Страница 15 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.

ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА

A) $\text{CH}_3\text{-CH}_3 + \text{Br}_2 \longrightarrow$

Б) $\text{CH}_3\text{-CH}_3 \xrightarrow{t, \text{кат.}}$

В) $\text{CH}_3\text{-CH}_3 + \text{O}_2 \longrightarrow$

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

1) $\text{CH}_2=\text{CH}_2 + \text{H}_2$

2) $\text{CH}_2\text{Br-CH}_2\text{Br} + \text{H}_2$

3) $\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

4) $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{Br} + \text{HBr}$

5) $\text{CO}_2 + \text{H}_2$

А) Взаимодействие этана ($CH_3—CH_3$) с бромом ($Br_2$) является реакцией галогенирования. Для алканов характерны реакции замещения, протекающие по свободно-радикальному механизму под действием света или при нагревании. В результате один атом водорода в молекуле этана замещается на атом брома, а второй атом брома из молекулы $Br_2$ соединяется с высвободившимся атомом водорода, образуя бромоводород ($HBr$).

Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$CH_3—CH_3 + Br_2 \xrightarrow{t^\circ \text{ или } h\nu} CH_3—CH_2Br + HBr$

Следовательно, продуктами реакции являются бромэтан и бромоводород. Этот набор продуктов соответствует варианту 4.

Ответ: 4

Б) Реакция разложения этана ($CH_3—CH_3$) при высокой температуре (t) и в присутствии катализатора (кат.) является реакцией дегидрирования. В этих условиях происходит отщепление молекулы водорода ($H_2$) от молекулы этана, что приводит к образованию непредельного углеводорода — этена (этилена), содержащего двойную связь.

Уравнение реакции дегидрирования этана:

$CH_3—CH_3 \xrightarrow{t^\circ, \text{ кат.}} CH_2=CH_2 + H_2$

Продуктами данной реакции являются этен и водород. Этот набор продуктов соответствует варианту 1.

Ответ: 1

В) Взаимодействие этана ($CH_3—CH_3$) с кислородом ($O_2$) представляет собой реакцию горения (полного окисления). При сгорании алканов в избытке кислорода всегда образуются два продукта: углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

Уравнение реакции полного сгорания этана:

$2CH_3—CH_3 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O$

Таким образом, продуктами реакции являются углекислый газ и вода. Этот набор продуктов соответствует варианту 3.

Ответ: 3

13. Алканы получили название «парафины» (от лат. parum affinis, что означает «мало сродства»). «Химические мертвецы» — так образно характеризовал эти углеводороды выдающийся химик-органик Н. Д. Зелинский. Как вы думаете, что послужило поводом для такого названия?

Названия «парафины» и «химические мертвецы» алканы получили из-за своей низкой химической активности, то есть слабой способности вступать в химические реакции с другими веществами при обычных условиях.

Решение:

1. Название «парафины» происходит от латинских слов parum affinis, что переводится как «мало сродства». Это название точно отражает основное химическое свойство алканов — их инертность. Они не реагируют с концентрированными кислотами (серной, азотной), щелочами, активными металлами и сильными окислителями (такими как перманганат калия) при комнатной температуре.

2. Образное выражение «химические мертвецы», использованное выдающимся химиком Н. Д. Зелинским, является яркой метафорой, подчеркивающей эту же химическую пассивность. Подобно тому, как мертвый организм не участвует в процессах жизнедеятельности, молекулы алканов «мертвы» для большинства типичных химических превращений, характерных для других классов органических соединений.

Причина такой низкой реакционной способности кроется в строении молекул алканов:

• Насыщенный характер: Алканы — это предельные (насыщенные) углеводороды. Все атомы углерода в их молекулах соединены между собой только одинарными связями. У них нет кратных (двойных или тройных) связей, которые являются реакционными центрами во многих органических реакциях.
• Прочность и низкая полярность связей: Молекулы алканов состоят из прочных ковалентных неполярных связей $C-C$ и слабополярных связей $C-H$. Эти связи являются сигма-связями ($σ$-связями), которые характеризуются высокой энергией разрыва. Для того чтобы разорвать такую прочную связь и заставить алкан вступить в реакцию, требуются очень жесткие условия, например, высокая температура или ультрафиолетовое облучение (как в реакциях радикального замещения).
• Отсутствие реакционных центров: Из-за низкой полярности связей в молекулах алканов нет участков с повышенной или пониженной электронной плотностью, которые могли бы атаковаться ионными реагентами (кислотами, основаниями, электрофилами или нуклеофилами).

Таким образом, именно химическая инертность, обусловленная особенностями строения (наличие только прочных, слабополярных $σ$-связей), послужила поводом для таких названий.

Ответ: Поводом для названий «парафины» (от лат. parum affinis — «мало сродства») и «химические мертвецы» послужила низкая химическая активность (инертность) алканов. Эта инертность объясняется их строением: они являются насыщенными углеводородами, в молекулах которых все связи ($C-C$ и $C-H$) являются прочными, слабополярными ковалентными $σ$-связями, которые трудно разорвать, и в них отсутствуют легко атакуемые реакционные центры.

14. Определите, какое количество теплоты выделится при сжигании 1 моль этана, если термохимическое уравнение реакции его горения

$2\text{C}_2\text{H}_6 + 7\text{O}_2 = 4\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} + 2845 \text{ кДж}$

Дано:

Количество вещества этана, $\nu(C_2H_6) = 1 \text{ моль}$

Термохимическое уравнение реакции горения этана:

$2C_2H_6 + 7O_2 = 4CO_2 + 6H_2O + 2845 \text{ кДж}$

Найти:

Количество теплоты, $Q$ - ?

Решение:

Термохимическое уравнение показывает, какое количество теплоты выделяется или поглощается в ходе реакции при сгорании определенного количества вещества, указанного коэффициентами в уравнении.

В данном уравнении $2C_2H_6 + 7O_2 = 4CO_2 + 6H_2O + 2845 \text{ кДж}$ указано, что при сгорании 2 моль этана ($C_2H_6$) выделяется 2845 кДж теплоты.

Чтобы найти количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 моль этана, необходимо составить пропорцию.

Пусть $Q_1$ - количество теплоты, выделяющееся при сгорании $\nu_1 = 2 \text{ моль}$ этана, $Q_1 = 2845 \text{ кДж}$.

Пусть $Q_2$ - искомое количество теплоты, выделяющееся при сгорании $\nu_2 = 1 \text{ моль}$ этана.

Составляем пропорцию:

$\frac{\nu_1}{\nu_2} = \frac{Q_1}{Q_2}$

$\frac{2 \text{ моль}}{1 \text{ моль}} = \frac{2845 \text{ кДж}}{Q_2}$

Выразим из пропорции $Q_2$:

$Q_2 = \frac{1 \text{ моль} \cdot 2845 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = 1422.5 \text{ кДж}$

Ответ: при сжигании 1 моль этана выделится 1422,5 кДж теплоты.

1. Молекулярная формула пентана

1) $C_3H_8$ 2) $C_7H_{14}$ 3) $C_5H_{12}$ 4) $C_7H_{16}$

Решение

Пентан относится к классу предельных углеводородов (алканов). Общая формула для гомологического ряда алканов: $C_nH_{2n+2}$, где $n$ — количество атомов углерода.

Приставка "пент-" в названии "пентан" означает, что в молекуле содержится 5 атомов углерода, то есть $n=5$.

Подставим значение $n=5$ в общую формулу алканов, чтобы найти количество атомов водорода:

Количество атомов H = $2n + 2 = 2 \cdot 5 + 2 = 10 + 2 = 12$.

Таким образом, молекулярная формула пентана — $C_5H_{12}$.

Среди предложенных вариантов ответов:

1. $C_3H_8$ — пропан
2. $C_7H_{14}$ — гептен или циклогептан
3. $C_5H_{12}$ — пентан
4. $C_7H_{16}$ — гептан

Правильный вариант — 3.

Ответ: 3) $C_5H_{12}$

2. Гомологом пропана не является

1) метан

2) этилен

3) этан

4) гексан

Решение

Гомологи — это вещества, принадлежащие к одному и тому же гомологическому ряду, то есть имеющие сходное строение и химические свойства, но отличающиеся по составу на одну или несколько групп $-CH_2-$.

Пропан — это представитель класса алканов (насыщенных углеводородов). Общая формула гомологического ряда алканов — $C_nH_{2n+2}$. Формула пропана — $C_3H_8$ (где n=3).

Чтобы найти вещество, которое не является гомологом пропана, нужно определить, какое из предложенных соединений не относится к классу алканов.

1) метан — это алкан с формулой $CH_4$ (n=1). Он принадлежит к тому же гомологическому ряду, что и пропан.

2) этилен (этен) — это представитель класса алкенов. Его формула $C_2H_4$. Общая формула алкенов — $C_nH_{2n}$. Поскольку этилен принадлежит к другому классу соединений, он не является гомологом пропана.

3) этан — это алкан с формулой $C_2H_6$ (n=2). Он является гомологом пропана.

4) гексан — это алкан с формулой $C_6H_{14}$ (n=6). Он является гомологом пропана.

Следовательно, этилен не является гомологом пропана.

Ответ: 2