Страница 140 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Альдегидом является вещество, формула которого

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

2) $\text{H--C}(=\text{O})\text{--CH}_3$

3) $\text{CH}_3\text{--CH}(\text{OH})\text{--CH}_3$

4) $\text{CH}_3\text{--C}(=\text{O})\text{--CH}_3$

Решение

Альдегиды — это класс органических соединений, которые содержат альдегидную функциональную группу $-CHO$. Эта группа состоит из карбонильной группы ($C=O$), в которой атом углерода связан с атомом водорода и углеводородным радикалом (или еще одним атомом водорода в случае простейшего альдегида — формальдегида). Общая формула альдегидов $R-CHO$.

Проанализируем каждое из предложенных веществ:

1) $CH_3-C(=O)-O-CH_3$. Это вещество относится к классу сложных эфиров. Его название — метилацетат. В его структуре присутствует сложноэфирная группа $-COO-$. Следовательно, это не альдегид.

2) $CH_3-CHO$. В задании формула изображена как атом углерода, связанный двойной связью с кислородом, одинарной — с водородом и одинарной — с метильной группой $-CH_3$. Это уксусный альдегид (этаналь). В его молекуле есть альдегидная группа $-CHO$, где атом углерода карбонильной группы связан с атомом водорода. Следовательно, это вещество является альдегидом.

3) $CH_3-CH(OH)-CH_3$. Это вещество является спиртом (пропанол-2), так как содержит гидроксильную группу $-OH$, связанную с атомом углерода. Следовательно, это не альдегид.

4) $CH_3-C(=O)-CH_3$. Это вещество относится к классу кетонов. Его название — ацетон (пропанон). В его молекуле карбонильная группа $C=O$ связана с двумя углеводородными радикалами (метильными группами). Поскольку у карбонильного атома углерода нет связи с атомом водорода, это не альдегид.

Таким образом, единственным альдегидом среди предложенных вариантов является вещество под номером 2.

Ответ: 2

2. Вещества, содержащие функциональную группу $-\text{NH}_2$, относятся к классу

1) спиртов

2) аминов

3) нитросоединений

4) простых эфиров

Решение:

В органической химии вещества классифицируют по наличию в их структуре определённых функциональных групп. Функциональная группа — это атом или группа атомов, определяющая характерные химические свойства целого класса соединений.

В данном вопросе указана функциональная группа $–NH_2$. Эта группа называется аминогруппой.

Рассмотрим классы веществ, предложенные в вариантах ответа, и определим их функциональные группы:

1) Спирты — это органические соединения, содержащие одну или несколько гидроксогрупп (гидроксильных групп) $–OH$, соединённых с углеводородным радикалом.

2) Амины — это органические производные аммиака ($NH_3$), в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на углеводородные радикалы. Функциональной группой, характерной для аминов (в частности, для первичных аминов), является аминогруппа $–NH_2$.

3) Нитросоединения — это класс соединений, содержащих нитрогруппу $–NO_2$.

4) Простые эфиры — это соединения, в которых два углеводородных радикала связаны через атом кислорода, образуя эфирную группу $R–O–R'$.

Таким образом, вещества, содержащие функциональную группу $–NH_2$, относятся к классу аминов.

Ответ: 2) аминов.

3. Изомерами являются вещества, формулы которых

1) $CH_3-CH_2-CH_2-OH$ и $CH_3-CH_2-CH_2-NH_2$

2) $NH_2-CH_2-CH_3$ и $CH_3-CH_2-NH_2$

3) $CH_3-NH-CH_3$ и $NO_2-CH_2-CH_3$

4) $CH_3-\begin{array}{c}\text{CH}\\ |\\ \text{NH}_2\end{array}-\text{CH}_3$ и $CH_3-CH_2-CH_2-NH_2$

Изомерами являются вещества, которые имеют одинаковую молекулярную формулу (одинаковый качественный и количественный состав), но разное строение молекул и, как следствие, разные свойства. Чтобы найти пару изомеров, необходимо определить молекулярную формулу для каждого вещества в предложенных парах и сравнить их.

Решение

1) $CH_3-CH_2-CH_2-OH$ и $CH_3-CH_2-CH_2-NH_2$

Первое вещество — пропанол-1. Его молекулярная формула $C_3H_8O$ (3 атома углерода, 3+2+2+1=8 атомов водорода, 1 атом кислорода).

Второе вещество — пропанамин-1. Его молекулярная формула $C_3H_9N$ (3 атома углерода, 3+2+2+2=9 атомов водорода, 1 атом азота).

Так как молекулярные формулы веществ различны, они не являются изомерами.

2) $NH_2-CH_2-CH_3$ и $CH_3-CH_2-NH_2$

Обе формулы представляют одно и то же вещество — этиламин. Молекула просто записана в разном порядке. Это не изомеры, а идентичные соединения.

3) $CH_3-NH-CH_3$ и $NO_2-CH_2-CH_3$

Первое вещество — диметиламин. Его молекулярная формула $C_2H_7N$ (2 атома углерода, 3+1+3=7 атомов водорода, 1 атом азота).

Второе вещество — нитроэтан. Его молекулярная формула $C_2H_5NO_2$ (2 атома углерода, 2+3=5 атомов водорода, 1 атом азота, 2 атома кислорода).

Молекулярные формулы веществ различны, следовательно, они не являются изомерами.

4) $CH_3-CH(NH_2)-CH_3$ и $CH_3-CH_2-CH_2-NH_2$

Первое вещество — пропанамин-2 (изопропиламин). Его молекулярная формула $C_3H_9N$ (3 атома углерода, 3+1+3+2=9 атомов водорода, 1 атом азота).

Второе вещество — пропанамин-1 (пропиламин). Его молекулярная формула также $C_3H_9N$ (3 атома углерода, 3+2+2+2=9 атомов водорода, 1 атом азота).

Поскольку оба вещества имеют одинаковую молекулярную формулу ($C_3H_9N$), но разное строение (различное положение аминогруппы $-NH_2$ в углеродной цепи), они являются структурными изомерами (конкретнее — изомерами положения). Следовательно, эта пара веществ является изомерами.

Ответ: 4

4. Муравьиная кислота взаимодействует с веществом, формула которого

1) $C_2H_5OH$

2) $NaNO_3$

3) $SO_3$

4) $C_2H_6$

Решение

Муравьиная кислота, химическая формула которой $HCOOH$, относится к классу карбоновых кислот. Чтобы определить, с каким из предложенных веществ она взаимодействует, необходимо проанализировать химические свойства муравьиной кислоты и каждого из веществ в списке. Карбоновые кислоты проявляют типичные кислотные свойства, а также вступают в специфические реакции, характерные для карбоксильной группы, например, в реакцию этерификации.

1) $C_2H_5OH$
Это этанол (этиловый спирт), представитель класса одноатомных спиртов. Одной из ключевых реакций для карбоновых кислот является реакция этерификации — взаимодействие со спиртами с образованием сложного эфира и воды. Реакция обычно протекает в присутствии катализатора, например, концентрированной серной кислоты.
Муравьиная кислота взаимодействует с этанолом:
$HCOOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons HCOOC_2H_5 + H_2O$
В результате реакции образуется этилформиат (этиловый эфир муравьиной кислоты) и вода. Следовательно, эта реакция возможна.

2) $NaNO_3$
Это нитрат натрия — соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HNO_3$). Муравьиная кислота является слабой кислотой. Согласно правилу, более слабая кислота не может вытеснить более сильную кислоту из её соли. Поэтому реакция ионного обмена между муравьиной кислотой и нитратом натрия не протекает.

3) $SO_3$
Это оксид серы(VI) — кислотный оксид. Вещества с одинаковыми (кислотными) свойствами, как правило, не реагируют друг с другом. Муравьиная кислота и оксид серы(VI) оба являются кислотными соединениями, поэтому взаимодействие между ними не происходит.

4) $C_2H_6$
Это этан — предельный углеводород (алкан). Алканы характеризуются низкой реакционной способностью. Они не вступают в реакции с кислотами, щелочами или окислителями при обычных условиях. Для них характерны реакции замещения по свободно-радикальному механизму, горение и крекинг. Взаимодействие с муравьиной кислотой для этана нехарактерно.

Таким образом, единственным веществом из предложенного списка, с которым реагирует муравьиная кислота, является этанол.
Ответ: 1) $C_2H_5OH$

5. Окислением спиртов можно получить

1) фенолы

2) сложные эфиры

3) простые эфиры

4) альдегиды

Решение

Окисление спиртов является важным методом получения карбонильных соединений (альдегидов и кетонов) и карбоновых кислот. Продукт реакции зависит от типа спирта (первичный, вторичный или третичный) и условий проведения реакции (сила окислителя).

• Первичные спирты ($R-CH_2OH$) при окислении в мягких условиях (например, с помощью оксида меди(II) $CuO$ при нагревании или пиридинийхлорхромата) образуют альдегиды ($R-CHO$). При действии сильных окислителей (например, $KMnO_4$ или $K_2Cr_2O_7$ в кислой среде) реакция идет дальше, и альдегид окисляется до карбоновой кислоты ($R-COOH$).

  Пример реакции получения альдегида:

  $CH_3-CH_2-OH + [O] \rightarrow CH_3-CHO + H_2O$

• Вторичные спирты ($R_1-CH(OH)-R_2$) окисляются до кетонов ($R_1-C(O)-R_2$). Кетоны устойчивы к дальнейшему окислению в мягких условиях.

• Третичные спирты ($R_1R_2R_3C-OH$) не содержат атома водорода у углерода, связанного с гидроксильной группой, поэтому они устойчивы к окислению в обычных условиях.

Проанализируем предложенные варианты:

1) Фенолы – это класс соединений, в которых гидроксильная группа связана с ароматическим ядром. Их не получают окислением спиртов.

2) Сложные эфиры – продукты реакции этерификации (взаимодействия спиртов с кислотами). Их нельзя получить прямым окислением спирта.

3) Простые эфиры – продукты межмолекулярной дегидратации спиртов (отщепления молекулы воды от двух молекул спирта). Это не реакция окисления.

4) Альдегиды – как было показано выше, альдегиды можно получить при окислении первичных спиртов.

Следовательно, из перечисленных соединений окислением спиртов можно получить альдегиды.

Ответ: 4) альдегиды.

6. Основой мыла является

1) фенолят калия

2) пальмитат натрия

3) бензоат кальция

4) бутират натрия

Решение

Мыла с химической точки зрения представляют собой растворимые соли высших карбоновых (жирных) кислот. Чаще всего это натриевые (для твёрдых мыл) или калиевые (для жидких мыл) соли. Молекула мыла имеет амфифильное строение: длинный неполярный углеводородный "хвост" (гидрофобный) и полярная карбоксильная "голова" (гидрофильная). Это строение и определяет моющие свойства мыла. Проанализируем предложенные варианты.

1) фенолят калия
Фенолят калия ($C_6H_5OK$) — это соль, образованная фенолом и сильным основанием (гидроксидом калия). Фенол ($C_6H_5OH$) является ароматическим спиртом, а не высшей карбоновой кислотой. Следовательно, его соль не может быть основой мыла.
Ответ: не является основой мыла.

2) пальмитат натрия
Пальмитат натрия ($C_{15}H_{31}COONa$) — это натриевая соль пальмитиновой кислоты ($C_{15}H_{31}COOH$). Пальмитиновая кислота является высшей насыщенной карбоновой кислотой с 16 атомами углерода в цепи. Пальмитат натрия — типичный компонент твёрдого мыла, полностью соответствующий определению.
Ответ: является основой мыла.

3) бензоат кальция
Бензоат кальция ($(C_6H_5COO)_2Ca$) — это соль бензойной кислоты ($C_6H_5COOH$). Бензойная кислота является ароматической, а не высшей жирной кислотой. Кроме того, соли кальция и магния высших жирных кислот нерастворимы в воде (именно из-за них образуется налёт в жёсткой воде) и не обладают моющими свойствами.
Ответ: не является основой мыла.

4) бутират натрия
Бутират натрия ($CH_3CH_2CH_2COONa$) — это натриевая соль масляной (бутановой) кислоты ($C_3H_7COOH$). Масляная кислота относится к низшим карбоновым кислотам, так как имеет короткую углеводородную цепь. Для проявления моющих свойств необходима длинная цепь (обычно более 10-12 атомов углерода).
Ответ: не является основой мыла.

Исходя из анализа, основой мыла является только пальмитат натрия.

Ответ: 2