Номер 10, страница 130 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Формулы веществ X и Y в схеме превращений

$Al_4C_3 \xrightarrow{X} CH_4 \xrightarrow{Y} CH_3Cl$

соответственно

1) $CO_2$ и $HCl$

2) $H_2O$ и $Cl_2$

3) $HCl$ и $Cl_2$

4) $H_2$ и $HCl$

Решение

Проанализируем каждый этап цепочки превращений, чтобы определить вещества X и Y.

1. Превращение $Al_4C_3 \xrightarrow{X} CH_4$

На первой стадии из карбида алюминия ($Al_4C_3$) получают метан ($CH_4$). Карбид алюминия относится к классу метанидов. Метаниды вступают в реакцию гидролиза (взаимодействие с водой) или реагируют с кислотами, образуя метан. Рассмотрим оба варианта:

• Взаимодействие с водой (X = $H_2O$):

  $Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3\downarrow + 3CH_4\uparrow$

• Взаимодействие с соляной кислотой (X = $HCl$):

  $Al_4C_3 + 12HCl \rightarrow 4AlCl_3 + 3CH_4\uparrow$

Таким образом, веществом X может быть как вода ($H_2O$), так и соляная кислота ($HCl$).

2. Превращение $CH_4 \xrightarrow{Y} CH_3Cl$

На второй стадии метан ($CH_4$) превращается в хлорметан ($CH_3Cl$). Эта реакция является реакцией замещения, при которой атом водорода в молекуле метана замещается на атом хлора. Это — реакция свободно-радикального галогенирования, которая протекает при взаимодействии метана с хлором ($Cl_2$) при нагревании или под действием ультрафиолетового света ($h\nu$).

Уравнение реакции:

$CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$

Следовательно, реагент Y — это хлор ($Cl_2$).

Выбор правильного варианта

Мы установили, что X может быть $H_2O$ или $HCl$, а Y — это $Cl_2$. Сравним наши выводы с предложенными вариантами:

• 1) $CO_2$ и $HCl$ — неверно, так как Y — это $Cl_2$.
• 2) $H_2O$ и $Cl_2$ — верно. Вещество X — $H_2O$, вещество Y — $Cl_2$.
• 3) $HCl$ и $Cl_2$ — также химически корректно. Вещество X — $HCl$, вещество Y — $Cl_2$.
• 4) $H_2$ и $HCl$ — неверно.

Поскольку в тестовом задании обычно предполагается один наиболее верный ответ, следует выбрать наиболее типичный ("классический") способ проведения реакции. Гидролиз карбида алюминия водой является стандартным лабораторным методом получения метана, который чаще всего рассматривается в учебных курсах химии. Поэтому вариант, где X — это $H_2O$, является наиболее вероятным правильным ответом.

Итак, X — это $H_2O$, а Y — это $Cl_2$. Это соответствует варианту ответа 2.

Ответ: 2