Страница 120 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. Верны ли утверждения?

А. Молекулярная масса макромолекул поликонденсационного полимера меньше суммарной массы молекул мономеров.

Б. Фенолформальдегидную смолу получают реакцией полимеризации.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

А. Молекулярная масса макромолекул поликонденсационного полимера меньше суммарной массы молекул мономеров.

Реакция поликонденсации представляет собой процесс синтеза полимеров, который, в отличие от полимеризации, сопровождается выделением низкомолекулярных побочных продуктов (например, воды $H_2O$, аммиака $NH_3$, хлороводорода $HCl$). Согласно закону сохранения массы, масса исходных веществ (мономеров) равна сумме масс продуктов реакции (полимера и побочного продукта).
$m_{мономеров} = m_{полимера} + m_{побочного \space продукта}$
Поскольку масса побочного продукта является величиной положительной ($m_{побочного \space продукта} > 0$), то масса образовавшегося полимера неизбежно будет меньше суммарной массы исходных мономеров.
Ответ: утверждение верно.

Б. Фенолформальдегидную смолу получают реакцией полимеризации.

Фенолформальдегидная смола образуется в результате реакции между фенолом ($C_6H_5OH$) и формальдегидом ($CH_2O$). Этот процесс является классическим примером реакции поликонденсации. В ходе реакции происходит отщепление молекулы воды при образовании связи между мономерными звеньями. Общая схема реакции выглядит следующим образом:
$n C_6H_5OH + n CH_2O \rightarrow [-C_6H_3(OH)-CH_2-]_n + n H_2O$
Реакция полимеризации, в свою очередь, протекает без выделения побочных продуктов. Таким образом, получение фенолформальдегидной смолы — это процесс поликонденсации, а не полимеризации.
Ответ: утверждение неверно.

Таким образом, из двух утверждений верным является только утверждение А. Это соответствует варианту ответа 1.
Ответ: 1

8. Укажите среднюю относительную молекулярную массу полистирола со степенью полимеризации 1000.

1) 104 000

2) 105 000

3) 100 000

4) 99 000

Дано:

Полимер — полистирол

Средняя степень полимеризации, $n = 1000$

Найти:

Среднюю относительную молекулярную массу полистирола — $\bar{M_r}$

Решение:

Средняя относительная молекулярная масса полимера ($\bar{M_r}$) определяется как произведение относительной молекулярной массы его мономерного звена ($M_r(\text{звена})$) на среднюю степень полимеризации ($n$).

Формула для расчета: $\bar{M_r} = n \cdot M_r(\text{звена})$

1. Сначала определим химическую формулу мономерного звена полистирола. Полистирол получают полимеризацией стирола (винилбензола). Формула стирола — $C_6H_5-CH=CH_2$. Его брутто-формула — $C_8H_8$. Структурное звено в полимере имеет ту же формулу.

2. Теперь рассчитаем относительную молекулярную массу мономерного звена ($C_8H_8$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$.
$M_r(C_8H_8) = 8 \cdot Ar(C) + 8 \cdot Ar(H) = 8 \cdot 12 + 8 \cdot 1 = 96 + 8 = 104$

3. Подставим найденные значения в исходную формулу для расчета средней относительной молекулярной массы полистирола:
$\bar{M_r} = 1000 \cdot 104 = 104\ 000$

Полученное значение соответствует варианту ответа 1).

Ответ: 104 000.

9. Укажите характеристики полиэтилена.

1) непредельный углеводород

2) малоактивное вещество

3) при нагревании размягчается

4) вступает в реакцию «серебряного зеркала»

5) обесцвечивает раствор перманганата калия

1) непредельный углеводород

Полиэтилен получают полимеризацией этилена ($CH_2=CH_2$). В процессе реакции двойная связь мономера разрывается для образования полимерной цепи $(-CH_2-CH_2-)_n$, состоящей только из одинарных $C-C$ связей. Таким образом, полиэтилен является предельным (насыщенным) углеводородом.
Ответ: не является характеристикой полиэтилена.

2) малоактивное вещество

Наличие в макромолекулах полиэтилена только прочных одинарных связей $C-C$ и $C-H$ обусловливает его химическую инертность, подобную алканам. Он устойчив к действию разбавленных кислот, щелочей и окислителей, что является одним из его ключевых свойств.
Ответ: является характеристикой полиэтилена.

3) при нагревании размягчается

Полиэтилен — это классический пример термопластичного полимера. Термопласты обратимо размягчаются при нагревании и затвердевают при охлаждении. Это свойство позволяет легко формовать из него различные изделия.
Ответ: является характеристикой полиэтилена.

4) вступает в реакцию «серебряного зеркала»

Реакция «серебряного зеркала» — это качественный тест на альдегидную группу ($–CHO$). В структуре полиэтилена $(-CH_2-CH_2-)_n$ такие функциональные группы отсутствуют, поэтому он не дает положительной реакции.
Ответ: не является характеристикой полиэтилена.

5) обесцвечивает раствор перманганата калия

Обесцвечивание раствора $KMnO_4$ (реакция Вагнера) используется для обнаружения непредельных (кратных) связей. Полиэтилен является насыщенным полимером, не содержит двойных или тройных связей в основной цепи и поэтому не вступает в эту реакцию.
Ответ: не является характеристикой полиэтилена.

Тестовое задание на соответствие

10. Установите соответствие между типом волокна и его названием.

ТИП ВОЛОКНА

А) природное

Б) искусственное

В) синтетическое

НАЗВАНИЕ ВОЛОКНА

1) лавсан

2) ацетатное

3) хлопок

4) нейлон

Для установления соответствия необходимо классифицировать каждое названное волокно по типу его происхождения. Волокна делятся на три основные группы: природные (существующие в природе, например, хлопок, шерсть), искусственные (получаемые химической обработкой природных полимеров, например, целлюлозы) и синтетические (получаемые путем химического синтеза из низкомолекулярных веществ).

Решение

А) природное
Природные волокна имеют естественное происхождение (растительное, животное или минеральное). Из перечисленных вариантов только хлопок является природным волокном. Хлопок — это волокно растительного происхождения, которое получают из коробочек хлопчатника. Остальные волокна производятся промышленным путем.
Ответ: 3

Б) искусственное
Искусственные волокна получают путём химической модификации природных полимеров. Ацетатное волокно производят из целлюлозы (природный полимер), которую обрабатывают уксусным ангидридом. Поскольку исходное сырьё природное, а само волокно формируется в результате химической переработки, оно классифицируется как искусственное.
Ответ: 2

В) синтетическое
Синтетические волокна получают в результате реакций полимеризации или поликонденсации из низкомолекулярных веществ (мономеров), как правило, продуктов переработки нефти и газа. И лавсан (полиэфирное волокно), и нейлон (полиамидное волокно) являются продуктами такого химического синтеза. Следовательно, оба волокна являются синтетическими.
Ответ: 1, 4

Задания с развёрнутым ответом

11. Кевлар — самое прочное органическое волокно. Материал для изготовления пуленепробиваемых жилетов, жёстких конструкции крыльев самолётов, курток фехтовальщиков, защитных костюмов участников шоссейных мотоциклетных гонок, хорды в автомобильных шинах.

Мономерами для получения кевлара являются вещества, формулы которых

$\text{H}_2\text{N}-\text{C}_6\text{H}_4-\text{NH}_2$ и $\text{HOOC}-\text{C}_6\text{H}_4-\text{COOH}$

Напишите структурную формулу кевлара.

Решение

Кевлар — это синтетическое волокно, относящееся к классу арамидов (ароматических полиамидов). Его получают методом поликонденсации двух мономеров, указанных в условии: терефталевой кислоты (бензол-1,4-дикарбоновой кислоты) и p-фенилендиамина (1,4-диаминобензола).

Реакция поликонденсации протекает между карбоксильной группой ($–COOH$) одного мономера и аминогруппой ($–NH_2$) другого. При взаимодействии этих групп отщепляется молекула воды ($H_2O$) и образуется прочная амидная связь ($–CO–NH–$).

Так как оба исходных вещества (мономеры) являются бифункциональными, то есть содержат по две одинаковые функциональные группы на противоположных концах молекулы (в пара-положениях бензольного кольца), они способны многократно реагировать друг с другом, образуя длинные линейные полимерные цепи.

Схематически уравнение реакции получения кевлара можно записать так:

$n \ HOOC-\text{C}_6\text{H}_4-COOH + n \ H_2N-\text{C}_6\text{H}_4-NH_2 \rightarrow [-CO-\text{C}_6\text{H}_4-CO-NH-\text{C}_6\text{H}_4-NH-]_n + 2n \ H_2O$

Структурная формула кевлара представляет собой многократно повторяющееся элементарное звено, состоящее из остатков двух мономеров, соединенных амидной связью.

Ответ:

Структурная формула кевлара (повторяющееся звено полимера):

$[-\text{CO}-\text{C}_6\text{H}_4-\text{CO}-\text{NH}-\text{C}_6\text{H}_4-\text{NH}-]_n$

где $–\text{C}_6\text{H}_4–$ обозначает бензольное кольцо с заместителями в пара-положении (1,4).