Страница 117 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. К полимерам относится

1) пироксилин

2) этиленгликоль

3) парафин

4) стирол

Решение:

Полимеры — это высокомолекулярные соединения, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев (мономерных звеньев), соединенных химическими связями в длинные цепи. Чтобы определить, какое из предложенных веществ является полимером, проанализируем каждое из них.

1) пироксилин
Пироксилин, также известный как нитроцеллюлоза, является продуктом химической модификации (нитрования) целлюлозы. Целлюлоза — это природный полимер, полисахарид, макромолекулы которого состоят из остатков β-глюкозы. В процессе нитрования полимерная цепь целлюлозы сохраняется, изменяется лишь боковая группа (гидроксильная группа заменяется на нитрогруппу). Следовательно, пироксилин является полимером. Его формула может быть записана как $[C_6H_7O_2(ONO_2)_x(OH)_{3-x}]_n$, где n — степень полимеризации.

2) этиленгликоль
Этиленгликоль — это двухатомный спирт с химической формулой $HO-CH_2-CH_2-OH$. Это низкомолекулярное соединение. Этиленгликоль является мономером, используемым для синтеза полимеров, например, полиэтилентерефталата (лавсана), но сам по себе он полимером не является.

3) парафин
Парафин представляет собой смесь твердых углеводородов (алканов), в основном линейного строения, с общей формулой $C_nH_{2n+2}$, где n обычно находится в диапазоне от 18 до 35. Хотя молекулы парафина могут быть достаточно длинными, его не относят к полимерам, так как он является смесью молекул разной длины и не образован путем полимеризации из повторяющихся мономерных звеньев.

4) стирол
Стирол (винилбензол) — это ароматический углеводород с формулой $C_6H_5CH=CH_2$. Это типичный мономер — низкомолекулярное вещество, способное к полимеризации. В результате реакции полимеризации из стирола образуется полимер полистирол.

Таким образом, единственным веществом из списка, которое является полимером, является пироксилин.

Ответ: 1

2. К искусственным полимерам относится

1) нейлон

2) шерсть

3) кевлар

4) вискоза

Для правильного ответа на этот вопрос необходимо понимать классификацию полимеров по их происхождению. Полимеры принято делить на три основные группы: природные, искусственные и синтетические.

Природные (натуральные) полимеры — это полимеры, которые существуют в природе (входят в состав растений и животных). Примерами являются целлюлоза, крахмал, белки (например, кератин в шерсти), натуральный каучук.

Искусственные полимеры — это полимеры, которые получают путем химической модификации природных полимеров. В этом процессе сохраняется основная цепь макромолекулы природного полимера, но изменяются её свойства.

Синтетические полимеры — это полимеры, которые создаются человеком "с нуля" из низкомолекулярных веществ (мономеров) в ходе реакций полимеризации или поликонденсации. Эти вещества не имеют аналогов в природе.

Теперь проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) Найлон — это синтетический полимер из группы полиамидов. Его получают путем химического синтеза, он не встречается в природе и не является модификацией природного полимера.

2) Шерсть — это волокно животного происхождения, состоящее в основном из белка кератина. Следовательно, это природный полимер.

3) Кевлар — это синтетический полимер, относящийся к классу арамидов. Его получают путем синтеза, он известен своей высокой прочностью и не имеет природных аналогов.

4) Вискоза (или вискозное волокно) — это классический пример искусственного полимера. Её производят из природного полимера — целлюлозы (чаще всего из древесины). Целлюлозу подвергают химической обработке для получения вязкого раствора (собственно вискозы), из которого затем формируют волокна. Таким образом, вискоза является продуктом химической переработки природного сырья.

Исходя из анализа, единственным искусственным полимером в данном списке является вискоза.

Ответ: 4) вискоза.

3. Важным свойством всех полимеров является

1) высокая химическая активность

2) тепло- и электропроводность

3) растворимость в воде

4) малая плотность

Проанализируем каждое из предложенных свойств, чтобы определить, какое из них является общим и важным для всех полимеров.

1) высокая химическая активность

Данное утверждение является неверным. Напротив, одной из ключевых характеристик многих широко используемых полимеров (например, полиэтилена, полипропилена, тефлона) является их химическая инертность. Они устойчивы к действию многих кислот, щелочей и других агрессивных сред. Именно это свойство позволяет применять их для изготовления емкостей для хранения химикатов, деталей трубопроводов, защитных покрытий и упаковки для пищевых продуктов.

2) тепло- и электропроводность

Это утверждение также неверно. Подавляющее большинство полимеров являются диэлектриками, то есть они практически не проводят электрический ток. Кроме того, они обладают низкой теплопроводностью, что делает их хорошими теплоизоляторами. Эти свойства обуславливают их широкое применение в качестве изоляционных материалов для проводов и кабелей, в производстве ручек для кухонной посуды, строительных теплоизоляционных материалов.

3) растворимость в воде

Это свойство не является универсальным для всех полимеров. Большинство самых распространенных полимеров, таких как полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, нерастворимы в воде. Хотя существуют и водорастворимые полимеры (например, поливиниловый спирт, полиакриламид), это скорее специфическое свойство отдельных групп полимеров, а не общая характеристика всего класса.

4) малая плотность

Это утверждение является верным. Малая плотность — одно из самых важных и общих свойств для всех полимеров. Их плотность обычно находится в диапазоне от 0,9 г/см³ до 2,2 г/см³, что значительно ниже плотности металлов (например, у стали ~7,8 г/см³) и керамики. Это делает полимерные изделия легкими, что является ключевым преимуществом во многих отраслях, включая авиастроение, автомобилестроение и производство потребительских товаров.

Таким образом, из всех перечисленных свойств только малая плотность является общей и важной характеристикой для подавляющего большинства полимеров.

Ответ: 4

4. Укажите структурное звено тефлона.

1) $-$$\text{CH}_2-\text{CH}_2$$-$

2) $-$$\text{CHF}-\text{CHF}$$-$

3) $-$$\text{CH}=\text{CF}$$-$

4) $-$$\text{CF}_2-\text{CF}_2$$-$

Решение

Тефлон – это техническое (торговое) название полимера, который в химии называется политетрафторэтилен (ПТФЭ). Название "политетрафторэтилен" указывает на то, из какого мономера он состоит и как получен.

1. Мономер: Тетрафторэтилен. Это производное этилена ($CH_2=CH_2$), в котором все атомы водорода замещены атомами фтора. Его химическая формула $CF_2=CF_2$.

2. Процесс получения: Полимеризация. В ходе реакции полимеризации множество молекул мономера (тетрафторэтилена) соединяются друг с другом за счет разрыва двойной связи $C=C$.

Схема реакции полимеризации тетрафторэтилена: $n(CF_2=CF_2) \xrightarrow{\text{полимеризация}} (—CF_2—CF_2—)_n$

3. Структурное звено: Это повторяющаяся группа атомов в макромолекуле полимера. В случае тефлона, как видно из схемы реакции, таким звеном является $—CF_2—CF_2—$.

Теперь проанализируем предложенные варианты ответа:

1) $—CH_2—CH_2—$ — это структурное звено полиэтилена.

2) $—CHF—CHF—$ — это структурное звено поли(1,2-дифторэтилена).

3) $—CH=CF—$ — этот фрагмент содержит двойную связь, что не является структурным звеном полимера, полученного полимеризацией алкена.

4) $—CF_2—CF_2—$ — это структурное звено политетрафторэтилена (тефлона).

Таким образом, верным является вариант 4.

Ответ: 4

5. Мономерами фенолформальдегидной смолы являются вещества, формулы которых

1)$\ce{C6H5OH}$ и $\ce{H-C(=O)-H}$

2)$\ce{C6H6}$ и $\ce{CH3OH}$

3)$\ce{C6H6}$ и $\ce{CH3-C(=O)-OH}$

4)$\ce{C6H5OH}$ и $\ce{H-C(=O)-OH}$

Решение

Фенолформальдегидные смолы, как следует из их названия, являются продуктом поликонденсации двух мономеров: фенола и формальдегида.

Фенол (гидроксибензол) – это ароматическое соединение с химической формулой $C_6H_5OH$. Его структурная формула представляет собой бензольное кольцо, с которым связана гидроксильная группа ($-OH$).

Формальдегид (также известный как метаналь) – это простейший альдегид. Его химическая формула – $HCHO$ или $CH_2O$.

Реакция поликонденсации этих двух веществ приводит к образованию полимерной цепи, в которой фенольные кольца соединены метиленовыми мостиками ($-CH_2-$), при этом в качестве побочного продукта выделяются молекулы воды.

Проанализируем предложенные варианты, чтобы найти пару, состоящую из фенола и формальдегида.

В варианте 1) представлены структурные формулы фенола и формальдегида. Это правильная пара мономеров.

В варианте 2) представлены бензол ($C_6H_6$) и метанол ($CH_3OH$), что неверно.

В варианте 3) представлены бензол ($C_6H_6$) и уксусная кислота ($CH_3COOH$), что неверно.

В варианте 4) представлены фенол ($C_6H_5OH$) и муравьиная кислота ($HCOOH$), что неверно.

Следовательно, правильный вариант ответа находится под номером 1.

Ответ: 1.

6. Реакцией поликонденсации получают

1) поливинилхлорид

2) полистирол

3) бутадиеновый каучук

4) нейлон

Для правильного ответа на вопрос необходимо понимать различие между двумя основными типами реакций получения полимеров: полимеризацией и поликонденсацией.

Полимеризация — это процесс соединения множества молекул мономера в длинные цепи (макромолекулы) без выделения побочных продуктов. Как правило, в реакцию вступают мономеры, содержащие кратные связи (двойные или тройные), которые разрываются в ходе реакции.

Поликонденсация — это процесс образования полимера, который протекает между мономерами, содержащими как минимум две функциональные группы. Важной особенностью этой реакции является выделение низкомолекулярных побочных продуктов, например, воды ($H_2O$), аммиака ($NH_3$) или хлороводорода ($HCl$).

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) поливинилхлорид
Получают реакцией полимеризации винилхлорида ($CH_2=CHCl$). Реакция идет за счет разрыва двойной углерод-углеродной связи. Побочные продукты не образуются.
$n(CH_2=CHCl) \rightarrow (-CH_2-CHCl-)_n$
Это реакция полимеризации.

2) полистирол
Получают полимеризацией стирола ($C_6H_5-CH=CH_2$). Механизм аналогичен получению поливинилхлорида — раскрытие двойной связи в винильной группе.
$n(C_6H_5-CH=CH_2) \rightarrow (-CH(C_6H_5)-CH_2-)_n$
Это реакция полимеризации.

3) бутадиеновый каучук
Является продуктом полимеризации бутадиена-1,3 ($CH_2=CH-CH=CH_2$). Это также реакция присоединения, которая не сопровождается выделением побочных веществ.
$n(CH_2=CH-CH=CH_2) \rightarrow (-CH_2-CH=CH-CH_2-)_n$
Это реакция полимеризации.

4) найлон
Найлон — это общее название группы синтетических полиамидов. Классический пример, найлон-6,6, получают реакцией поликонденсации двух мономеров: адипиновой кислоты (двухосновная кислота) и гексаметилендиамина (диамин). При взаимодействии карбоксильной группы ($ -COOH $) одного мономера и аминогруппы ($ -NH_2 $) другого образуется амидная связь и выделяется молекула воды.
$n \, HOOC-(CH_2)_4-COOH + n \, H_2N-(CH_2)_6-NH_2 \rightarrow [-CO-(CH_2)_4-CO-NH-(CH_2)_6-NH-]_n + 2n \, H_2O$
Поскольку реакция сопровождается выделением низкомолекулярного продукта (воды), это реакция поликонденсации.

Следовательно, из представленных веществ реакцией поликонденсации получают найлон.
Ответ: 4