Непредельные углеводороды: этилен

Тема урока: Непредельные углеводороды: этилен 📚

Полиэтиленовый пакет, спирт и даже дозревшие бананы связывает одно вещество — этилен. Его секрет — двойная связь между атомами углерода, которая делает молекулу активной. Разбираемся, как это работает.

Цели урока 🎯

• Понять, чем непредельные углеводороды отличаются от предельных 🧠

• Освоить реакции присоединения и качественную реакцию на двойную связь ✍️

• Решить задачи на бромирование и горение этилена 📐

Основная часть урока 📝

1. Двойная связь 🤔

Непредельные углеводороды ряда этилена (алкены) имеют общую формулу C_nH_2n и одну двойную связь C=C. Простейший — этилен C₂H₄, структурная формула CH₂=CH₂. Это бесцветный газ почти без запаха. ✨ Важно: двойная связь — «слабое место» молекулы: одна из двух связей легко разрывается, и к атомам углерода присоединяются новые атомы.

2. Как получают этилен 🔍

В промышленности — дегидрированием этана: C₂H₆ → C₂H₄ + H₂. В лаборатории — нагреванием этилового спирта с концентрированной серной кислотой (дегидратация, отщепление воды): C₂H₅OH → C₂H₄↑ + H₂O.

3. Реакции присоединения 🔥

• Гидрирование: C₂H₄ + H₂ → C₂H₆ — этилен превращается в этан ➕

• Бромирование: C₂H₄ + Br₂ = C₂H₄Br₂. Бромная вода обесцвечивается — это качественная реакция на двойную связь 🧪

• Гидратация: C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH — промышленный способ получения этанола 💧

• Полимеризация: n молекул CH₂=CH₂ соединяются в цепь (−CH₂−CH₂−)_n — полиэтилен 🧵

Горит этилен светящимся пламенем: C₂H₄ + 3O₂ = 2CO₂ + 2H₂O.

4. Решаем задачи 🛠

Пример 1. Какая масса брома прореагирует с 5,6 л этилена (н.у.)?

1. Уравнение: C₂H₄ + Br₂ = C₂H₄Br₂.

2. n(C₂H₄) = 5,6/22,4 = 0,25 моль.

3. n(Br₂) = 0,25 моль; M(Br₂) = 2 · 80 = 160 г/моль.

4. m(Br₂) = 0,25 · 160 = 40 г.

Ответ: 40 г брома.

Пример 2. Какой объём кислорода нужен для сжигания 10 л этилена и какой объём CO₂ получится (условия одинаковые)?

1. Уравнение: C₂H₄ + 3O₂ = 2CO₂ + 2H₂O.

2. Объёмы газов относятся как коэффициенты: V(O₂) = 3 · 10 = 30 л.

3. V(CO₂) = 2 · 10 = 20 л.

Ответ: 30 л кислорода, 20 л углекислого газа. Проверка баланса кислорода: слева 3·2 = 6 атомов, справа 2·2 + 2 = 6. ✅

Типичные ошибки ⚠️

• ❌ Пишут для этилена реакцию замещения с бромом. ✅ У алкенов есть двойная связь, поэтому идёт присоединение: C₂H₄ + Br₂ = C₂H₄Br₂, без выделения HBr.

• ❌ Путают общие формулы: этилену приписывают C_nH_2n+2. ✅ Алкены — C_nH_2n: атомов водорода на два меньше, чем у алканов.

• ❌ Думают, что бромную воду обесцвечивает и метан. ✅ Предельные углеводороды с бромной водой не реагируют — реакция идёт только по двойной связи.

• ❌ В горении этилена забывают коэффициент 3 перед O₂. ✅ Уравняй углерод и водород, затем посчитай кислород: его 6 атомов с каждой стороны.

Мини-конспект 📋

• Алкены — непредельные углеводороды с двойной связью, формула C_nH_2n.

• Этилен CH₂=CH₂ — простейший алкен, бесцветный газ.

• Главный тип реакций — присоединение: H₂, Br₂, H₂O.

• Качественная реакция на двойную связь — обесцвечивание бромной воды.

• Гидратация этилена даёт этанол, полимеризация — полиэтилен.

• Горение: C₂H₄ + 3O₂ = 2CO₂ + 2H₂O.

Зачем это нужно? 🚀

• Из этилена делают полиэтилен — плёнки, пакеты, трубы и упаковку 🛍️

• Этилен — природный «гормон созревания»: им дозревают бананы и томаты на складах 🍌

• Промышленный этанол и растворители получают гидратацией этилена 🏭