Страница 21 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. Укажите свойство, характерное для гексана.

1) растворим в воде

2) летуч

3) не имеет запаха

4) имеет плотность больше, чем у воды

Решение

Проанализируем каждое из предложенных свойств применительно к гексану. Гексан ($C_6H_{14}$) — это насыщенный углеводород (алкан), который при нормальных условиях представляет собой бесцветную жидкость.

1) растворим в воде

Молекулы гексана являются неполярными, в то время как молекулы воды ($H_2O$) — полярные. Согласно общему правилу "подобное растворяется в подобном", неполярные вещества, к которым относится гексан, очень плохо растворяются в полярных растворителях, таких как вода. Таким образом, это утверждение неверно.

2) летуч

Летучесть — это способность вещества легко испаряться. Гексан имеет достаточно низкую температуру кипения (около $69^\circ C$) и слабые межмолекулярные взаимодействия (силы Ван-дер-Ваальса). Это приводит к тому, что гексан легко испаряется даже при комнатной температуре, то есть является летучей жидкостью. Это утверждение верно.

3) не имеет запаха

Гексан обладает характерным, хотя и несильным, запахом, напоминающим запах бензина. Следовательно, утверждение, что гексан не имеет запаха, является неверным.

4) имеет плотность больше, чем у воды

Плотность гексана составляет примерно $0,655 \text{ г/см}^3$ (при $20^\circ C$), в то время как плотность воды — около $1,0 \text{ г/см}^3$. Поскольку плотность гексана меньше плотности воды, он будет плавать на её поверхности. Следовательно, это утверждение неверно.

Таким образом, единственное верное свойство гексана из перечисленных — это его летучесть.

Ответ: 2.

7. Для полного сгорания 10 л пропана необходим воздух объёмом (н. у.)

1) 50 л

2) 100 л

3) 250 л

4) 300 л

Дано:
Объём пропана $V(C_3H_8) = 10$ л
Условия: нормальные (н. у.)

Найти:
Объём воздуха $V(\text{воздуха})$ — ?

Решение:
1. Сначала составим уравнение реакции полного сгорания пропана ($C_3H_8$). При полном сгорании углеводородов образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).
$C_3H_8 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$
Уравняем реакцию, расставив стехиометрические коэффициенты:
$C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$

2. Согласно закону объёмных отношений (закон Гей-Люссака), для газов, участвующих в реакции, отношение их объёмов равно отношению их коэффициентов в уравнении реакции (при одинаковых температуре и давлении). Условия задачи — нормальные, поэтому закон применим.
Из уравнения реакции следует, что на 1 объём пропана требуется 5 объёмов кислорода.
$\frac{V(C_3H_8)}{1} = \frac{V(O_2)}{5}$

3. Рассчитаем объём кислорода ($O_2$), необходимый для полного сгорания 10 л пропана.
$V(O_2) = 5 \cdot V(C_3H_8) = 5 \cdot 10 \text{ л} = 50 \text{ л}$

4. Воздух — это газовая смесь, в которой объёмная доля кислорода ($\phi(O_2)$) составляет приблизительно 21%. В расчетных задачах часто используется приближенное значение 20% (то есть 1/5 часть).
Чтобы найти объём воздуха, необходимый для реакции, нужно объём чистого кислорода разделить на его объёмную долю в воздухе.
$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)}$
Воспользуемся приближенным значением $\phi(O_2) = 20\% = 0.2$:
$V(\text{воздуха}) = \frac{50 \text{ л}}{0.2} = 250 \text{ л}$
Этот результат совпадает с одним из предложенных вариантов ответа.

Ответ: 250 л.

8. Укажите формулы веществ А и В в схеме $C \xleftarrow{A} CH_4 \xrightarrow{B} CH_3Br$.

1) $H_2$ и $HBr$

2) $H_2$ и $Br_2$

3) $H_2O$ и $HBr$

4) $H_2$ и $NaBr$

Решение

Для определения веществ А и В необходимо проанализировать две реакции, представленные в схеме: получение углерода из метана и получение бромметана из метана.

1. Превращение $CH_4 \rightarrow C$ (с образованием вещества A)

Реакция получения чистого углерода ($C$) из метана ($CH_4$) является реакцией термического разложения (пиролиза) метана. При высокой температуре (свыше 1000°C) метан разлагается на простые вещества: углерод (сажу) и водород. Уравнение этой реакции:

$CH_4 \xrightarrow{t} C + 2H_2$

Из уравнения следует, что вещество А, которое образуется вместе с углеродом, — это водород ($H_2$).

2. Превращение $CH_4 \rightarrow CH_3Br$ (с участием вещества B)

Эта реакция показывает превращение метана ($CH_4$) в бромметан ($CH_3Br$). Это реакция галогенирования, которая является типичной реакцией замещения для алканов. Один атом водорода в молекуле метана замещается на атом брома. Для этого метан должен прореагировать с молекулярным бромом ($Br_2$). Реакция протекает по свободно-радикальному механизму, обычно при УФ-облучении или нагревании.

$CH_4 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Br + HBr$

Следовательно, вещество В, необходимое для этого превращения, — это бром ($Br_2$).

Таким образом, вещество А — это $H_2$, а вещество В — это $Br_2$. Эта пара соответствует варианту ответа 2.

Ответ: 2

9. Верны ли утверждения?

А. Для органических соединений характерны явления изомерии и гомологии.

Б. Алканы — это предельные углеводороды с открытыми углеродными цепями.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

А. Для органических соединений характерны явления изомерии и гомологии.

Это утверждение является верным. Рассмотрим оба явления. Изомерия – это явление, при котором существуют вещества (изомеры), имеющие одинаковую молекулярную формулу, но различное химическое строение и, как следствие, разные физические и химические свойства. Изомерия – одна из важнейших причин многообразия органических соединений. Например, молекулярной формуле $C_4H_{10}$ соответствуют два разных вещества: н-бутан (линейная цепь) и изобутан (разветвленная цепь). Гомология – это явление существования рядов соединений (гомологических рядов), которые имеют сходное строение и химические свойства, но отличаются друг от друга на одну или несколько групп $-CH_2-$ (гомологическая разность). Соединения одного ряда называются гомологами. Классическим примером является гомологический ряд алканов: метан ($CH_4$), этан ($C_2H_6$), пропан ($C_3H_8$) и так далее. Таким образом, утверждение А полностью корректно.

Б. Алканы — это предельные углеводороды с открытыми углеродными цепями.

Это утверждение также является верным. Разберем определение по частям: Предельные (или насыщенные) углеводороды – это углеводороды, в молекулах которых атомы углерода соединены между собой только одинарными связями, и каждый атом углерода связан с максимально возможным числом атомов водорода. Общая формула таких соединений с открытой цепью – $C_nH_{2n+2}$. С открытыми углеродными цепями (ациклические) – эта часть определения указывает на то, что атомы углерода в молекуле не замыкаются в цикл. Это отличает алканы от другого класса предельных углеводородов – циклоалканов, у которых есть циклическая структура. Следовательно, данное определение точно характеризует класс алканов. Утверждение Б верно.

Поскольку верны оба утверждения, правильным является вариант ответа 3.

Ответ: 3

10. Основной природный источник этана — это

1) уголь

2) кальцит

3) нефть

4) природный газ

Решение

Для определения основного природного источника этана (химическая формула $C_2H_6$) необходимо проанализировать состав каждого из предложенных вариантов. Этан — это органическое соединение класса алканов, которое является вторым по распространённости компонентом природных горючих газов после метана.

1) уголь Уголь — это твёрдое ископаемое топливо, состоящее преимущественно из углерода. Хотя при его переработке (например, газификации или коксовании) могут образовываться газообразные углеводороды, включая этан, он не считается основным природным источником этого газа.

2) кальцит Кальцит — это минерал, представляющий собой неорганическое соединение, карбонат кальция ($CaCO_3$). Он не является органическим веществом и не содержит углеводородов, поэтому не может служить источником этана.

3) нефть Нефть — это жидкая смесь разнообразных углеводородов. Этан содержится в попутном нефтяном газе, который растворен в нефти или находится в "шапках" нефтяных месторождений. Также этан получают как побочный продукт при переработке нефти. Однако по сравнению с природным газом, нефть является менее значимым источником этана.

4) природный газ Природный газ — это смесь газообразных углеводородов. Его основной компонент — метан ($CH_4$), составляющий от 70 до 98% объёма. Этан ($C_2H_6$) является вторым по важности и содержанию компонентом, его доля может составлять от 1% до 10% и даже больше, в зависимости от месторождения. Именно из природного газа этан извлекают в промышленных масштабах для дальнейшего использования, в основном для производства этилена.

Таким образом, анализ показывает, что природный газ является основным природным источником этана.

Ответ: 4) природный газ.

11. Бензин — смесь углеводородов различного строения, представляющая собой горючую, летучую жидкость.

Выберите утверждения, характеризующие бензин.

1) Для удаления жирных пятен с одежды в домашних условиях можно воспользоваться бензином.

2) При использовании в условиях Крайнего Севера в бензин добавляют специальные присадки.

3) При определённых концентрациях паров бензина в воздухе образуются взрывчатые смеси.

4) Бензин кипит в температурном интервале $20-200^\circ\text{C}$.

5) Как правило, выход бензина не превышает $20\%$ от массы переработанной нефти.

1) Для удаления жирных пятен с одежды в домашних условиях можно воспользоваться бензином.
Бензин является смесью неполярных углеводородов. Жиры также имеют неполярную природу. Согласно принципу "подобное растворяется в подобном", неполярные растворители, такие как бензин, хорошо растворяют неполярные вещества, включая жиры. Поэтому бензин (специально очищенный, например, бензин-калоша) действительно можно использовать для удаления жирных пятен. Однако следует соблюдать крайнюю осторожность из-за его токсичности и высокой пожароопасности.
Ответ: верно.

2) При использовании в условиях Крайнего Севера в бензин добавляют специальные присадки.
В условиях низких температур Крайнего Севера изменяются физические свойства топлива. Для обеспечения надежного запуска и работы двигателя необходимо использовать зимние или арктические сорта бензина. В их состав вводят специальные присадки, которые улучшают низкотемпературные свойства: повышают летучесть (испаряемость) для облегчения холодного пуска и предотвращают замерзание воды, которая может присутствовать в топливной системе (противообледенительные присадки).
Ответ: верно.

3) При определённых концентрациях паров бензина в воздухе образуются взрывчатые смеси.
Бензин – летучая жидкость. Его пары, смешиваясь с кислородом воздуха, могут образовывать горючую и взрывчатую смесь. Взрыв возможен только в определенном диапазоне концентраций паров бензина в воздухе, который называется концентрационными пределами воспламенения (для паров бензина это примерно от 1,4 % до 7,6 % по объему). При наличии источника зажигания (искра, открытое пламя) такая смесь взрывается.
Ответ: верно.

4) Бензин кипит в температурном интервале 20—200 °С.
Так как бензин является смесью углеводородов с разным числом атомов углерода в молекуле (от $C_5$ до $C_{12}$), он не имеет одной точки кипения, а выкипает в определенном температурном интервале. Начало кипения (испарение самых легких фракций) начинается при температуре около 30–40 °C, а конец кипения (испарение тяжелых фракций) достигает 200–210 °C. Указанный интервал 20–200 °C в целом корректно описывает температурный диапазон кипения бензиновых фракций.
Ответ: верно.

5) Как правило, выход бензина не превышает 20 % от массы переработанной нефти.
Это утверждение было верно для ранних этапов нефтепереработки, когда использовалась только прямая перегонка нефти. Выход бензина прямой гонки действительно составляет 15–20 %. Однако современные нефтеперерабатывающие заводы используют вторичные процессы, такие как каталитический крекинг, риформинг, гидрокрекинг, которые позволяют перерабатывать тяжелые нефтяные фракции в высококачественные компоненты бензина. Благодаря этим процессам суммарный выход бензина от массы переработанной нефти значительно выше и может достигать 40–70 % и более. Следовательно, в современных условиях это утверждение неверно.
Ответ: неверно.