Страница 102 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Установите соответствие между исходными веществами и органическим продуктом их взаимодействия.

ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА

A) $\text{CH}_3\text{—Cl}$ и $\text{NH}_3$

Б) $\text{CH}_3\text{—CH}_2\text{—OH}$ и $\text{NH}_3$

В) $\text{C}_6\text{H}_5\text{—NH}_2$ и $\text{HCl}$

ПРОДУКТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

1) $[\text{C}_6\text{H}_5\text{—NH}_3]\text{Cl}$

2) $\text{CH}_3\text{—NH}_2$

3) $\text{C}_6\text{H}_5\text{—Cl}$

4) $\text{CH}_3\text{—CH}_2\text{—NH}_2$

5) $\text{CH}_3\text{—CH}_3$

Решение

А) Взаимодействие галогеналкана (хлорметана $CH_3-Cl$) с аммиаком ($NH_3$) является реакцией нуклеофильного замещения (алкилирование аммиака). Атом хлора в молекуле хлорметана замещается на аминогруппу $-NH_2$. В результате реакции образуется первичный амин — метиламин. Уравнение реакции в общем виде (при избытке аммиака, который связывает выделяющийся $HCl$):

$CH_3-Cl + 2NH_3 \rightarrow CH_3-NH_2 + NH_4Cl$

Основным органическим продуктом является метиламин ($CH_3-NH_2$), что соответствует варианту ответа 2.

Ответ: 2

Б) Взаимодействие спирта (этанола $CH_3-CH_2-OH$) с аммиаком ($NH_3$) также приводит к образованию аминов. Эта реакция протекает при высокой температуре и в присутствии катализатора (например, $Al_2O_3$ или $ThO_2$). Гидроксильная группа $-OH$ замещается на аминогруппу $-NH_2$.

$CH_3-CH_2-OH + NH_3 \xrightarrow{t^\circ, \text{кат.}} CH_3-CH_2-NH_2 + H_2O$

Органическим продуктом реакции является этиламин ($CH_3-CH_2-NH_2$), что соответствует варианту ответа 4.

Ответ: 4

В) Взаимодействие анилина ($C_6H_5-NH_2$) с соляной кислотой ($HCl$) является кислотно-основной реакцией. Анилин, как и другие амины, проявляет основные свойства за счет неподеленной электронной пары у атома азота. Он реагирует с сильной соляной кислотой с образованием соли — хлорида фениламмония (или солянокислого анилина).

$C_6H_5-NH_2 + HCl \rightarrow [C_6H_5-NH_3]Cl$

Продуктом этой реакции является соль, формула которой $[C_6H_5-NH_3]Cl$, что соответствует варианту ответа 1.

Ответ: 1

Задания с развёрнутым ответом

12. Бутиламин — фунгицид, обычно применяемый для защиты плодов от гнили и плесени при транспортировке. Зная свойства бутиламина, предложите способ, позволяющий обезопасить себя при употреблении плодов, обработанных этим веществом.

Решение

Бутиламин, химическая формула которого $C_4H_9NH_2$, относится к классу алифатических аминов. Ключевым для решения задачи является понимание химических свойств аминов.

1. Химические свойства бутиламина. Амины, являясь производными аммиака, проявляют основные свойства. Это обусловлено наличием у атома азота в аминогруппе ($-NH_2$) неподеленной электронной пары, которая способна присоединять протон ($H^+$). Следовательно, бутиламин — это органическое основание.

2. Нейтрализация основания. Основания реагируют с кислотами в реакции нейтрализации, в результате которой образуется соль и вода. Для нейтрализации бутиламина, оставшегося на поверхности плодов, можно использовать любую доступную и безопасную для человека кислоту.

3. Выбор реагента и способ обработки. В домашних условиях в качестве таких кислот можно использовать столовый уксус (разбавленный раствор уксусной кислоты, $CH_3COOH$) или лимонный сок (содержащий лимонную кислоту, $C_6H_8O_7$).

При обработке плодов раствором кислоты бутиламин вступит в реакцию, например, с уксусной кислотой:

$C_4H_9NH_2 + CH_3COOH \rightarrow [C_4H_9NH_3]^+[CH_3COO]^-$

В результате образуется соль — ацетат бутиламмония. Соли аминов, как правило, хорошо растворимы в воде, в отличие от самих аминов с длинной углеводородной цепью. Это позволяет легко смыть продукт реакции с поверхности плодов.

Таким образом, предложенный способ заключается в следующем: необходимо промыть плоды слабым раствором пищевой кислоты (уксусной или лимонной), а затем тщательно ополоснуть их большим количеством чистой проточной воды, чтобы удалить образовавшуюся соль и остатки кислоты.

Ответ:

Для того чтобы обезопасить себя при употреблении плодов, обработанных бутиламином, их необходимо промыть слабым раствором пищевой кислоты (например, столовым уксусом или лимонным соком), а затем обильно ополоснуть чистой водой. Это основано на свойстве бутиламина как основания вступать в реакцию с кислотой с образованием хорошо растворимой в воде соли, которая легко смывается с поверхности.

13. Определите массу анилина, полученного восстановлением 246 г нитробензола, если массовая доля выхода продукта составляет 80 %.

Дано:

масса нитробензола $m(C_6H_5NO_2) = 246$ г

массовая доля выхода продукта $\eta = 80 \% = 0.8$

Найти:

массу анилина $m_{практ}(C_6H_5NH_2)$ — ?

Решение:

Сначала запишем уравнение реакции восстановления нитробензола до анилина (известная как реакция Зинина). В качестве восстановителя часто используют водород в момент выделения (например, при реакции металла с кислотой):

$C_6H_5NO_2 + 6[H] \xrightarrow{Fe, HCl} C_6H_5NH_2 + 2H_2O$

Из уравнения видно, что из 1 моль нитробензола образуется 1 моль анилина. Таким образом, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$\nu(C_6H_5NO_2) = \nu(C_6H_5NH_2)$

Рассчитаем молярные массы нитробензола и анилина, используя атомные массы элементов: $Ar(C)=12$ г/моль, $Ar(H)=1$ г/моль, $Ar(N)=14$ г/моль, $Ar(O)=16$ г/моль.

Молярная масса нитробензола ($C_6H_5NO_2$):

$M(C_6H_5NO_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 16 = 72 + 5 + 14 + 32 = 123$ г/моль.

Молярная масса анилина ($C_6H_5NH_2$):

$M(C_6H_5NH_2) = 6 \cdot 12 + (5+2) \cdot 1 + 14 = 72 + 7 + 14 = 93$ г/моль.

Теперь найдем количество вещества нитробензола, вступившего в реакцию:

$\nu(C_6H_5NO_2) = \frac{m(C_6H_5NO_2)}{M(C_6H_5NO_2)} = \frac{246 \text{ г}}{123 \text{ г/моль}} = 2$ моль.

Согласно стехиометрии реакции, теоретическое количество вещества анилина, которое должно образоваться, равно количеству вещества нитробензола:

$\nu_{теор}(C_6H_5NH_2) = \nu(C_6H_5NO_2) = 2$ моль.

Рассчитаем теоретически возможную массу анилина ($m_{теор}$), которая соответствует 100% выходу:

$m_{теор}(C_6H_5NH_2) = \nu_{теор}(C_6H_5NH_2) \cdot M(C_6H_5NH_2) = 2 \text{ моль} \cdot 93 \text{ г/моль} = 186$ г.

Наконец, определим практическую массу анилина, зная, что массовая доля выхода ($\eta$) составляет 80%. Практический выход рассчитывается по формуле:

$m_{практ} = m_{теор} \cdot \eta$

Подставим наши значения:

$m_{практ}(C_6H_5NH_2) = 186 \text{ г} \cdot 0.8 = 148.8$ г.

Ответ: масса полученного анилина составляет 148.8 г.

1. К аминокислотам относится вещество, формула которого

1) $\text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{C}(=\text{O})-\text{NH}_2$

2) $\text{NH}_2-\text{CH}_2-\text{C}(=\text{O})-\text{H}$

3) $\text{NH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{C}(=\text{O})-\text{OH}$

4) $\text{NH}_2-\text{C}(=\text{O})-\text{OH}$

Решение

Аминокислоты — это органические гетерофункциональные соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильная группа ($-COOH$) и аминная группа ($-NH_2$). Для определения, какое из предложенных веществ является аминокислотой, необходимо проанализировать наличие этих двух функциональных групп в каждой из структур.

1) $CH_3-CH_2-C(O)NH_2$
Это вещество является пропанамидом. В его молекуле содержится амидная группа ($-C(O)NH_2$), но отсутствует карбоксильная группа. Следовательно, это соединение относится к классу амидов, а не аминокислот.

2) $NH_2-CH_2-C(O)H$
Это вещество является 2-аминоэтаналем (или аминоацетальдегидом). В его молекуле присутствует аминогруппа ($-NH_2$) и альдегидная группа ($-CHO$). Отсутствие карбоксильной группы не позволяет отнести его к аминокислотам. Это аминоальдегид.

3) $NH_2-CH_2-CH_2-C(O)OH$
Это вещество — 3-аминопропановая кислота (также известная как β-аланин). В его структуре одновременно присутствуют и аминогруппа ($-NH_2$), и карбоксильная группа ($-COOH$). Данное соединение полностью соответствует определению аминокислот.

4) $NH_2-C(O)OH$
Это вещество — карбаминовая кислота. Несмотря на формальное наличие аминной и карбоксильной групп, они связаны непосредственно друг с другом. Такие соединения выделяют в отдельный класс и, как правило, не относят к аминокарбоновым кислотам, у которых функциональные группы разделены углеводородным радикалом.

Таким образом, единственное вещество из списка, которое является аминокислотой, — это вещество под номером 3.
Ответ: 3