Страница 4 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Органическая химия — это химия соединений

1) азота

2) углерода

3) кислорода

4) водорода

Органическая химия — это раздел химии, который изучает структуру, свойства, методы синтеза и реакции соединений углерода. Исторически считалось, что органические вещества могут быть получены только живыми организмами, отсюда и название «органические». Однако в 1828 году Фридрих Вёлер синтезировал мочевину (органическое соединение) из неорганического цианата аммония, опровергнув теорию витализма и положив начало современной органической химии.

Ключевым элементом для органической химии является углерод ($C$). Его уникальная способность образовывать прочные ковалентные связи с другими атомами углерода (создавая длинные цепи и кольца) и с атомами других элементов (водорода, кислорода, азота, галогенов и др.) лежит в основе огромного разнообразия органических молекул.

Рассмотрим предложенные варианты:
1) Азот ($N$) входит в состав многих важных классов органических соединений (например, аминов, аминокислот, белков, нуклеиновых кислот), но не является основным элементом для всех органических веществ.
3) Кислород ($O$) также очень распространен в органических молекулах (спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, углеводы), но его наличие не является определяющим признаком органического соединения.
4) Водород ($H$) присутствует почти во всех органических соединениях, образуя связи с углеродом. Соединения, состоящие только из углерода и водорода, называются углеводородами и являются простейшими органическими соединениями.

Однако именно углерод формирует «скелет» подавляющего большинства органических молекул, поэтому органическую химию по праву называют химией соединений углерода. Существуют некоторые простые соединения углерода (например, оксиды углерода, угольная кислота и её соли — карбонаты), которые традиционно относят к неорганической химии, но это лишь исключения, подтверждающие правило. Таким образом, правильный вариант ответа — 2.

Ответ: 2) углерода.

2. Выберите формулу органического соединения.

1) $CO$

2) $CH_4$

3) $Na_2CO_3$

4) $H_2CO_3$

Решение

Чтобы выбрать формулу органического соединения, необходимо проанализировать каждый из предложенных вариантов. Органическими соединениями принято считать соединения углерода, за исключением его простейших соединений, которые традиционно относят к неорганическим. К таким исключениям относятся оксиды углерода (например, $CO$, $CO_2$), угольная кислота ($H_2CO_3$) и её соли — карбонаты (например, $Na_2CO_3$), а также карбиды и цианиды. Основой органической химии являются углеводороды — соединения, состоящие только из атомов углерода и водорода, и их производные.

Рассмотрим предложенные формулы:

1) $CO$ – это оксид углерода(II), или угарный газ. Оксиды углерода относятся к неорганическим соединениям.

2) $CH_4$ – это метан. Метан является простейшим представителем углеводородов (класса алканов). Поскольку он состоит из углерода и водорода, он является органическим соединением.

3) $Na_2CO_3$ – это карбонат натрия, соль угольной кислоты. Карбонаты классифицируются как неорганические соли.

4) $H_2CO_3$ – это угольная кислота. Угольная кислота является неорганической кислотой.

Следовательно, из всех перечисленных соединений только метан ($CH_4$) является органическим.

Ответ: 2

3. В органических соединениях углерод и водород имеют валентности соответственно

1) $I$, $IV$

2) $IV$, $I$

3) $IV$, $II$

4) $III$, $I$

В органической химии валентность элемента определяется числом ковалентных связей, которые атом данного элемента образует с другими атомами.

Атом углерода (C) расположен в 14-й группе (главной подгруппе IV группы) периодической таблицы. На его внешнем электронном уровне находятся 4 валентных электрона. Для достижения стабильной восьмиэлектронной оболочки (октета), подобной электронной конфигурации инертного газа неона, атому углерода необходимо образовать 4 ковалентные связи. Поэтому в подавляющем большинстве органических соединений углерод проявляет валентность, равную IV. Простейший пример — метан ($CH_4$), где атом углерода связан с четырьмя атомами водорода.

Атом водорода (H) расположен в 1-й группе (главной подгруппе I группы) периодической таблицы и имеет 1 валентный электрон на своей единственной электронной оболочке. Для достижения стабильной двухэлектронной конфигурации (дуплета), как у атома гелия, ему достаточно образовать одну ковалентную связь. Следовательно, валентность водорода в соединениях всегда равна I.

Таким образом, в органических соединениях валентности углерода и водорода соответственно равны IV и I. Этому соответствует вариант ответа под номером 2.

Ответ: 2) IV, I.

4. Укажите фамилию учёного, сформулировавшего основные положения теории строения органических соединений.

1) Семёнов

2) Бутлеров

3) Велер

4) Бертло

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать вклад каждого из перечисленных учёных в развитие органической химии и определить, кто из них сформулировал теорию химического строения.

1) Семёнов

Николай Николаевич Семёнов — выдающийся советский физико-химик, один из основоположников химической физики. Его главные научные достижения связаны с разработкой теории цепных реакций, за что он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1956 году. Его работы относятся к области химической кинетики, и он не является автором теории строения органических соединений.

2) Бутлеров

Александр Михайлович Бутлеров — великий русский химик, который по праву считается создателем теории химического строения органических веществ. В 1861 году он сформулировал её основные положения, которые легли в основу современной органической химии:
• Атомы в молекулах соединены друг с другом в определённой последовательности согласно их валентности. Этот порядок соединения атомов Бутлеров назвал «химическим строением».
• Свойства веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от их химического строения. Это положение позволило объяснить явление изомерии — существование соединений с одинаковой молекулярной формулой, но разным строением и, как следствие, разными свойствами.
• Атомы в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга, что определяет реакционную способность всей молекулы.Именно эти идеи стали фундаментом для систематизации органических соединений и целенаправленного синтеза веществ с заданными свойствами.

3) Велер

Фридрих Велер — немецкий химик, который совершил прорыв в химии, синтезировав в 1828 году органическое вещество (мочевину) из неорганического (цианата аммония). Этот эксперимент нанёс сокрушительный удар по господствовавшей тогда теории витализма, которая утверждала, что органические вещества могут создаваться только живыми организмами. Работа Велера открыла эру синтетической органической химии, но он не создавал общую теорию строения.

4) Бертло

Марселен Бертло — французский химик, внёсший огромный вклад в органический синтез. Он синтезировал из неорганических веществ множество органических соединений, включая метан, этанол, ацетилен и бензол, чем окончательно опроверг витализм. Однако, несмотря на свои блестящие экспериментальные работы, Бертло был известным противником теории химического строения Бутлерова и долгое время не признавал её.

Таким образом, учёным, сформулировавшим основные положения теории строения органических соединений, является Александр Михайлович Бутлеров.

Ответ: 2

5. Молекулярная формула отображает

1) последовательность соединения атомов в молекуле

2) последовательность соединения атомов углерода в молекуле

3) пространственное расположение атомов в молекуле

4) качественный и количественный состав молекулы

Для выбора правильного ответа необходимо проанализировать, какую информацию содержит молекулярная формула и чем она отличается от других видов химических формул.

1) последовательность соединения атомов в молекуле

Порядок, в котором атомы соединены друг с другом, показывает структурная формула. Молекулярная формула этой информации не содержит. Например, вещества с одинаковой молекулярной формулой $C_2H_6O$ могут иметь разную последовательность соединения атомов: этанол ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-OH}$) и диметиловый эфир ($\text{CH}_3\text{-O-CH}_3$). Следовательно, этот вариант неверен.

2) последовательность соединения атомов углерода в молекуле

Эта информация является частью структурной формулы и описывает углеродный скелет. Молекулярная формула не дает сведений о строении скелета. Например, н-бутан и изобутан имеют одну и ту же молекулярную формулу $C_4H_{10}$, но разную последовательность соединения атомов углерода. Этот вариант также неверен.

3) пространственное расположение атомов в молекуле

Трехмерную структуру молекулы, то есть взаимное расположение атомов в пространстве, описывают пространственные (стереохимические) формулы. Молекулярная формула не содержит такой информации. Следовательно, этот вариант неверен.

4) качественный и количественный состав молекулы

Это является точным определением молекулярной формулы. Она отражает качественный состав (какие химические элементы входят в состав молекулы, что указывается их символами) и количественный состав (сколько атомов каждого элемента содержится в одной молекуле, что указывается с помощью числовых индексов). Например, молекулярная формула воды $H_2O$ показывает, что молекула состоит из элементов водорода и кислорода (качественный состав) и содержит два атома водорода и один атом кислорода (количественный состав). Этот вариант является правильным.

Ответ: 4