Страница 11 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Органические соединения — это

1) все соединения углерода

2) соединения углерода с неметаллами

3) соединения углерода с водородом (углеводороды)

4) углеводороды и их производные

Органические соединения — это

Для определения, что такое органические соединения, необходимо проанализировать каждый из предложенных вариантов.

1) все соединения углерода
Это утверждение неверно. Существует группа соединений углерода, которые традиционно относят к неорганической химии из-за их свойств, строения и происхождения. К таким соединениям относятся, например, оксид углерода(II) $CO$, оксид углерода(IV) $CO_2$, угольная кислота $H_2CO_3$ и ее соли — карбонаты (например, $Na_2CO_3$) и гидрокарбонаты (например, $NaHCO_3$), цианиды (например, $KCN$), карбиды (например, $CaC_2$) и сероуглерод $CS_2$. Таким образом, не все соединения углерода являются органическими.

2) соединения углерода с неметаллами
Этот вариант также некорректен. Он слишком широк, так как включает в себя неорганические соединения, упомянутые выше ($CO_2$, $CS_2$, и т.д.), которые являются соединениями углерода с неметаллами (кислородом, серой). Кроме того, существуют металлоорганические соединения (например, диэтилцинк $(C_2H_5)_2Zn$), которые являются важной частью органической химии, но не подпадают под это определение.

3) соединения углерода с водородом (углеводороды)
Это определение является слишком узким. Углеводороды — это лишь один, хотя и фундаментальный, класс органических соединений. Большинство органических веществ, помимо углерода и водорода, содержат и другие элементы, такие как кислород, азот, серу, фосфор, галогены. Примерами могут служить спирты (этанол $C_2H_5OH$), аминокислоты (глицин $NH_2-CH_2-COOH$), жиры и углеводы (глюкоза $C_6H_{12}O_6$).

4) углеводороды и их производные
Это наиболее точное и общепринятое современное определение органических соединений. Оно рассматривает углеводороды как основу всего многообразия органических веществ. Все остальные органические соединения считаются их производными, образованными путем замены одного или нескольких атомов водорода в молекуле углеводорода на другие атомы или группы атомов (так называемые функциональные группы, например, $-OH$, $-COOH$, $-NH_2$). Такой подход позволяет систематизировать и классифицировать миллионы известных органических соединений.
Ответ: 4

2. К органическим веществам не относится

1) метан

2) оксид углерода(IV)

3) лимонная кислота

4) целлулоид

Органические вещества — это класс химических соединений, в состав которых входит углерод. Однако существует несколько исключений: простые соединения углерода, такие как его оксиды (например, $CO$ и $CO_2$), угольная кислота ($H_2CO_3$) и её соли (карбонаты), цианиды и карбиды, традиционно относят к неорганическим веществам. Для выбора правильного ответа проанализируем каждое из предложенных веществ.

1) метан
Метан, с химической формулой $CH_4$, является простейшим представителем класса алканов (насыщенных углеводородов). Все углеводороды и их производные являются фундаментальными объектами изучения органической химии. Следовательно, метан — это органическое вещество.

2) оксид углерода(IV)
Оксид углерода(IV), также известный как диоксид углерода или углекислый газ, имеет химическую формулу $CO_2$. Несмотря на наличие в молекуле атома углерода, это соединение по своим свойствам и согласно общепринятой классификации относится к неорганическим веществам. Это одно из традиционных исключений из определения органических соединений.

3) лимонная кислота
Лимонная кислота ($C_6H_8O_7$) — это трёхосновная карбоновая кислота. Её молекула содержит сложный углеродный скелет и несколько функциональных групп (три карбоксильные и одну гидроксильную). Это типичное органическое соединение природного происхождения.

4) целлулоид
Целлулоид — это вид пластмассы, который получают на основе нитроцеллюлозы. Нитроцеллюлоза, в свою очередь, является производным целлюлозы — природного высокомолекулярного соединения (полисахарида) с формулой $(C_6H_{10}O_5)_n$. И целлюлоза, и её производные, включая целлулоид, относятся к органическим веществам.

Таким образом, из предложенного списка только оксид углерода(IV) не является органическим веществом.

Ответ: 2

3. Валентность атомов углерода в пропане $C_3H_8$ равна

1) трём

2) четырём

3) пяти

4) двум

Решение

Валентность — это число химических связей, которые данный атом образует с другими атомами в молекуле. В подавляющем большинстве органических соединений, к которым относится пропан, атом углерода (C) проявляет валентность, равную четырём. Это означает, что каждый атом углерода стремится образовать четыре ковалентные связи.

Пропан имеет химическую формулу $C_3H_8$. Он является алканом — насыщенным углеводородом, что подразумевает наличие только одинарных связей между атомами.

Рассмотрим структурную формулу пропана, чтобы наглядно увидеть количество связей у каждого атома углерода:

$CH_3-CH_2-CH_3$

Теперь проанализируем связи для каждого из трёх атомов углерода в цепи:

• Первый (крайний) атом углерода связан с одним соседним атомом углерода (1 связь C-C) и тремя атомами водорода (3 связи C-H). Общее число связей: $1 + 3 = 4$.
• Второй (центральный) атом углерода связан с двумя соседними атомами углерода (2 связи C-C) и двумя атомами водорода (2 связи C-H). Общее число связей: $2 + 2 = 4$.
• Третий (крайний) атом углерода связан с одним соседним атомом углерода (1 связь C-C) и тремя атомами водорода (3 связи C-H). Общее число связей: $1 + 3 = 4$.

Таким образом, каждый атом углерода в молекуле пропана образует четыре химические связи, следовательно, его валентность равна четырём.

Ответ: 2) четырём.

4. Объяснил существование изомеров, предсказал их существование и синтезировал изомеры

1) И. Берцелиус

2) А. М. Бутлеров

3) А. Кекуле

4) Ф. Велер

Решение:

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть вклад каждого из перечисленных ученых в изучение явления изомерии.

1) И. Берцелиус — шведский химик, который в 1830 году ввёл в науку сам термин «изомерия» (от греческих слов «изос» — равный и «мерос» — часть). Он заметил, что некоторые вещества имеют одинаковый качественный и количественный состав, но обладают разными физическими и химическими свойствами. Однако он не смог дать теоретическое объяснение этому явлению.

3) А. Кекуле — немецкий химик-органик, который внёс огромный вклад в теорию валентности и химического строения. Он установил четырехвалентность углерода и его способность образовывать цепи, а также предложил циклическую структуру бензола. Его работы стали фундаментом для развития теории строения, но всеобъемлющее объяснение изомерии было сформулировано другим ученым.

4) Ф. Вёлер — немецкий химик, который в 1828 году осуществил знаменитый синтез мочевины из неорганического вещества — цианата аммония. Этот эксперимент показал, что органические вещества могут быть получены без участия «жизненной силы» и, кроме того, стал хрестоматийным примером изомерии, поскольку мочевина и цианат аммония имеют одинаковую формулу $CH_4N_2O$. Однако Вёлер, как и Берцелиус, не создал теории, объясняющей это явление.

2) А. М. Бутлеров — русский химик, создатель теории химического строения органических веществ. В своем докладе «О химическом строении веществ» в 1861 году он сформулировал основные положения этой теории. Именно теория Бутлерова впервые дала научное объяснение явлению изомерии, утверждая, что свойства веществ зависят не только от их состава, но и от порядка соединения атомов в молекуле (химического строения). Основываясь на своей теории, Бутлеров предсказал существование многих ранее неизвестных изомеров, например, двух изомерных бутанов и третичного бутилового спирта. Более того, он и его ученики экспериментально подтвердили теорию, целенаправленно синтезировав предсказанные изомеры, в частности, изобутан. Таким образом, именно А. М. Бутлеров совершил все три действия, указанные в вопросе: объяснил, предсказал и синтезировал изомеры.

Ответ: 2) А. М. Бутлеров

5. Укажите отличительную особенность органических соединений.

1) образование углекислого газа при их горении

2) выпадение осадка при их взаимодействии с водой

3) характерный цвет

4) твёрдое агрегатное состояние

Решение

Для определения отличительной особенности органических соединений необходимо проанализировать каждое из предложенных утверждений.

1) образование углекислого газа при их горении

Органические соединения по определению являются соединениями углерода. При полном сгорании любого органического вещества в кислороде углерод, входящий в его состав, окисляется до диоксида углерода (углекислого газа). Это фундаментальное свойство, которое используется, например, в элементном анализе для определения содержания углерода в веществе. Общая схема горения углеводорода: $C_xH_y + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$. Это свойство является общим и характерным для всего класса органических соединений.

2) выпадение осадка при их взаимодействии с водой

Это свойство не является общим. Многие органические соединения, такие как этанол, сахароза или уксусная кислота, отлично растворяются в воде, не образуя осадка. Другие, например, масла или алканы, нерастворимы в воде, но они образуют отдельную фазу (слой), а не осадок в классическом понимании. Таким образом, это не является отличительной особенностью.

3) характерный цвет

Большинство простейших и широко распространенных органических соединений (метан, этанол, ацетон, бензол, сахар) являются бесцветными. Хотя существует множество окрашенных органических веществ (например, природные и синтетические красители), цвет не является универсальной характеристикой для всех органических соединений. Кроме того, многие неорганические вещества также имеют яркую окраску (например, соли меди, марганца, хрома).

4) твёрдое агрегатное состояние

Органические соединения существуют во всех трёх агрегатных состояниях при стандартных условиях. Например, метан и этан — газы, гексан и этанол — жидкости, а глюкоза и нафталин — твёрдые вещества. Следовательно, твёрдое агрегатное состояние не является всеобщей и отличительной чертой органических соединений.

Из всех вариантов только образование углекислого газа при горении является практически универсальным и отличительным свойством для всего класса органических соединений.

Ответ: 1

6. Верны ли утверждения?

А. Структурные формулы отражают химическое строение вещества и показывают последовательность соединения атомов в молекулах.

Б. Чёрточки между символами химических элементов в структурных формулах обозначают ковалентную химическую связь.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Для выбора правильного варианта ответа необходимо проанализировать истинность каждого из предложенных утверждений.

А. Структурные формулы отражают химическое строение вещества и показывают последовательность соединения атомов в молекулах.
Данное утверждение является верным. По определению, структурная формула — это графическое изображение молекулы, которое показывает, какие атомы и в каком порядке соединены друг с другом химическими связями. Например, молекулярная формула $C_2H_6O$ может соответствовать двум разным веществам: этанолу ($CH_3-CH_2-OH$) и диметиловому эфиру ($CH_3-O-CH_3$). Именно структурные формулы позволяют различить эти вещества, так как они показывают их химическое строение.

Б. Чёрточки между символами химических элементов в структурных формулах обозначают ковалентную химическую связь.
Данное утверждение также является верным. В структурных формулах химическая связь, образованная одной или несколькими общими электронными парами (то есть ковалентная связь), обозначается черточкой (валентным штрихом). Одна черточка соответствует одинарной связи, две — двойной, три — тройной. Это общепринятое правило в химии для изображения молекулярных соединений.

Поскольку оба утверждения, А и Б, являются верными, то следует выбрать вариант ответа, в котором указано, что оба утверждения верны.

Ответ: 3