенко, провести расчёт материального и теплового баланса и изучить принципиальные схемы аппаратов данного производства.

1. Теоретическая часть

1.1 Физико-химические характеристики этилацетата

Этилацетат CH 3 C(O)OC 2 H 5 , этиловый эфир уксусной кислоты - бесцветная, прозрачная, горючая жидкость с приятным запахом.

Смешивается в любых соотношениях с бензолом, толуолом, хлороформом, диэтиловым эфиром, этанолом и рядом других органических растворителей.

Ограниченно растворим в воде (до 12% по массе). В этилацетате, в свою очередь, растворяется до 9.7 массовых процентов воды.

Этилацетат образует азеотропные смеси с водой (T кип =70.4°C, 8.2% воды по массе), этиловым спиртом (71.8°C и 30.8%), метанолом (62.25°C и 44.0%), изопропиловым спиртом (75.3°C и 21.0%), циклогексаном (72.8°C и 54.0%), четыреххлористым углеродом (74.7°C и 57.0%)

Этилацетат является умеренно полярным растворителем. Хорошо растворяет эфиры целлюлозы, смоляные масляные лаки, жиры, воски. Его химические свойства типичны для сложных эфиров. Легко гидролизуется до этанола и уксусной кислоты в щелочной среде.

В кислой среде может быть переэтерифицирован.

Таблица 1.1

Физико-химические характеристики этилацетата ГОСТ 8981-78.

Наименование показателя	Этилацетат
	высший сорт
Внешний вид	Прозрачная жидкость без механических примесей
Цветность, единицы Халена, не более
Плотность при 20 0С, г/см3
Массовая доля основного вещества, %	не менее 99	не менее 98
Массовая доля кислот в пересчете на уксусную кислоту, %, не более
Массовая доля нелетучего остатка, %, не более
Температурные пределы перегонки при давлении 101,3 кПа 93% (по объему)продукта должны отгоняться в пределахтемператур, 0С
Массовая доля воды, % не более
Массовая доля альдегидов в перерасчете на уксусный альдегид, % не более		не маркируется

Обладает сравнительно низкой токсичностью. Его пары раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, при воздействии на кожу возможно развитие экземы и дерматита .

Этиловый спирт (этанол) С2Н5ОН -- бесцветней жидкость, легко испаряющаяся (температура кипения 64,7 ?С, температура плавления -97,8 ?С, оптическая плотность 0,7930) . Спирт, содержащий 4--5 % воды, называют ректификатом, а содержащий только доли процента воды -- абсолютным спиртом.

Альдегид (муравьиный) - газ с весьма резким запахом. Другие низшие альдегиды - жидкости, хорошо растворимые в воде. Альдегиды обладают удушливым запахом, который при многократном разведении становится приятным, напоминая запах плодов. Альдегиды кипят при более низкой температуре, чем спирты с тем же числом углеродных атомов. В то же время температура кипения альдегидов выше, чем у соответствующих по молекулярной массе углеводородов, что связано с высокой полярностью альдегидов.

Альдегиды характеризуются высокой реакционной способностью. Большая часть их реакций обусловлена наличием карбонильной группы. Атом углерода в карбонильной группе находится в состоянии sp 2 -гибридизации. Физические свойства некоторых альдегидов представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Физические свойства некоторых альдегидов

1.2 Применение этилацетата

Этилацетат широко используется как растворитель, из-за низкой стоимости и малой токсичности, а также приемлемого запаха. В частности, как растворитель нитратов целлюлозы, ацетилцеллюлозы, жиров, восков, для чистки печатных плат, в смеси со спиртом -- растворитель в производстве искусственной кожи. Годовое мировое производство в 1986 году составляло 450--500 тысяч тонн. ацетальдегид этилацетат этерификация

Как растворитель, являясь активным растворителем нитро- и этилцеллюлозы, широко используется в производстве лакокрасочных материалов и чернил для печатающих машин. Также он входит в композиции растворителей нитроглифталевих, перхлорвиниловых и эпоксидних эмалей, разных смазочных масел, восков, полиэфирных лаков, красок, кремниорганических лаков и эмалей. На эти цели расходуется до 30% всего производимого этилацетата.

На стадии упаковывания различных товаров гибкими упаковочными материалами - как растворитель пленок и чернил при нанесении надписей и изображений трафаретным способом. Как реагент и как реакционная среда в производстве фармацевтических препаратов (метоксазол, гидрокортизон, рифампицин и т.д.).

Один из самых популярных ядов, применяемых в энтомологических морилках для умерщвления насекомых. Насекомые после умерщвления в его парах гораздо мягче и податливее в препарировании, чем после умерщвления в парах хлороформа.

Как компонент (пищевая добавка E1504 ) фруктовой эссенции, которую добавляют в прохладительные напитки, ликеры и кондитерские изделия.

1.2.1 Лабораторное применение

Этилацетат часто используется для экстракции, а также для колоночной и тонкослойной хроматографии. Редко в качестве растворителя для проведения реакций из-за склонности к гидролизу и переэтерефикации. Для получения ацетоуксусного эфира

2CH 3 COOC 2 H 5 + Na > CH 3 COCH 2 COOC 2 H 5 + CH 3 CO 2 Na

1.3 Требования безопасности

Этилацетат технический по степени воздействия на организм человека относится к числу малоопасных веществ (4 класс опасности). Пары этилацетата раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. При действии на кожу вызывают дерматиты и экземы. ПДК в воздухе рабочей зоны 200 мг/м3.Этилацетат технический является легковоспламеняющейся жидкостью и образует в смеси с воздухом взрывоопасную смесь категории ПА, группы Т2 по ГОСТ 12.1.011. ЛД 50 для крыс составляет 11.3 г/кг, показывая низкую токсичность.

Пары этилацетата раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, при действии на кожу вызывают дерматиты и экземы. ПДК в воздухе рабочей зоны 200 мг/м3. ПДК в атмосферном воздухе населенных мест 0.1 мг/м3 .Температура вспышки -- 2 °C, температура самовоспламенения -- 400 °C, концентрационные пределы взрыва паров в воздухе 2,1-16,8 % (по объему).Безопасность при транспортировке. В соответстви с ДОПОГ (ADR) класс опасности 3, код по реестру ООН 1173.

2. Технологическая часть

2.1 Синтез этилацетата в лаборатории

Рисунок 2.1 - Схема прибора для получения этилацетата

Синтез осуществляют в приборе, изображенном на рисунке 2.1. В колбу Вюрца емкостью 100мл, снабженную капельной воронкой и соединительную с нисходящим холодильником, вливают 2,5 мл этилового спирта и затем осторожно при перемешивании приливают 1,5 мл концентрированной серной кислоты. Колбу закрывают пробкой, в которую вставлена капельная воронка. И нагревают на масляной (или металлической) бане до 140° С (термометр погружен в баню).

В колбу из капельной воронки постепенно приливают смесь из 2 мл этилового спирта и 4,5 мл ледяной уксусной кислоты. Приливание следует вести с такой же скоростью, с какой отгоняется образующий эфир. По окончании реакции (после прекращения отгона эфира) погон переносят в делительную воронку и взбалтывают с концентрированным раствором соды для удаления уксусной кислоты.

Отделяют верхний эфирный слой и встряхивают его с насыщенным раствором хлористого кальция (для удаления спирта, который дает с хлористым кальцием кристаллическое молекулярное соединение СаCl 2 * C 2 H 5 OH, нерастворимое в уксусноэтиловом эфире).

Отделив эфир, сушат его прокаленным хлористым кальцием и перегоняют на водяной бане из колбы с дефлегматором. При температуре 71-75° С будет отгоняться смесь спирта и этилацетата, при 75-78° С переходит практически чистый уксусноэтиловый эфир. Выход составляет 20 г (65 % теоретического) .

2.2 Производство этилацетата в промышленности

Рассмотрим технологическую схему непрерывного производства этилацетата, изображенную на рисунке 2.2.

Из напорного бака 1 исходная смесь реагентов, содержащая уксусную кислоту, этанол и серную кислоту в качестве катализатора, непрерывно поступает на реакцию через расходомер. Она вначале проходит теплообменник 2, в котором нагревается за счет паров, выходящих из реакционной колонны, и затем поступает на верхнюю тарелку эфиризатора 4. Благодаря обогреву куба колонны острым паром, образующийся этилацетат вместе с парами спирта и воды отгоняется из колонны, а жидкость при движении вниз по тарелкам обогащается водой. Время пребывания реакционной массы в эфиризаторе и соотношение исходных реагентов подбирают такими, чтобы кубовая жидкость содержала только небольшое количество непрореагировавшей уксусной кислоты (в ней остается также вся уксусная кислота). Эту жидкость выводят из куба, и после нейтрализации выводят в канализацию.

Рисунок 2.2 - Технологическая схема производства этилацетата

1 - напорный бак; 2 - теплообменник; 3 - конденсатор; 4 - эфиризатор; 5, 10 - ректификационные колонны; 6, 9 - конденсаторы-дефлегматоры; 7 - смеситель; 8 - сепаратор; 11 - холодильник; 12 - сборник; 13 - кипятильники.

Пары, выходящие с верха реактора, содержат 70% спирта и 20% эфира. Они направляются на охлаждение и конденсацию вначале в теплообменник 2, где нагревают смесь исходных реагентов, а затем в конденсатор 3. Конденсат из аппарата 2 и часть конденсата из аппарата 3 возвращают на верхнюю тарелку реактора 4. Остальное его количество попадает в ректификационную колонну 5, предназначенную для отделения азеотропной смеси от водного спирта. Куб колонны 5 обогревается при помощи кипятильника 13, а флегму создают в аппарате 6, из которого часть конденсата возвращают на орошение.

Кубовая жидкость колонны 5 состоит из спирта (большая часть) и воды. Она отводится из колонны и поступает на одну из нижних тарелок эфиризатора 4, чтобы обеспечить достаточное количество спирта в нижней части этой колонны и добиться более полной конверсии уксусной кислоты.

Пары из колонны 5 конденсируются в аппарате 6, откуда часть конденсата идет на орошение, а остальное количество поступает в смеситель 7, где разбавляется примерно равным объемом воды (без этого, конденсат не расслоится, так как вода довольно хорошо растворима в смеси эфира со спиртом). Образовавшаяся эмульсия разделяется в сепараторе 8 непрерывного действия на два слоя - верхний, содержащий эфир с растворенным в нем спиртом и водой, и нижний, представляющий собой водный раствор спирта и эфира. Нижний слой возвращают на одну из средних тарелок колонны 5. Эфир-сырец из сепаратора 8 направляют на очистку от воды и спирта. Ее проводят в ректификационной колонне 10 путем отгонки низкокипящей тройной азеотропной смеси эфира, спирта и воды. Часть этой смеси после конденсатора 9 идет на орошение колонны 10, а остальное количество возвращается в смеситель 7. Этилацетат отводят из куба колонны 10 и после охлаждения в холодильнике 11 направляют в сборник 12. Некоторые эфиры получают по технологии, существенно отличающейся от описанной .

2.3 Получение этилацетата по реакции Тищенко

Реакция Тищенко, дающая возможность синтезировать сложные эфиры из альдегидов, является разновидностью реакции Канниццаро. При реакции Тищенко две молекулы альдегида конденсируются в отсутствие воды под каталитическим влиянием алкоголята алюминия с образованием соответствующего сложного эфира:

Этот процесс используют для производства этилацетата из ацетальде- гида. Катализатор состоит в основном из этилата алюминия, некоторого количества хлористого алюминия и небольших добавок окиси или этилата цинка. Конденсацию проводят при 0°, медленно прибавляя ацетальдегид к смеси этилацетата и этилового спирта. После этого реакционную смесь выдерживают до тех пор, пока конверсия альдегида не достигнет 98%. Продукты реакции перегоняют.

Первая фракция представляет собой непрореагировавший альдегид и некоторое количество смеси этилацетата и этилового спирта. Эту фракцию возвращают в реактор. Вторая фракция содержит 75% этилацетата и 25% этанола. Ее применяют для приготовления катализатора. Третья фракция является чистым этилацетатом. Общий выход этилацетата из ацетальдегида равен 97--98% .

Этот метод можно использовать для получения симметричных сложных эфиров из высших альдегидов.

С этим процессом отчасти сходен синтез сложных эфиров из спиртов, который проводят под давлением при 220° в присутствии меди или хромита меди. Этиловый спирт в этих условиях превращается с высоким выходом в этилацетат . Реакция идет, по-видимому, с промежуточным образованием ацетальдегида:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе всесторонне изучены несколько различных способов синтеза этилацетата, а именно получение данного сложного эфира как в лабораторных условиях, так и в промышленности.

В теоретической части был рассмотрен процесс этерификации, были изучены физико-химические свойства этилацетата, а также области его применения в различных сфера быта и промышленности.

В технологической части изучены принципиальные схемы установок, на которых осуществляется синтез этилацетата, рассмотрены механизмы работы с установками по синтезу целевого продукта. Изучен метод синтеза этилацетата из ацетальдегида в присутствии каталитической системы Al-Zn по реакции Тищенко.

В расчетной части были рассчитаны стандартные тепловые коэффициенты для всех протекающих реакций, составлен материальный и тепловой баланс сложного химического процесса.

Список ИСПОЛЬЗОВАННЫХ Источников

Тутурин Н. Н.,. Этерификация // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.). -- СПб., 1890--1907

И. Л. Кнунянц, Химическая энциклопедия, М.:1998, стр. 494

X.Беккер, Г.Домшке, Э.Фангхенель, Органикум, М.:«Мир», 1992

Г. В. Голодников, Т. В. Мандельштам, Практикум по органическому синтезу, Л.:«Ленинград», ун-та, 1976, стр. 376

Н. Н. Лебедев, Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза, М.:«Химия», 1988, стр. 592

Р. Гольдштейн, Химическая переработка нефти, М.:«Издательство иностранной литературы», 1961

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Свойства и применение ацетальдегида, методы получения. Электронная структура реагентов и продуктов реакции, термодинамический анализ, исходные данные для расчёта. Получение ацетальдегида, анализ факторов, влияющих на протекание реакции окисления этилена.

дипломная работа , добавлен 08.12.2010


Обзор возможных методов получения изобутилена. Анализ основной реакции: физические и химические свойства реагентов, их электронная структура. Особенности кинетики и механизма данной реакции. Выбор типа реактора и расчеты материального и теплового баланса.

дипломная работа , добавлен 11.05.2011


Свойства изоамилацетата. Практическое применение в качестве растворителя в различных отраслях промышленности. Методика синтеза (уксусная кислота и уксуснокислый натрий). Реакция этерификации и гидролиз сложных эфиров. Механизм реакции этерификации.

курсовая работа , добавлен 17.01.2009


Обзор методов получения глюкозы. Анализ основной реакции: физические, химические свойства и электронная структура целлюлозы, глюкозы и воды. Механизм и кинетическая модель реакции, расчет материального и теплового баланса, расчет объема реактора.

дипломная работа , добавлен 14.05.2011


Определение плотности и динамического коэффициента вязкости для этилацетата. Расчет местных сопротивлений на участках трубопровода, линейной скорости потока жидкости, значений критерия Рейнольдса и коэффициентов трения для каждого из его участков.

контрольная работа , добавлен 19.03.2013


Структура и химические свойства кетонов, стадии их енолизации и схема реакции нуклеофильного присоединения. Возможные побочные эффекты при синтезе диметилэтилкарбинола. Расчет количества исходных веществ, характеристики продуктов реакции и ход синтеза.

курсовая работа , добавлен 09.06.2012


Понятие и предмет изучения химической кинетики. Скорость химической реакции и факторы, влияющие на нее, методы измерения и значение для различных сфер промышленности. Катализаторы и ингибиторы, различие в их воздействии на химические реакции, применение.

научная работа , добавлен 25.05.2009


Процесс произведения нитробензола и составление материального баланса нитратора. Определение расхода реагентов и объёма реактора идеального смешения непрерывного действия при проведении реакции второго порядка. Расчет теплового эффекта химической реакции.

контрольная работа , добавлен 02.02.2011


Характеристика магния: химические свойства, изотопы в природе. Соли магния: бромид, гидроксид, иодид, сульфид, хлорид, цитрат, английская соль; их получение и применение. Синтез нитрата магния по реакции концентрированной азотной кислоты с оксидом магния.

курсовая работа , добавлен 29.05.2016


Химические свойства и получение в промышленности изопропилового спирта, его применение. Расчет теоретического и практического материального баланса, термодинамический анализ реакций. Расчет изменения энтропии, константы равновесия, теплоты сгорания.

Ответы в самом низу встроенного документа

7-20. Какие алкены образуются при нагревании с концентрированной серной кислотой следующих спиртов: этанол, бутанол-1, бутанол-2, 2-метилбута-нол-2? Составьте уравнения реакций.

7-21. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений веществ:

а) Метан — Метилхлорид Метанол —> Диметиловый эфир;

б) Карбид кальция — Ацетилен Этилен — Этанол —> Этаналь;

в) н-Бутан — 2-Бромбутан —» Бутен-2 — Бутанол-2 —» 2-Бромбутан;

г) Оксид углерода (II) — Метанол —* Метилат натрия —* Метанол — Мета-нал ь;

д) Глюкоза — Этанол — Уксусная кислота — Этиловый эфир уксусной кислоты;

е) Глюкоза — Этанол —* Этилен — Этилбромид —* Этанол;

ж) Пропен — Аллилхлорид (3-хлорпропен) — Пропилхлорид — Пропанол-1 —* Дипропиловый эфир;

з) Бутанол-2 — Бутен-2 — 2-Бромбутан — Бутанол-2 — Бутанон-2;

и) Этилен — 1,2-Дихлорэтан — Этиленгликоль — Гликолят меди (II);

к) Пропен — 1-Бромпропан — Пропанол-1 — Пропиловый эфир уксусной кислоты;

л) Пропен — Аллилхлорид — 1,2,3-Трихлорпропан — Глицерин — Глицерат меди (II);

м) Аллилхлорид (3-хлорпропен) — Аллиловый спирт —* Монохлоргидрин глицерина — Глицерин — Тринитроглицерин.

Укажите условия проведения реакций, запишите названия реакций.

7-24. В трех склянках без этикеток находятся вещества: этанол, водный раствор этиленгликоля, водный раствор этилена. Как химическим путем распознать, какое вещество находится в каждой из склянок? Напишите уравнения соответствующих реакций.

7-25. Первичные, вторичные и третичные спирты можно различить с помощью реактива Лукаса (смесь концентрированной соляной кислоты и хлорида цинка). При взаимодействии с ним спиртов алкилгалогениды образуются с различной скоростью. Быстрее всего реагируют третичные спирты, образуется несмешивающийся с водой алкилгалогенид. Вторичные спирты сначала растворяются в реактиве, но затем раствор мутнеет, через некоторое время появляются капли алкилгалогенида. Растворы первичных спиртов остаются прозрачными.

В трех склянках без этикеток находятся бутанол-1, бутанол-2, 2-метилбута-нол-2. Как распознать, какое вещество находится в каждой из склянок? Опишите ход распознавания и составьте уравнения реакций.

7-26. В двух склянках без этикеток находятся бутиловый и rapera-бутиловый спирты. Как с помощью щелочного раствора перманганата калия можно узнать, какой из спиртов находится в каждой из склянок?

7-27. Молекулярная формула вещества С3Н80. При его окислении образуется альдегид. Составьте структурную формулу этого вещества и структурные формулы двух его изомеров, один из которых принадлежит другому классу органических веществ.

7-28. Молекулярная формула вещества С3Н80. При его окислении образуется кетон. О каком веществе идет речь?

7-29. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно получить циклогексиловый спирт:

а) восстановлением циклогексанона;

б) гидролизом циклогексилбромида;

в) гидратацией циклогексена.

Расчетные задачи

7-30. Вычислите молярную концентрацию метанола в его 20 %-м (по массе) растворе. Плотность такого раствора равна 0,968 г/см3.

7-31. Вычислите объем водорода (н. у.), который образуется при взаимодействии металлического натрия массой 3,45 г с избытком абсолютного спирта (безводного этанола).

7-32. Вычислите объем водорода (н. у.), который образуется при взаимодействии кусочка натрия объемом 2,5 см3 с избытком этанола. Плотность натрия — 0,97 г/см3.

7-33. Порцию трет-бутилового спирта (2-метилпропанол-2) массой 37 г обработали концентрированной бромоводородной кислотой при 20 °С. В результате реакции образовался монобромид массой 32,88 г. Вычислите практический выход mpem-6yiv\ л бромида от теоретически возможного.

7-34. Смесь метанола и этанола массой 1 5,6 г обработали избытком натрия. В результате реакции образовался водород объемом 4,48 л (н. у.). Вычислите массовые доли спиртов в исходной смеси.

7-35. Смесь пропанола-1 и метанола массой 1 3,6 г обработали избытком магния. В результате реакции образовался водород объемом 3584 мл (н. у.). Вычислите массовые доли спиртов в исходной смеси.

7-36. На практике по органической химии студенту поручили синтез дибутилового эфира. Студент взял порцию бутилового спирта объемом 62 мл. В результате синтеза ему удалось получить 32,47 мл эфира. Вычислите практический выход дибутилового эфира. Плотность бутанола-1 составляет 0,81 г/см3, а дибутилового эфира — 0,77 г/см3.

7-37. В лабораторных условиях в ходе дегидратации изопентилового спирта массой 50 г удается получить диизоамиловый эфир массой 25 г. Определите практический выход эфира в процентах от теоретически возможного и рассчитайте, какой объем изопентилового спирта потребуется для синтеза 30 мл эфира. Плотность диизопентилового эфира составляет 0,78 г/см3, а плотность изопентилового спирта — 0,81 г/см3.

7-38. Современным способом производства метанола является его синтез при давлении 7-10 мПа на цинк-медь-алюминиевом катализаторе. Установка для синтеза метанола производит примерно 400 000 т метанола в год. Практический выход метанола составляет 95 % от теоретически возможного. Вычислите массу водорода и оксида углерода (II), которые потребуются для синтеза метанола за год.

7-39. При сгорании 12 г органического вещества образовался углекислый газ объемом 1 3,44 л (н. у.) и вода массой 1 4,4 г. Пары этого вещества в 2 раза тяжелее этана. Найдите молекулярную формулу органического вещества, составьте структурные формулы его изомеров и назовите их.

7-40. При сгорании органического вещества массой 26,4 г образовалось 33,6 л (н. у.) углекислого газа и 32,4 г воды. Пары этого вещества в 2 раза тяжелее пропана. При окислении этого вещества раствором дихромата калия в присутствии серной кислоты образуется альдегид. Найдите молекулярную формулу органического вещества, составьте структурные формулы его изомеров и назовите их.

7-41. Для установления состава порцию органического вещества массой 29,6 г сожгли. В результате реакции образовался углекислый газ объемом 35,84 л (н. у.) и вода массой 36 г. Плотность паров этого вещества по метану составляет 4,63. При окислении этого вещества раствором дихромата калия в присутствии серной кислоты образуется кетон. Какое вещество сожгли? Напишите его формулу.

7-42. При окислении 3 1,2 г циклического спирта дихроматом натрия в присутствии серной кислоты образовался кетон массой 23,2 г. Практический выход кетона составил 85 % от теоретически возможного. Выведите молекулярную формулу спирта, составьте структурные формулы нескольких его изомеров и напишите уравнения реакций их окисления.

7-43. При этерификации 15 г предельного спирта уксусной кислотой образовалось 20,4 г эфира. Практический выход эфира составил 80 % от теоретически возможного. Выведите молекулярную формулу спирта и составьте структурные формулы его изомеров.

7-52. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений веществ:

а) Бензол —* Бромбензол — Фенол — Фенолят натрия;

б) Ацетилен — Бензол — Хлорбензол — Фенол — Фенолят калия;

в) Метан —* Ацетилен — Бензол — Хлорбензол — Фенол —* 2,4,6-Трибром-фенол;

г) к-Гептан — Толуол —» о-Бромтолуол — о-Крезол (2-метилфенол);

д) Бензол — Изопропилбензол (кумол) — Гидропероксид кумола — Фенол — 22-Нитрофенол;

е) Бензол —* Бензолсульфокислота — Натриевая соль бензолсульфокислоты — —* Фенол — 4-Гидроксибензолсульфокислота.

Обозначьте условия проведения реакций, напишите названия реакций.

7-54. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить синтез:

а) фенолформальдегидной смолы из метана;

б) дифенилового эфира из циклогексана;

в) циклогексана из фенола;

г) салициловой кислоты (о-гидроксибензойной кислоты) из ацетилена;

д) пикриновой кислоты из бензола.

Напишите названия образующихся веществ и названия реакций.

7-55. В двух склянках без этикеток находятся бензиловый спирт и водный раствор фенола. Как химическим путем определить, какое вещество находится в каждой из склянок?

7-56. В четырех склянках без этикеток находятся следующие вещества: я-гексан, глицерин, водный раствор фенола, водный раствор этилена. Как химическим путем определить, какое вещество находится в каждой из склянок?

7-57. В четырех склянках без этикеток находятся следующие вещества: водный раствор фенола, гексин-1, гексен-1, этанол. Как химическим путем определить, какое вещество находится в каждой из склянок?

7-58. В четырех склянках без этикеток находятся следующие вещества: водный раствор фенола, пропанол-1, этиленгликоль, циклогексан. Как химическим путем определить, какое вещество находится в каждой из склянок?

Расчетные задачи

7-59. Массовая доля фенола в насыщенном водном растворе при 1 5 °С составляет 8,2 %. Какая масса фенола потребуется для приготовления 200 г насыщенного водного раствора фенола?

7-60. Растворимость трехатомного фенола пирогаллола при 25 °С в этаноле составляет 1 00 г в 1 00 мл этанола, а в воде — 62,5 г в 1 00 мл воды. Вычислите массовую долю пирогаллола в насыщенных спиртовом и водном растворах. Плотность этанола составляет 0,8 г/см3, а воды — 1 г/см3.

7-61. Вычислите массу осадка 2,4,6-трибромфенола, который образуется, если раствор, в котором содержится 4,7 г фенола, обработали бромной водой.

7-62. В результате взаимодействия раствора фенола массой 75,2 г с бромной водой образовался осадок 2,4,6-трибромфенола массой 13,24 г. Вычислите массовую долю фенола в исходном растворе.

7-63. Какой объем 1 0%-го раствора гидроксида натрия потребуется для взаимодействия с фенолом массой 1 8,8 г? (Плотность раствора гидроксида натрия составляет 1,1 г/см3).

7-64. Порцию раствора фенола в толуоле массой 20 г обработали избытком натрия. В результате реакции образовался газ объемом 672 мл (н. у.). Вычислите массовую долю фенола в растворе толуола.

7-65. Кумольный способ производства фенола включает в себя две стадии: кумол окисляют кислородом воздуха в гидропероксид кумола, который затем обрабатывают разбавленной серной кислотой. Практический выход гидропероксида кумола составляет 89% от теоретически возможного, а выход фенола на второй стадии — 70%. Запишите уравнения соответствующих реакций и рассчитайте, какое количество вещества кумола потребуется для получения 1 моль фенола?

7-66. При нитровании фенола 20%-м раствором азотной кислоты при 0-5 °С образовалась смесь о - и 77-нитрофенолов. Вычислите выход о - и 77-нитрофе-нола, если в результате нитрования фенола массой 1 8,8 г образуется 1 1,2 г о-изомера и 3,336 г /7-изомера.

7-67. После гидрирования /7-крезола массой 21,6 г образовалась смесь /7-крезола и продукта реакции. Для реакции с этой смесью потребовался 10%-й раствор гидроксида натрия массой 40 г. Вычислите массовую долю фенола, вступившего в реакцию гидрирования.

7-68. Порцию смеси фенола и гидрохинона массой 21,6 г растворили в бензоле. Раствор обработали избытком натрия. В результате реакции образовался газ объемом 3,92 л (н. у.). Вычислите массовые доли фенола и гидрохинона в исходной смеси.

7-69. Смесь фенола и пирокатехина массой 20,4 г была обработана избытком гидроксида калия. В результате образовалась смесь фенолятов массой 31,8 г. Вычислите массовую долю пирокатехина в исходной смеси.

7-70. В результате гидрирования смеси фенола и резорцина массой 29,8 г образовалась смесь спиртов массой 31,6 г. Вычислите массовую долю резорцина в исходной смеси.

8-1. Составьте формулы двух изомеров, соответствующих молекулярной формуле: а) С3Н60, б) С4Н80. Дайте им названия. К каким классам органических веществ они относятся?

8-2. Составьте формулы трех изомерных альдегидов, соответствующих молекулярной формуле С5Н10О. Дайте им названия.

8-3. Составьте формулы трех изомерных альдегидов, соответствующих молекулярной формуле С4Н7ОВг. Назовите эти альдегиды.

8-5. В парфюмерии используются некоторые альдегиды и кетоны. По систематическим названиям таких альдегидов составьте их структурные формулы:

а) нонаналь (бесцветная или слегка желтоватая жидкость с пронзительным сладковатым запахом жира приобретает при большом разведении аромат розы и апельсина);

б) 2,2,5-триметилгексен-4-аль (бесцветная жидкость с интенсивным запахом травы и свежей зелени);

в) 2-бутил-2-этил-5-метилгексен-4-аль (желтая жидкость с сильным ароматом ириса с оттенком запаха жира);

г) 2,2,5,9-тетраметилдекадиен-4,8-аль (бесцветная или слегка желтоватая жидкость с сильным ароматом цветов и свежей зелени):

д) бутандион-2,3 (диацетил, желто-зеленая жидкость с сильным запахом топленого масла);

е) 4,6,6-триметилгептен-3-он-2 (бесцветная или слегка желтоватая жидкость с фруктовым ароматом с оттенком запаха древесины).

8-12. Составьте схемы электронного баланса для реакций, приведенных в предыдущей задаче, и докажите, что они относятся к окислительно-восстановительным.

8-13. Напишите уравнения реакций, в ходе которых можно осуществить цепочку превращений веществ:

а) Метан — Метилхлорид —> Метанол — Метаналь — Метановая (муравьиная) кислота;

б) Оксид углерода (II) — Метанол —* Метаналь — Метанол —> Метановая (муравьиная) кислота;

в) Ацетилен — Этилен — Этанол — Этаналь —» Этановая (уксусная) кислота;

г) Метан — Ацетилен —* Уксусный альдегид — Этиловый спирт — Уксусная кислота;

д) Этилен — Этанол — Этаналь — (З-Гидроксибутаналь — Бутен-2-аль;

е) Ацетилен —* Ацетальдегид — 1-Этоксиэтанол — 1,2-Диэтоксиэтан;

ж) Этан —> Бромэтан — Этанол — Уксусный альдегид — а-Оксипропаннитрил.

Обозначьте условия осуществления данных реакций.

8—16. Из перечня веществ выберите те, которые вступают в реакцию серебряного зеркала: этанол, ацетальдегид, формальдегид, ацетон, бензол. Напишите уравнения реакций.

8-17. В двух склянках без этикеток находятся этиленгликоль и уксусный альдегид. Как, используя только растворы сульфата меди (II) и гидроксида натрия, определить, какое вещество находится в каждой из склянок?

8-18. В четырех склянках без этикеток находятся следующие вещества: формалин, водный раствор этилена, этанол, циклогексан. Как химическим путем распознать, какое вещество находится в каждой из склянок? Запишите уравнения соответствующих реакций.

8-19. В четырех склянках без этикеток находятся следующие вещества: эта-наль, глицерин, w-гептан, метанол. Как химическим путем распознать, какое вещество находится в каждой из склянок? Запишите уравнения реакций.

8—20. В четырех склянках без этикеток находятся следующие вещества: формалин, бутилбромид, этиленгликоль, ацетон, этанол. Как химическим путем распознать, какое вещество находится в каждой из склянок? Составьте уравнения соответствующих реакций.

8—21. С какими из перечисленных ниже веществ взаимодействует ацетальдегид: водород, циановодород, бромид калия, гидроксид калия, хлор, гидроксид диамминсеребра, гидроксид меди (II)? Напишите уравнения возможных реакций, укажите условия их осуществления.

8-22. С какими из перечисленных ниже веществ взаимодействует бензальдегид: кислород, водород, циановодород, бром, гидроксид диамминсеребра, гидроксид меди (II)? Напишите уравнения возможных реакций, укажите условия их осуществления.

8-23. Подберите алкины, при гидратации которых образуются следующие кетоны:

а) пропанон;

б) З-метилбутанон-2;

в) пентанон-3;

г) 2-метилпентанон-З;

д) метилфенилкетон (ацетофенон).

Напишите уравнения соответствующих реакций.

8-24. Какие вещества образуются в результате окисления следующих веществ: а) пропаналя, б) пропанона, в) 2-метилбутанона, г) пентанона-3? Напишите уравнения соответствующих реакций, обозначьте условия их осуществления.

8-25. С какими из перечисленных ниже веществ реагирует гидроксид меди (II): глицерин, формальдегид, к-гексан, уксусная кислота, этилен? Напишите уравнения соответствующих реакций, обозначьте условия их осуществления.

8-26. Напишите уравнения всех возможных реакций между следующими веществами: бензальдегид, этанол, перманганат калия, водород. Обозначьте условия осуществления реакций и назовите их продукты.

8-27. Напишите уравнения всех возможных реакций между следующими веществами: уксусный альдегид, метанол, аммиачный раствор оксида серебра, хлорид натрия, водород, кислород. Отметьте условия осуществления реакций.

8-28. В концентрированном растворе щелочи альдегиды, в молекулах которых отсутствуют атомы водорода, соединенные с а-углеродными, вступают в окислительно-восстановительную реакцию диспропорционирования (реакция Канниццаро). В результате реакции образуются соответствующий альдегиду спирт и соль карбоновой кислоты. Составьте уравнения реакции диспропорционирования в водном растворе щелочи следующих альдегидов: а) 2,2-диметилпропаналя, б) бензальдегида.

8-29. Расположите вещества в ряд по возрастанию склонности к нуклеофильному присоединению:

а) бутаналь, бутанон-2, формальдегид, гептанон-4, 2,4-диметилпентанон-З, эта нал ь;

б) пентаналь, бутаналь, (3-хлорбутаналь, у-хлорбутаналь, бутанон-2.

Составьте их структурные формулы, обозначьте в них смещение электронной плотности, частичные положительный и отрицательный заряды.

8-34. Составьте структурную формулу альдегида, в котором массовые доли углерода — 54,55%, водорода — 9,09%, кислорода — 36,36%. Назовите найденное вещество.

8-35. Составьте структурные формулы веществ, в которых массовая доля углерода — 66,67 %, водорода — 11,11%, кислорода — 22,22 % . Дайте названия найденным веществам.

8-36. Порцию уксусного альдегида массой 2,2 г обработали аммиачным раствором оксида серебра. Вычислите массу образовавшегося серебра.

8-37. Формальдегид массой 2,4 г обработали аммиачным раствором оксида серебра. Какая масса серебра может быть восстановлена в результате реакции?

8-38. Один из способов производства формальдегида — окисление метанола избытком воздуха на окисном железо-молибденовом катализаторе состава МоОэ. Fe2(Mo04)3 при 350-430 °С. Вычислите объем метанола, который потребуется для того, чтобы получить 1 м3 формальдегида (н. у.). Выход продукта реакции составляет 96 % от теоретически возможного, а плотность метанола составляет 0,72 г/см3.

8-39. Один из современных промышленных способов производства ацетальдегида — окисление этилена хлоридом палладия в присутствии хлорида меди (II) и кислорода воздуха (Вакер-процесс). Вычислите выход ацетальдегида от теоретически возможного, если при окислении 1 кг этилена удается получить 1,54 кг уксусного альдегида.

8—40. Смесь уксусного и пропионового альдегидов массой 1 1,7 г обработали избытком реактива Толлеиса. В результате реакции образовалось серебро массой 54 г. Вычислите массовые доли альдегидов в исходной смеси.

8-41. При сгорании органического вещества массой 1 8 г образовался углекислый газ массой 44 г и вода массой 1 8 г. Плотность паров органического вещества по метану составляет 4,5. Выведите молекулярную формулу вещества и составьте структурные формулы изомеров, соответствующих условию задачи. Дайте им названия.

8-42. При сгорании органического вещества массой 29 г образовался углекислый газ объемом 33,6 л (н. у.) и вода массой 27 г. Пары органического вещества в 2 раза тяжелее воздуха. Выведите молекулярную формулу вещества и составьте структурные формулы соответствующих изомеров. Дайте им названия.

8-43. При окислении некоторого альдегида массой 3,52 г аммиачным раствором оксида серебра образовалось серебро массой 17,28 г. Определите, какой альдегид был взят для реакции.

8-44. При окислении некоторого альдегида массой 4,35 г аммиачным раствором оксида серебра образовалось серебро массой 32,4 г. Определите, какой альдегид был взят для реакции.

8-45. Некоторое органическое вещество массой 4,32 г обработали избытком реактива Толлеиса. В результате реакции образовалось серебро массой 12,96 г. Выведите молекулярную формулу органического вещества и составьте формулы изомеров, отвечающих условию задачи.

8-46. Плотность по метану смеси формальдегида и кислорода составляет 1,94. Вычислите мольные доли компонентов в исходной смеси.

8-47. Бензофенон (дифенилкетон) С6Н5СОС6Н5 применяют в парфюмерной промышленности и в производстве красителей. В лаборатории его можно получить окислением спирта бензгидрола С6Н5СН(ОН)С6Н5. Составьте уравнение реакции окисления бензгидрола дихроматом калия в присутствии серной кислоты. Вычислите выход бензофенона, если из бензгидрола массой 10 г удается получить приблизительно 9 г продукта.

8-48. Некоторое карбонильное соединение массой 1 1,6 г обработали насыщенным раствором гидросульфита натрия. В результате реакции образовался осадок гидросульфитного производного массой 32,4 г. Выведите молекулярную формулу соединения и составьте структурные формулы изомеров, отвечающих условию задачи. Назовите эти соединения.

9-9. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений веществ:

а) Метан — Ацетилен Уксусный альдегид — Уксусная кислота — Ацетат

натрия — Уксусная кислота;

б) Оксид углерода (II) — Метанол — Муравьиная кислота — Формиат калия —» Муравьиная кислота;

в) Оксид углерода (II) — Формиат калия — Муравьиная кислота — Оксид углерода (II);

г) Пропанол-1 —» Пропионовая кислота — Этиловый эфир пропионовой кислоты;

д) Карбид кальция — Ацетилен — Этилен — Этанол — Уксусная кислота —> —* а-Бромуксусная кислота — Этиловый эфир а-бромуксусной кислоты;

е) Карбид алюминия —» Метан — Метилхлорид —* Метанол — Муравьиный альдегид — Муравьиная кислота — Оксид углерода (IV);

ж) Этанол — Уксусная кислота —> Уксусный ангидрид —> Уксусная кислота;

з) Этан — Этилхлорид — Пропаннитрил —> Пропионовая кислота — Пропионат натрия —> Этан;

и) Пропан —* Пропен — Аплилхлорид— Пропилхлорид— Пропанол-1 —* Пропионовая кислота — Пропионат калия — Этан;

к) Бензол — Толуол — Бензойная кислота — Бензоат натрия — Бензол;

л) н-Гептан — Толуол —> Бензойная кислота — Метиловый эфир бензойной кислоты.

Укажите условия осуществления реакций.

9-13. С какими из перечисленных далее веществ реагирует уксусная кислота: гидроксид бария, серная концентрированная кислота, цинк, оксид цинка, хлор, карбонат кальция, кислород? Составьте уравнения соответствующих реакций и напишите названия продуктов реакций.

9-14. Напишите уравнения реакций, которые могут осуществиться между следующими веществами: муравьиная кислота, метанол, бромоводород, гидроксид натрия.

9-15. Напишите уравнения всех возможных реакций, которые могут осуществиться между веществами: уксусная кислота, натрий, этанол, гидроксид натрия. Напишите названия образующихся веществ.

9-16. Напишите уравнения реакций, которые могут осуществиться между следующими веществами: пропионовая кислота, бром, магний, бромоводород.

9-17. Напишите уравнения всех реакций, которые возможны между следующими веществами: этанол, этан, уксусная кислота, хлороводород, гидроксид натрия. Напишите названия образующихся веществ.

9-18. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить получение веществ:

а) метилового эфира уксусной кислоты из угля;

б) этилового эфира муравьиной кислоты из оксида углерода (II);

в) уксусного ангидрида из глюкозы;

г) этилового эфира бензойной кислоты из карбида кальция;

д) а-бромпропионовой кислоты из этанола;

е) трихлоруксусной кислоты из карбида алюминия;

ж) пропана из бутанола-1;

з) 1-бромпропана из 1-бромбутана.

9-19. В четырех склянках без этикеток находятся: водный раствор муравьиной кислоты, водный раствор уксусного альдегида, глицерин, н-гексан. Как химическим путем распознать, какое вещество находится в каждой из склянок? Составьте уравнения соответствующих реакций, укажите их признаки и условия осуществления.

9-20. В пяти склянках без этикеток находятся вещества: циклогексан, уксусная кислота, уксусный альдегид, этиленгликоль, водный раствор фенола. Как химическим путем распознать, какое вещество находится в каждой из склянок? Составьте уравнения соответствующих реакций, укажите их признаки и условия осуществления.

9—21. Напишите схему реакции окисления уксусного альдегида: а) водным раствором перманганата калия, б) раствором дихромата натрия в присутствии сер" ной кислоты. Составьте схему электронного баланса и определите коэффициенты в уравнении реакции.

9-22. Составьте формулы трех изомерных ароматических карбоновых кислот состава С6Н4(СООН)2. Орто-изомер называется фталевой кислотой, мета-изомер — изофталевой кислотой, napa-v\зомер — терефталевой кислотой. Напишите уравнения реакций этерификации этих кислот с метиловым спиртом. Обратите внимание — эфир фталевой кислоты (диметилфталат) используется как репеллент — вещество, отпугивающее насекомых.

9-23. Орто-изомер ароматической карбоновой кислоты С6Н4(СООН)2 называется фталевой кислотой. При 200 °С фталевая кислота может подвергаться дегидратации с образованием фталевого ангидрида С6Н4(С0)20. При конденсации фталевого ангидрида с фенолом образуется фенолфталеин:

9-24. Уксусная эссенция — раствор уксусной кислоты, в котором ее массовая доля 80%. Для приготовления некоторых блюд используется столовый уксус — 9%-й раствор уксусной кислоты. Вычислите, какой объем уксусной эссенции и какой объем воды потребуются для приготовления 200 г столового уксуса. Плотности растворов примите равными 1 г/см3.

9-25. Смешали два раствора уксусной кислоты: 12%-й раствор массой 300 г и 20%-й раствор массой 200 г. Вычислите массовую долю уксусной кислоты в образовавшемся растворе.

9-26. Смешали два раствора: 12%-й раствор уксусной кислоты массой 300 г и 20%-й раствор муравьиной кислоты массой 200 г. Вычислите массовую долю кислот в образовавшемся растворе.

9-27. Вычислите массу ацетата натрия, который получится в результате взаимодействия ледяной уксусной кислоты2 массой 6 г с избытком гидроксида натрия.

9-28. К 10%-му раствору уксусной кислоты массой 200 г добавили 25,5 г уксусного ангидрида. Полученную смесь осторожно нагрели в закрытом сосуде. Вычислите массовую долю уксусной кислоты в растворе, когда весь уксусный ангидрид прореагирует с водой.

9-29. Вычислите массу соли, которая образуется при взаимодействии 1 0%-го раствора уксусной кислоты массой 30 г с гидроксидом натрия массой 1 г.

9-30. Вычислите массу соли, которая образуется при взаимодействии 20%-го раствора уксусной кислоты массой 15 г с 10%-м раствором гидроксида калия массой 22,4 г.

9-31. Вычислите массу соли, которая образуется в результате взаимодействия 20%-го раствора муравьиной кислоты массой 57,5 г и 10%-го раствора гидроксида калия массой 112г.

9-32. Смешали 15%-й раствор уксусной кислоты массой 48 г и 20%-й раствор гидроксида натрия массой 1 6 г. Вычислите массовую долю соли в растворе после реакции.

9-33. К 20%-му раствору уксусной кислоты массой 75 г добавили оксид магния массой 30 г. Вычислите массовую долю ацетата магния в растворе после реакции.

9-35. Для синтеза этилацетата взяли 95%-й раствор этанола объемом 23 мл и ледяную уксусную кислоту массой 21 г. В результате этерификации образовался эфир массой 30,8 г. Вычислите выход эфира от теоретически возможного.

9-36. Для ацилирования (введения ацильного радикала) часто используются гало-генангидриды карбоновых кислот. Одним из способов получения хлоранги-дридов является взаимодействие хлоридов фосфора с карбоновыми кислотами. Порция уксусной кислоты массой 30 г была обработана трихлоридом фосфора РС13. В результате реакции образовался ацетилхлорид массой 23,55 г. Напишите уравнение реакции и вычислите выход ацетилхлорида от теоретически возможного.

П р^О ц р О

радикал ацил- хлорангидрид ацетилхлорид

карбоновой кислоты

9-37. На нейтрализацию 15,2 г смеси муравьиной и уксусной кислот потребовался 10%-й раствор гидроксида натрия массой 120 г. Вычислите массовые доли кислот в исходной смеси.

9-38. На нейтрализацию смеси уксусной и пропионовой кислот массой 67 г был израсходован 20%-й раствор гидроксида калия массой 280 г Вычислите массовые доли кислот в исходной смеси.

9-39. В ходе сплавления со щелочью натриевой соли предельной одноосновной карбоновой кислоты массой 1 1 г образовался газ объемом 2,24 л (н. у.). Выведите молекулярную формулу карбоновой кислоты, соль которой использовали для реакции. Составьте структурные формулы ее изомеров, дайте им названия. Составьте уравнения реакции декарбоксилирования с участием карбоновых кислот, формулы которых вы составили.

9-40. В ходе щелочного плавления калиевой соли предельной одноосновной карбоновой кислоты массой 14 г образовался газ объемом 2,8 л (н. у.). Выведите молекулярную формулу карбоновой кислоты, соль которой использовали для реакции. Составьте формулы изомеров, отвечающих условию задачи, дайте им названия. Составьте уравнения реакции декарбоксилирования с участием веществ, формулы которых вы составили.

9-41. В ходе сплавления со щелочью натриевой соли предельной карбоновой кислоты массой 15,2 г образовался углеводород массой 8,6 г. Выведите молекулярную формулу карбоновой кислоты, соль которой использовали для реакции. Составьте структурные формулы нескольких ее изомеров, дайте им названия.

10-3. Составьте структурную формулу эфира этилбутирата. Напишите его молекулярную формулу и составьте структурные формулы трех изомерных эфиров и двух изомерных карбоновых кислот. Назовите эти вещества.

10-4. Составьте структурную формулу эфира пропилбензоата. Напишите его молекулярную формулу и составьте структурные формулы трех изомерных эфиров и двух изомерных карбоновых кислот. Назовите вещества, формулы которых вы составили.

10-5. Многие сложные эфиры обладают запахом, напоминающим запах цветов или фруктов, поэтому их используют в парфюмерии и в пищевой промышленности для изготовления фруктовых эссенций. Ниже даны названия эфиров и указано, запах каких фруктов или цветов они напоминают. Составьте формулы данных эфиров и напишите уравнения реакций этерификации, в результате которых они получаются:

а) изопентилацетат — запах груш;

б) этилбутират — запах ананасов;

в) октилацетат — запах апельсинов;

г) бензилацетат — запах жасмина;

д) этилбензоат — запах плодов фейхоа;

е) метилантранилоилат — запах винограда (антраниловая кислота — это п-аминобензойная).

10-6. Для местной анестезии используют препарат анестезин — этиловый эфир гг-аминобензойной кислоты. Составьте его формулу.

10-7. Температуры кипения сложных эфиров существенно ниже, чем соответствующих изомерных карбоновых кислот. Например, температура кипения этил-ацетата +77,1 5 °С, а масляной кислоты +1 63,5 °С. Почему? Дайте обоснованный ответ.

10-8. Составьте уравнения реакций водного и щелочного гидролиза: а) этилпро-пионата, б) метилацетата, в) изопропилбутирата. В каких случаях гидролиз происходит необратимо?

10-9. Напишите уравнения нескольких реакций ацилирования, с помощью которых можно получить этилацетат из этанола. Назовите ацилирующий реагент и укажите класс, к которому он относится.

10-10. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно получить следующие вещества:

а) метилформиат из метана;

б) этилацетат из метанола;

в) метилпропионат из этанола;

г) бензилацетат из угля;

д) втор-бутилбутират из ацетальдегида;

е) пропилпропионат из пропена;

ж) циклогексилбензоат из бензола;

з) трибутират глицерина из ацетилена.

Напишите названия реакций и названия веществ, образующихся в ходе превращений. Укажите условия проведения реакций.

Ю-11. Одним из препаратов, применяемых для лечения чесотки и педикулеза, является бензиловый эфир бензойной кислоты. Составьте формулу этого вещества и предложите метод его синтеза из бензола.

а) тристеарата;

б) триолеата;

в) трипальмитата;

г) стеародипальмитата;

д) олеодистеарата.

10-13. Составьте уравнения реакций с участием жиров:

а) взаимодействия тристеарата с раствором гидроксида натрия;

б) гидрирования триолеата;

в) водного гидролиза трипальмитата;

г) бромирования триолеата;

д) гидрирования олеодистеарата.

Какие из этих реакций имеют промышленное значение? Ответ обоснуйте.

11-6. Ниже приведены значения температуры кипения трех изомерных аминов:

триметиламин +3 °С; пропиламин +48 °С; изопропиламин +32 °С.

Объясните, почему температура кипения триметиламина существенно ниже, чем у изомерных ему пропиламина и изопропиламина?

11-7. В трех склянках без этикеток находятся: анилин, раствор фенола, бензол. Как химическим путем можно определить, в какой из склянок находится каждое из веществ? Напишите соответствующие уравнения реакций.

11-8. В трех склянках без этикеток находятся: анилин, глицерин, циклогексан. Как химическим путем можно определить, в какой из склянок находится каждое из веществ? Напишите соответствующие уравнения реакций.

11-9. С какими из перечисленных ниже веществ реагирует метиламин: водород, хлороводород, уксусный ангидрид, уксусная кислота, аммиак, кислород? Напишите уравнения осуществимых реакций, укажите условия их проведения.

11-10. С какими из перечисленных ниже веществ реагирует анилин: аммиак, соляная кислота, водород, метилиодид, уксусный ангидрид, муравьиная кислота, бромная вода? Напишите уравнения осуществимых реакций, укажите условия их проведения. Назовите продукты реакций.

11—11. Как компонент парфюмерных композиций и пищевых эссенций используется метилантранилат (метиловый эфир антраниловой кислоты) — бесцветные или слегка желтоватые кристаллы с запахом цветов апельсина. Составьте формулу этого вещества. (Другое название антраниловой кислоты — о-аминобензойная). К какому типу аминов можно отнести метилантранилат? Будет ли метилантранилат реагировать: а) с соляной кислотой, б) с гидроксидом натрия? Составьте соответствующие уравнения реакций.

11-12. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений веществ:

а) Метилбромид — Бромид метиламмония — Метиламин — Бромид диме-тиламмония — Диметиламин — Бромид триметиламмония — Триметила-мин —* Бромид триметиламмония;

б) Бензол —> Нитробензол — Анилин — Хлорид фениламмония.

Укажите условия осуществления реакций.

11-13. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно получить вещества:

а) триметиламин из оксида углерода (II);

б) хлорид этиламмония из глюкозы;

в) бромид диметиламмония из этанола;

г) анилин из ацетилена;

д) 2,4,6-триброманилин из ацетилена;

е) ацетанилид из карбида кальция;

ж) Ы,Ы-диметиланилин из метана;

з) гг-толуидин из бензола.

Укажите условия проводимых реакций.

11-14. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно получить про-пиламин: а) из пропилхлорида, б) из пропанола-1, в) из пропаннитрила.

Расчетные задачи

11-15. Выведите молекулярную формулу амина, в котором массовая доля углерода — 53,33%, азота — 31,11 %, водорода — 15,56%. Составьте структурные формулы возможных изомеров и назовите вещества.

11-16. Выведите молекулярную формулу амина, в котором массовая доля углерода — 77,42 %, азота — 1 5,05 %, водорода — 7,53 %. Составьте структурные формулы четырех возможных изомеров и назовите их по радикально-функциональной и по заместительной номенклатуре.

11—17. Выведите молекулярную формулу амина, в котором массовая доля углерода — 78,50%, азота — 1 3,08 %, водорода — 8,41 %. Составьте структурные формулы четырех возможных изомеров и назовите вещества.

11-18. Вычислите массу хлорида диметиламмония, который можно получить при взаимодействии 2,7 г диметиламина с соляной кислотой.

11-19. Вычислите массу бромида фениламмония, который можно получить при взаимодействии 1 8,6 г анилина с бромоводородной кислотой.

11-20. Какая масса 12%-го раствора азотной кислоты потребуется для получения нитрата триметиламмония массой 1 2,1 г из триметиламина?

11-21. Этиламин объемом 4,48 л (н. у.) пропустили через 25%-й раствор уксусной кислоты массой 48 г. Вычислите массу образовавшейся соли.

11-22. Вычислите массу нитробензола, необходимую для получения 27,9 г анилина, если выход продукта реакции составляет 80% от теоретически возможного.

11-23. Для идентификации вторичных аминов используется азотистая кислота HN02. В результате ее взаимодействия со вторичным амином образуются нерастворимые маслянистые жидкости или твердые вещества желтого цвета. Вычислите, какая масса N-нитрозодиметиламина образуется при взаимодействии диметиламина массой 9 г с азотистой кислотой.

11-24. При полном сгорании амина массой 9 г образовалось 1 7,6 г углекислого газа, 1 2,6 г воды, 2,8 г азота. Плотность паров амина по воздуху составляет 1,55. Выведите молекулярную формулу амина. Составьте все возможные структурные формулы аминов и дайте веществам названия.

11-25. При полном сгорании 1 4,75 г органического вещества образовалось 1 6,8 л (н. у.) углекислого газа, 20,25 г воды, 2,8 л (н. у.) азота. Плотность паров амина по водороду составляет 29,5. Выведите молекулярную формулу вещества. Какое органическое вещество сожгли?

11-26. При полном сгорании 9,3 г органического вещества образовалось 1 3,44 л (н. у.) углекислого газа, 6,3 г воды, 1,1 2 л (н. у.) азота. Плотность паров амина по воздуху составляет 3,21. Выведите молекулярную формулу вещества. Составьте структурную формулу. Какое органическое вещество сожгли?

12-1. Из перечисленных соединений выберите те, в молекулах которых имеется асимметрический атом углерода: молочная кислота (2-гидроксипропановая), этанол, бутанол-2, бутанол-1, 2-хлорпропановая кислота, 3-хлорпропано-вая кислота. Составьте структурные формулы этих соединений, отметив знаком (*) асимметрический атом углерода, запишите формулы энантиомеров в виде тетраэдрических моделей.

12-2. Из перечисленных соединений выберите те, в молекулах которых имеется асимметрический атом углерода: масляная кислота, а-броммасляная кислота, }