topic 11: chemistry - hamburg central school district ... · ~ 1 ~ topic 11: organic chemistry...

47
~1~ Topic 11: Organic Chemistry Regents Chemistry Mr. Mancuso Properties of Organic Compounds All organic compounds contain ________________________ & __________________________ These compounds are usually associated with _________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ React ______________________ than inorganic compounds (like salts) Often require ____________________ activation energies Have ___________ melting points

Upload: vuongtu

Post on 04-Aug-2018

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

~1~

Topic 11:  Organic Chemistry 

Regents Chemistry  Mr. Mancuso 

 

Properties of Organic Compounds  

All organic compounds contain ________________________ & __________________________   

These compounds are usually associated with _________________________________________   

______________________________________________________________________________   

______________________________________________________________________________   

______________________________________________________________________________   

React ______________________ than inorganic compounds (like salts)   

Often require ____________________ activation energies   

Have ___________ melting points                 

~2~

Organic Prefixes (Reference Table P)  

All organic compounds’ names are based on their ______________________________________  

# of Carbons 

Prefix  Alkane  Alkane Formula (CnH2n+2) 

Alkane Structural Formula 

 1   

       

 2   

       

 3   

       

 4   

       

 5  

       

 6  

       

 7  

       

 8  

       

 9  

       

 10  

       

    

~3~

Homologous Series of Hydrocarbons (Reference Table Q)  

The Basics:  

(a) Carbon will form __________________ bonds  

o If all these bonds are single bond, the carbon will be the central atom in a ___________  

    

(b) If an organic compound contains all single bonds, then it is said to be __________________.  

CH4

C2H6

  

 (c) If an organic compound contains at least one double or triple bond, then it is said to be  

 ____________________________________________. 

  

                                                        C2H4 C2H2

  

 

~4~

(d) As the mass of an organic compound increases, so does its ____________________________   and _________________________________________________ because ________________  _____________________________________________________________________________  

                                                                                                         

 

~5~

Specific Series: 

(1) Alkanes  

o _____________________________________________________________________  

o _____________________________________________________________________  

o _____________________________________________________________________  

o Examples:  

     

(2) Alkenes  

o _____________________________________________________________________  

o _____________________________________________________________________  

o _____________________________________________________________________  

o Examples:  

     

(3) Alkynes  

o _____________________________________________________________________  

o _____________________________________________________________________  

o _____________________________________________________________________  

o Examples:   

   

~6~

Naming & Drawing Organic Compounds  

(1) The ______________________________________________________________ is the “Parent chain”.  This is the “major” compound name.                  

(2) The carbon atoms of the parent chain are _____________________________________ to establish position of any “deviations” along the chain.  

o __________________________________________________________________  __________________________________________________________________  __________________________________________________________________ 

               

~7~

(3) “Side” carbon chains are called ______________________________________________  

Examples:               Locations of these groups are identified with a number before the group name.    Isomers:_________________________________________________________________      __________________________________________________________________  

                         

~8~

(4) If a particular Alkyl group appears more than once, then  ________________________________________________________________________ 

                     

(5) Different alkyl groups must be listed in ________________________________________                    

~9~

(6) If the compound is an alkene (parent chain has ________________________________)   or an alkyne (parent chain has ______________________________________________) 

   then a number ___________________________________________________________                  

(7) If more than one double or triple bond is present in the parent chain, then   ________________________________________________________________________                  

  

~10~

(8) Halides  ________________________________________________________________________  ________________________________________________________________________ 

                 Room for More Examples 

                    

 

~11~

Organic Formulas  

Organic formulas can be written 2 ways:   

__________________________________    ________________________________  

 Both ways represent the same compound, but the “Expanded” way gives more information about the compound 

   

Example:     C6H14   

                                 

~12~

Example Structure Molecular Formula

“Compressed”

Ethane

Propane

Butane

2-Butene

2-Butyne

1,2-dibromopropane

    

~13~

Guided Practice Naming and Writing the formulas of Hydrocarbons  

 

  

  

  

 

  

   

 

   

   

 

  

  

 

                 

  

      

 

  

  

 

 

  

    

~14~

 

       

 

       

 2‐hexyne 

          

 2 ‐ butene 

 2 – methyl ‐ 1 ‐ butene 

           

 

 3 ‐ hexene 

~15~

 3 – ethyl – 2 – heptene 

         

 propyne 

 1 – butyne 

         

  

 2 ‐ pentyne 

             

~16~

Student Practice  Homework #1:  Name / Draw  Homework #2:  Write the condensed and molecular formulas  

 

        

 

  

            

 

     

    

                    

 

 

            

~17~

 

        

  

      

 

         

 

    

 1‐pentene 

         

 

 ethane 

~18~

 ethyne 

       

   

 butane 

 1‐butyne 

     

     

 ethene 

 1 – hexyne 

           

 2 – methyl butane 

~19~

 3 – ethyl hexane 

          

 1 – pentene 

 

 3 – methyl ‐ 1 – butene 

          

 3 – methyl ‐ octene 

 2, 2 – dimethyl butane 

          

 3, 3 – dimethyl pentane 

 

~20~

Functional Groups (Reference Table R)  

(1) Halides  

(2) Alcohols  

o Organic compounds with ________________________________________________ 

 

o Parent name ends in  ‐____________ 

 

o Alcohols can be classified by how many hydroxyl groups are attached to the chain 

 

___________________________________________________________ 

 

___________________________________________________________ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~21~

o Alcohols can also be classified by the number of carbon atoms that are attached to the 

carbon holding the hydroxyl group. 

 

Primary, secondary, tertiary classifications 

 

Special case:  Glycerol 

 

        

                            

~22~

(3) Ethers  

o Organic compounds in which  ________________________________________________________________________ 

  

o Name ends in ____________________________________________________________ 

              

(4) Aldehydes  

o Organic compound in which an   ________________________________________________________________________   

o Parent name ends in  ‐_________________ 

               

~23~

(5) Ketones  

o Organic compound in which   ________________________________________________________________________  ________________________________________________________________________   

o Parent chain end in  ‐__________________ 

               

(6) Organic acids  

o Organic compound in which  ________________________________________________________________________  ________________________________________________________________________ 

             

~24~

(7) Esters  

o Parent chain ends in  ‐___________________________                     

   

(8) Amines  

o Parent chain end in  ‐________________________________  

o Nitrogen can only hold ________________________________  

          

    

~25~

(9) Amides  

o Ends in  ‐_______________________________________   

o Nitrogen and ____________________________________________________________               

      (10)  Cyclohydrocarbons / “Rings”  

o _______________________________________________________________________  

o _______________________________________________________________________  

o Resonance structures                       

~26~

Student Practice  Homework #1:  Name / Draw                               Write the condensed and molecular formulas  

~27~

 

 CH3CH2CH2CH3 

               

 CH4                

 CH3CH2CHO 

                

 CH3CH2COOH 

                

        

~28~

 CH3CH2COCH2CH3 

               

 CH3OH 

               

 CH3OCH2CH2CH3 

                

 

        

~29~

Homework #2:  Name / Draw                               Write the condensed and molecular formulas  

~30~

                  

~31~

Name each of the following compounds:  

 CH3COOCH3 

              

 CH3OCH3 

               

 CH3COCH3 

            

 CH3CH2CH2CHO 

             

          

~32~

Write the condensed formulas for each:  

 Ethyl propyl ether 

                

 butanamide 

 methyl heptanoate 

                   

 heptonic acid 

   

~33~

  

 4 – methyl 2,4 ‐ hexdianol 

                 

 1 ‐ propanamide 

 trimethyl amine 

                  

 1 ‐ pentanal 

   

~34~

 2,2 – dimethyl pentane 

                

 Ethyl pentanoate 

                     

 2 ‐ butanol 

    

~35~

Organic Reactions  

                   (A) Organic Addition  

o ________________________________________________________________________   

o ________________________________________________________________________               

  (B)  Substitution  

o ________________________________________________________________________  

o ________________________________________________________________________   

o ________________________________________________________________________                       

~36~

  (C)  Combustion  

o ________________________________________________________________________  

o ________________________________________________________________________  

o ________________________________________________________________________  

o ________________________________________________________________________               

  (D)  Esterification  

o ________________________________________________________________________   ________________________________________________________________________ 

                 

~37~

  (E)  Saponification  

o ________________________________________________________________________   ________________________________________________________________________ 

                     

  (F)  Fermentation  

o ________________________________________________________________________  ________________________________________________________________________ 

                     

~38~

(G)  Polymerization  

o ________________________________________________________________________  ________________________________________________________________________   

o ________________________________________________________________________   

o Examples:______________________________________________________________       Addition Polymerization 

 

___________________________________________________________              

Condensation Polymerization  

___________________________________________________________   

___________________________________________________________     

   

 

~39~

1. Which type of reaction do ethane molecules and ethene molecules undergo when they react with chlorine? (1) Ethane and ethene both react by addition (2) Ethane and ethene both react by substitution (3) Ethane reacts by substitution and ethene reacts by addition (4) Ethane reacts by addition and ethene reacts by substitution 

  

2. Which substance is made up of monomers joined together in long chains? (1)  Ketone    (2)  protein    (3)  ester    (4)  acid   

3. Which equation represents a substitution reaction? 

(1)  CH4  +  2 O2    CO2  +  2 H2O 

(2) C2H4  +  Br2    C2H4Br2 

(3) C3H6  +  H2    C3H8 

(4) C4H10   +  Cl2    C4H9Cl  +  HCl   

4. When C3H8 burns completely in an excess of oxygen, the products formed are (1)  CO and H2O (2) CO2 and H2O (3) CO and H2 (4) CO2 and H2   

5. What are the products of a fermentation reaction? (1)  An ester and water (2) A salt and water (3) An alcohol and carbon dioxide (4) A soap and glycerol 

  

6. Which hydrocarbon will undergo a substitution reaction with chlorine? (1)  Methane (2) Ethyne (3) Propene (4) Butane 

  

7. The equation   CH3OH  +  CH3OH    CH3OCH3  +  H2O    illustrates the (1)  Oxidation of alcohols to form a ketone (2) Oxidation of alcohols to form an acid (3) Dehydration of alcohols to form a polymer (4) Dehydration of alcohols to form an ether 

  

 

~40~

8. Which process usually produces water as one of the products? (1)  Cracking   (2) Hydrolysis (3) Addition polymerization (4) Condensation polymerization   

9. Esterification is the reaction of an acid with a(n) (1)  Water    (2)  alcohol    (3)  base    (4)  salt   

 For each substance in questions 10‐14, write the number of the organic reaction, chosen from the list below, that will produce this substance                                                                    Organic Reactions 

(1)  Esterification (2) Saponification (3) Polymerization (4) Fermentation (5) Substitution (6) Halogen addition 

  

10. Ethanol  

11. Glycerol  

12. Methyl acetate  

13. Polyethylene  

14. Dichloromethane  

15. What kind of bond is most common in organic compounds? (1)  Covalent    (2)  ionic    (3)  hydrogen    (4)  metallic 

 

16. What is the maximum number of covalent bonds that a carbon atom can form? (1)  1      (2)  2      (3)  3      (4)  4   

17. A molecule of ethane and a molecule of ethane both have the same (1)  Empirical formulas (2) Molecular formulas (3) Number of carbon atoms (4) Number of hydrogen atoms 

~41~

18. Which compounds are isomers? (1)  1‐propanol and 2‐propanol (2) Methanoic acid and ethanoic acid (3) Methanol and methanol (4) Ethane and ethanol   

19. What is the total number of pairs of electrons that one carbon atom shares with the other carbon atom in a molecule of C2H4? (1)  1      (2)  2      (3)  3      (4)  4   

20. A student investigated four different substances in the solid phase.  The table below is a record of the characteristics (marked with an X) exhibited by each substance.  Which substance has characteristics most like those of an organic compound?  

  (1)  A      (2)  B      (3)  C      (4)  D 

  

21. Which structural formula represents a dihydroxy  alcohol? 

  

 

~42~

Review B 

 1.  Which represents the functional group of an organic acid? 

(1)  ‐ COOH    (2)  ‐ OR    (3)  ‐ CHO    (4)  ‐ NH2   2.  Which formula represents a member of the same homologous series as C4H10 ? 

(1)  C3H4    (2)  C3H5    (3)  C3H6    (4)  C3H8   3.  Which is an isomer of 

  

(1)     (3)        

(2)    

 

(4)       4.  One of the products produced by the reaction between CH3COOH and CH3OH is: 

(1)  HOH          (3)  HCOOH (2)  H2SO4          (4)  CH3CH2OH 

  5.  Which molecule contains four carbon atoms? 

(1)  butane          (3)  methane (2)  ethane          (4)  propane 

  6.  Which formula may represent an unsaturated hydrocarbon? 

(1)  C2H6          (3)  C4H10 (2)  C3H6          (4)  C5H12 

  

~43~

7.  Which is the correct structural formula for methanol?  

(1)    

  

            (3)    

(2)     (4)    

  8.  How many carbon atoms are contained in an ethyl group? 

(1)  1    (2)  2      (3)  3      (4)  4   9.  What is the correct formula of 1,1 – dibromoethane?  

(1)      (3)     

(2)     (4)    

  10.  Which structural formula represents an alcohol?  

 

(1)     (3)    

(2)     (4)    

~44~

11.  Which compound can have isomers? (1)  C2H4          (3)  C2H6 (2)  C2H2          (4)  C4H8 

  12.  In the alkane series, the formula of each member of the series differs from its preceding 

member by: (1)  CH      (2)  CH2             (3)  CH3                 (4)  CH4 

  13.  A solution of methanol differs from a solution of acetic acid in that the solution of acetic acid: 

(1)  contains molecules only      (3)  turns red litmus to blue (2)  has a pH of 7        (4)  conducts electricity 

   14.  What is an isomer of the compound propanoic acid, CH3CH2COOH?  

(1)  CH2CHCOOH        (3)  CH3CHOHCH2OH (2)  CH3CH2CH2COOH        (4)  HCOOCH2CH3 

  15.  Which molecular formula represents pentene? 

(1)  C4H8    (2)  C4H10    (3)  C5H10        (4)  C5H12   16.  Which is an isomer of 2,2 – dimethylpropane? 

(1)  ethane    (2)  propane    (3)  pentane        (4)  butane     17.  Which formula represents a dihydroxy alcohol? 

(1)  C2H4(OH)2            (3)  Ba(OH)2 (2)  C3H5(OH)3            (4)  Al(OH)3 

   18.  Which formula represents an organic acid? 

(1)  CH3COOH            (3)  CH3OH (2)  CH3OCH3            (4)  CH3COOCH3 

       

~45~

19.  Which formula represents an aldehyde?  

(1)     (3)    

(2)     (4)    

  20.  The name of the compound having the formula C3H5(OH)3 is: 

(1)  glycerol            (3)  propene (2)  ethylene            (4)  propanoic acid 

  21.  Molecules of 1 – propanol and 2 – propanol have different: 

(1)  percentage compositions      (3)  molecular formulas (2)  molecular masses        (4)  structural formulas 

  22.  Which formula represents a saturated hydrocarbon? 

(1)  C2H2    (2)  C2H4    (3)  C3H6           (4)  C3H8 

 

  23.  Which compound is an isomer of CH3COOCH3 ? 

(1)  CH3OCH3          (3)  CH3COOCH3 (2)  CH3CH2COOH        (4)  CH3CH2CH2OH 

   24.  Which compound contains a triple bond? 

(1)  CH4   (2)  C2H2    (3)  C3H6    (4)  C4H10   25.  Organic compounds that are essentially nonpolar and exhibit weak intermolecular forces have: 

(1)  low melting points          (3)  high conductivity in solution (2)  low vapor pressure          (4)  high boiling points 

  26.  Each member of the alkane series differs from the preceding member by one additional carbon 

atom and:   (1)  1 hydrogen atom          (3)  3 hydrogen atoms (2)  2 hydrogen atoms          (4)  4 hydrogen atoms 

 

~46~

 27.  All carbon – carbon bonds in a saturated hydrocarbon molecule are: 

(1)  single covalent          (3)  triple covalent (2)  double covalent          (4)  coordinate covalent 

  28.  Compared with inorganic compounds, organic compounds usually have: 

(1)  greater solubility in water        (3)  more rapid reaction rates (2)  a tendency to form ions more readily    (4)  lower melting points 

  29.  As the molecular mass of the compounds of the alkane series increases, their boiling point: 

(1)  decreases    (2)  increases    (3)  stays the same   30.  What is the total number of bonds between adjacent carbon atoms in an ethyne molecule? 

(1)  1    (2)  2      (3)  3    (4)  5   31.  Which of the following compounds has the lowest normal boiling point? 

(1)  butane    (2)  ethane    (3)  methane    (4)  propane   32.  In an aqueous solution, which compound will be acidic? 

(1)  CH3COOH            (3)  C3H5(OH)3 (2)  CH3CH2OH            (4)  CH3OH 

  33.  Compounds which have the same molecular formula but different molecular structures are 

called: (1)  isomers            (3)  isotopes (2)  allotropes            (4)  homologs 

  34.  Which is the third member of the alkene series? 

(1)  propane    (2)  propene    (3)  butane    (4)  butene             

~47~

35.  Which is an example of a primary alcohol?  

(1)     (3)    

(2)     (4)      Identify the following organic reactions    

                                  36.___________________________ 

   

              37.___________________________ 

  

   38.___________________________ 

  

   39.___________________________ 

     40._______________________________