Катализ и катализаторы

В ускорении химических реакций исключительно большая роль принадлежит катализаторам, например, при производстве H2SO4, NH3, HNO3, этанола, этаноля и других веществ.

Явление ускорения химических реакций благодаря присутствию некоторых веществ носит название катализа, замедления – ингибирования.

Вещества, которые ускоряют химические реакции, активно участвуют в них, но сами в итоге не расходуются, называются катализаторами.

Вещества, которые замедляют скорость химических реакций, называются ингибиторами.

Реакции, протекающие под действием катализаторов, называются каталитическими.

CnH2n-6

2. Ароматические углеводороды (Арены)

Ароматические УВ (арены) – это УВ, молекулы которых содержат одно или несколько бензольных колец или ядер.

Строение молекул бензола

C₆H₆

SP² – гибридизация

120⁰ – валентный угол

l = 0,140 нм (длина связи)

π-электронное облако состоит из 6 Pe (электронов).

Гомологический ряд

С₆H₆ – бензол

С₆H₅ – CH₃ – метилбензол

С₆H₅ – C₃H₅ – этилбензол

С₆H₅ – C₃H₇ – пропилбензол

С₆H₅ – C₄H₉ – бутилбензол

Физические свойства

Бензол – бесцветная, нерастворимая в воде жидкость со своеобразным запахом. Его t кипения = 80,1⁰ С. При охлаждении он легко застывает в белую кристаллическую массу с t плавления = 5,5⁰ С.

Химические свойства

1. Реакции замещения

   1. Взаимодействие с галогенами

C₆H₆ + Br₂  C₆H₅Br + HBr (в присутствии FeCl₃)

2. Взаимодействие с HNO3

C₆H₆ + HONO₂  C₆H₅NO₂ + H₂O (в присутствии H₂SO₄)

нитробензол

2. Реакции присоединения

   1. Гидрирование (присоединение Н₂)

+ 3H2 

бензол циклогексан

2. Присоединение галогенов

+ 3Cl₂  (при температуре)

бензол гексохлорциклогексан

3. Реакции окисления

   1. Горение

2C₆H₆ + 15O₂  12CO₂ + 6H₂O

2. Бензол стоек к действию окислителей. Окисляются только гомологи по боковой цепи.

C₆H₅ – CH₃ + 3O  C₆H₅ – COOH + H₂O (в присутствии KMnO₄)

бензойная кислота

Получение

1. Из циклогексана

C₆H₁₂  3H₂ + C₆H₆ (при t и катализаторе)

циклогексан бензол

2. Из гексана

C₆H₁₄  C₆H₆ + 4H₂ (при t и катализаторе)

3. Из ацетилена

3C₂H₂  C₆H₆ (при t и катализаторе)

Применение бензола: получение пластмасс, красителей, растворителей, бутадиенового каучука, волокна лавсана, сахарина, анилина, лекарств, средств для борьбы с вредными насекомыми и болезнями.

3. Задача № 4. Решение.

n (H₂SO₄) = 49 г : 98 г/моль = 0,5 моль

n (NaOH) = 20 г : 40 г/моль = 0,5 моль

Так как серная кислота двухосновна, то она может образовать два ряда солей:

2 NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O средняя соль

NaOH + H₂SO₄ = NaHSO₄ + H2O кислая соль

В нашей задаче оказалось равное мольное количество кислоты и щелочи, поэтому расчет следует вести по второму уравнению реакции:

0,5 моль 0,5 моль 0,5 моль

NaOH + H₂SO₄ = NaHSO₄ + H₂O

m (NaHSO₄) = M · n = 120 г/моль · 0,5 моль = 60 г.

Ответ: 60 г гидросульфата натрия – кислая соль

Билет № 5

1. Общие физические и химические свойства металлов. Электрохимический ряд напряжений металлов.

2. Альдегиды, их строение и свойства. Получение, применение муравьиного и уксусного альдегидов.

3. Задача № 5. Через раствор, содержащий 60 г гидроксида натрия, пропущен углекислый газ, полученный при действии избытка соляной кислоты на 200 г карбоната кальция. Определите состав и массу полученной соли.