Страница 122 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Этилен (этен) относится к углеводородам, общая формула которых

1) $C_nH_{2n+2}$

2) $C_nH_{2n}$

3) $C_nH_{2n-2}$

4) $C_nH_{2n-6}$

Решение

Этилен (систематическое название — этен) — это углеводород с химической формулой $C_2H_4$. Чтобы определить общую формулу для его гомологического ряда, необходимо установить класс этого соединения.

Суффикс "-ен" в названии "этен" указывает на принадлежность к классу алкенов. Алкены — это непредельные углеводороды, которые содержат в своей молекуле одну двойную связь между атомами углерода ($C=C$).

Общая формула гомологического ряда алкенов с одной двойной связью и нециклической структурой имеет вид $C_nH_{2n}$, где $n \geq 2$.

Мы можем проверить это, подставив в общую формулу число атомов углерода в этилене ($n=2$):$C_2H_{2 \times 2} = C_2H_4$.Полученная формула совпадает с химической формулой этилена.

Теперь сравним с предложенными вариантами:

1) $C_nH_{2n+2}$ — это общая формула для алканов (предельных углеводородов).

2) $C_nH_{2n}$ — это общая формула для алкенов (к которым относится этилен) и циклоалканов.

3) $C_nH_{2n-2}$ — это общая формула для алкинов (с тройной связью) или диенов (с двумя двойными связями).

4) $C_nH_{2n-6}$ — это общая формула для аренов (ароматических углеводородов, например, гомологов бензола).

Следовательно, этилен относится к углеводородам, общая формула которых $C_nH_{2n}$.

Ответ: 2.

2. К гомологам пропина относится

1) пропан

2) пропен

3) этин

4) пропадиен

Решение

Гомологи – это органические соединения, которые принадлежат к одному и тому же классу, имеют сходное химическое строение и свойства, но отличаются друг от друга по составу на одну или несколько групп $-CH_2-$ (метиленовых групп).

Пропин (молекулярная формула $C_3H_4$) относится к классу алкинов – углеводородов с одной тройной связью. Общая формула гомологического ряда алкинов: $C_n H_{2n-2}$. Чтобы найти гомолог пропина, нужно найти другое соединение, которое также является алкином.

Рассмотрим предложенные варианты:

1. Пропан ($C_3H_8$) – представитель класса алканов (общая формула $C_n H_{2n+2}$). Не является гомологом пропина.

2. Пропен ($C_3H_6$) – представитель класса алкенов (общая формула $C_n H_{2n}$). Не является гомологом пропина.

3. Этин ($C_2H_2$) – представитель класса алкинов (общая формула $C_n H_{2n-2}$). Он принадлежит к тому же гомологическому ряду, что и пропин. Пропин ($C_3H_4$) и этин ($C_2H_2$) отличаются по составу на группу $-CH_2-$. Следовательно, этин является гомологом пропина.

4. Пропадиен ($C_3H_4$) – представитель класса алкадиенов (углеводородов с двумя двойными связями). Хотя он имеет такую же молекулярную формулу, как пропин, он относится к другому классу соединений и является межклассовым изомером пропина, а не гомологом.

Таким образом, единственным гомологом пропина из списка является этин.

Ответ: 3) этин.

3. Укажите формулу изомера бутена-1.

1) $CH_3-\underset{CH_3}{|}CH-CH_3$

2) $CH \equiv C-CH_2-CH_3$

3) $CH_3-CH=CH-CH_3$

4) $CH_2=CH-CH_3$

Решение

Изомеры — это соединения, имеющие одинаковую молекулярную формулу (т.е. одинаковый качественный и количественный состав), но разное химическое строение и, как следствие, разные свойства. Задачей является нахождение изомера бутена-1 среди предложенных вариантов.

Сначала определим молекулярную формулу бутена-1. Название "бутен-1" означает, что это алкен (суффикс "-ен") с четырьмя атомами углерода (корень "бут-"), в котором двойная связь начинается у первого атома углерода (цифра "-1").

Структурная формула бутена-1: $CH_2=CH-CH_2-CH_3$.

Подсчитаем атомы: 4 атома углерода (C) и 2+1+2+3 = 8 атомов водорода (H). Молекулярная формула бутена-1 — $C_4H_8$.

Теперь необходимо проанализировать каждый из предложенных вариантов, чтобы найти соединение с такой же молекулярной формулой $C_4H_8$, но с другой структурой.

1) $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$

Это 2-метилпропан (изобутан), представитель класса алканов. Его молекулярная формула — $C_4H_{10}$. Поскольку молекулярная формула отличается от $C_4H_8$, это не изомер бутена-1.

2) $CH \equiv C-CH_2-CH_3$

Это бутин-1, представитель класса алкинов. Его молекулярная формула — $C_4H_6$. Поскольку молекулярная формула отличается от $C_4H_8$, это не изомер бутена-1.

3) $CH_3-CH=CH-CH_3$

Это бутен-2, представитель класса алкенов. Его молекулярная формула — $C_4H_8$. Молекулярная формула совпадает с формулой бутена-1 ($C_4H_8$), но структура отличается положением двойной связи (между вторым и третьим атомами углерода). Следовательно, бутен-2 является изомером бутена-1.

4) $CH_2=CH-CH_3$

Это пропен, представитель класса алкенов. Его молекулярная формула — $C_3H_6$. Молекулярная формула отличается от $C_4H_8$ (другое количество атомов углерода). Это не изомер бутена-1.

Таким образом, единственная формула, представляющая изомер бутена-1, находится под номером 3.

Ответ: 3) $CH_3-CH=CH-CH_3$

4. От ацетилена (этина) этилен отличается

1) числом атомов углерода в молекулах

2) кратностью межъуглеродной связи в молекулах

3) агрегатным состоянием

4) цветом

Для того чтобы определить, чем этилен отличается от ацетилена (этина), необходимо сравнить их строение и физические свойства.

Ацетилен, или этин, относится к классу алкинов. Его химическая формула — $C_2H_2$, а структурная формула показывает наличие тройной связи между атомами углерода: $H-C \equiv C-H$.

Этилен, или этен, относится к классу алкенов. Его химическая формула — $C_2H_4$, а структурная формула показывает наличие двойной связи между атомами углерода: $H_2C=CH_2$.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов отличий:

1) числом атомов углерода в молекулах

Как видно из химических формул, и молекула ацетилена ($C_2H_2$), и молекула этилена ($C_2H_4$) содержат по два атома углерода. Следовательно, по этому признаку они не отличаются.

2) кратностью межуглеродной связи в молекулах

Кратность связи — это число химических связей между двумя атомами. В молекуле ацетилена между атомами углерода находится тройная связь (кратность равна 3). В молекуле этилена между атомами углерода — двойная связь (кратность равна 2). Таким образом, этилен и ацетилен отличаются кратностью межуглеродной связи. Это утверждение верно.

3) агрегатным состоянием

При нормальных условиях (н.у.) и ацетилен, и этилен являются газами. Их агрегатные состояния одинаковы.

4) цветом

И ацетилен, и этилен в чистом виде являются бесцветными газами.

Таким образом, единственное правильное отличие из перечисленных — это кратность межуглеродной связи.

Ответ: 2

5. Верны ли утверждения?

А. Для алкенов возможна структурная и пространственная изомерия.

Б. Обесцвечивание бромной воды — одна из качественных реакций на непредельные углеводороды.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Для выбора правильного ответа проанализируем каждое из предложенных утверждений.

А. Для алкенов возможна структурная и пространственная изомерия.

Данное утверждение является верным. Алкены — это класс углеводородов, для которых характерны различные виды изомерии.
Структурная изомерия для алкенов бывает нескольких типов:
1) Изомерия углеродного скелета, которая возможна для алкенов, содержащих 4 и более атомов углерода. Например, для $C_4H_8$ существуют бутен-1 и его изомер 2-метилпропен (изобутилен).
2) Изомерия положения двойной связи, также возможная начиная с бутена. Например, бутен-1 ($CH_2=CH-CH_2-CH_3$) и бутен-2 ($CH_3-CH=CH-CH_3$).
3) Межклассовая изомерия с циклоалканами. Алкены и циклоалканы имеют общую формулу $C_nH_{2n}$. Например, пропен ($C_3H_6$) является изомером циклопропана.
Пространственная изомерия (стереоизомерия) также характерна для алкенов. В частности, это геометрическая (или цис-транс) изомерия. Она возникает из-за того, что свободное вращение атомов вокруг двойной связи $C=C$ невозможно. Для существования цис-транс-изомеров необходимо, чтобы у каждого атома углерода при двойной связи были разные заместители. Например, бутен-2 существует в виде двух изомеров: цис-бутен-2 и транс-бутен-2.
Таким образом, утверждение А полностью верно.

Б. Обесцвечивание бромной воды — одна из качественных реакций на непредельные углеводороды.

Это утверждение также является верным. Непредельные углеводороды (к которым относятся и алкены) содержат в своих молекулах кратные (двойные или тройные) связи. Эти связи способны разрываться в реакциях присоединения.
Бромная вода представляет собой водный раствор брома ($Br_2$) и имеет характерный желто-бурый цвет. Когда непредельный углеводород вступает в реакцию с бромной водой, происходит присоединение атомов брома по месту кратной связи.
Пример реакции для этилена:
$CH_2=CH_2$ (этилен, бесцветный газ) + $Br_2$ (бром, бурый) $ \rightarrow CH_2Br-CH_2Br$ (1,2-дибромэтан, бесцветная жидкость)
В ходе реакции окрашенный бром расходуется, и раствор обесцвечивается. Это изменение цвета является наглядным доказательством наличия в веществе кратной связи, поэтому данная реакция является качественной на непредельные углеводороды.
Таким образом, утверждение Б верно.

Так как оба утверждения, А и Б, верны, правильный вариант ответа — 3.

Ответ: 3