Страница 45 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Укажите утверждения, справедливые для бензола.

1) кристаллическое вещество

2) имеет запах

3) растворим в воде

4) легче воды

5) не ядовит

1) кристаллическое вещество

При стандартных условиях (температура около 20-25°C и нормальное давление) бензол является жидкостью. Его температура плавления составляет 5,5°C. Только при температуре ниже этого значения бензол переходит в твердое состояние, образуя бесцветные кристаллы. Поскольку в типичных условиях бензол не является твердым кристаллическим веществом, это утверждение считается некорректным в общем контексте.

Ответ: утверждение несправедливо.

2) имеет запах

Бензол — это летучая жидкость, которая обладает сильным и характерным сладковатым ароматическим запахом. Этот запах является одним из его отличительных физических свойств.

Ответ: утверждение справедливо.

3) растворим в воде

Бензол является неполярной молекулой ($C_6H_6$), в то время как вода ($H_2O$) — сильнополярный растворитель. В соответствии с принципом «подобное растворяется в подобном», бензол очень плохо растворяется в воде. Его растворимость настолько мала (около 1,8 г/л), что его принято считать нерастворимым.

Ответ: утверждение несправедливо.

4) легче воды

Плотность жидкого бензола составляет примерно 0,88 г/см³ при 20°C, в то время как плотность воды при той же температуре близка к 1 г/см³. Так как плотность бензола меньше плотности воды, он будет плавать на её поверхности, то есть он легче воды.

Ответ: утверждение справедливо.

5) не ядовит

Бензол является высокотоксичным веществом для человека. Он классифицируется как известный канцероген. Вдыхание его паров или контакт с кожей может вызвать серьезное отравление и привести к долгосрочным проблемам со здоровьем, включая заболевания крови и рак.

Ответ: утверждение несправедливо.

Тестовое задание на соответствие

11. Установите соответствие между названием вещества и общей формулой его гомологического ряда.

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА

А) толуол

Б) ацетилен

В) этилбензол

ОБЩАЯ ФОРМУЛА ГОМОЛОГИЧЕСКОГО РЯДА

1) $C_n H_{2n+2}$

2) $C_n H_{2n}$

3) $C_n H_{2n-2}$

4) $C_n H_{2n-6}$

Решение

Для установления соответствия необходимо определить, к какому гомологическому ряду относится каждое из предложенных веществ, и выбрать соответствующую общую формулу.

А) толуол

Толуол (другое название - метилбензол) является ароматическим углеводородом, гомологом бензола. Его химическая формула - $C_7H_8$. Ароматические углеводороды, являющиеся гомологами бензола, имеют общую формулу гомологического ряда $C_nH_{2n-6}$ (где $n \ge 6$). Проверим соответствие для толуола: при $n=7$ количество атомов водорода будет $2 \cdot 7 - 6 = 14 - 6 = 8$. Формула $C_7H_8$ верна. Таким образом, толуолу соответствует формула под номером 4.

Ответ: 4

Б) ацетилен

Ацетилен (этин) — это первый представитель гомологического ряда алкинов, углеводородов с одной тройной связью. Химическая формула ацетилена - $C_2H_2$. Общая формула для гомологического ряда алкинов - $C_nH_{2n-2}$ (где $n \ge 2$). Проверим соответствие для ацетилена: при $n=2$ количество атомов водорода будет $2 \cdot 2 - 2 = 4 - 2 = 2$. Формула $C_2H_2$ верна. Таким образом, ацетилену соответствует формула под номером 3.

Ответ: 3

В) этилбензол

Этилбензол, так же как и толуол, относится к гомологическому ряду аренов (ароматических углеводородов). Его химическая формула - $C_8H_{10}$. Проверим его соответствие общей формуле гомологического ряда аренов $C_nH_{2n-6}$ (где $n \ge 6$). При $n=8$ количество атомов водорода будет $2 \cdot 8 - 6 = 16 - 6 = 10$. Формула $C_8H_{10}$ верна. Таким образом, этилбензолу соответствует формула под номером 4.

Ответ: 4

Задания с развёрнутым ответом

12. При нитровании 39 г бензола получили 50 г нитробензола. Определите массовую долю выхода продукта (в %) от теоретически возможного.

Дано:

$m(C_6H_6) = 39 \text{ г}$

$m_{практ}(C_6H_5NO_2) = 50 \text{ г}$

Найти:

$\eta$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нитрования бензола. Реакция заключается в замещении одного атома водорода в молекуле бензола на нитрогруппу ($NO_2$) при действии нитрующей смеси (смесь концентрированных азотной и серной кислот).

$C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы бензола ($C_6H_6$) и нитробензола ($C_6H_5NO_2$), используя округленные значения атомных масс: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(N)=14$, $Ar(O)=16$.

Молярная масса бензола:

$M(C_6H_6) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 78 \text{ г/моль}$

Молярная масса нитробензола:

$M(C_6H_5NO_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 16 = 72 + 5 + 14 + 32 = 123 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) бензола, вступившего в реакцию.

$n(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{39 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции видно, что из 1 моль бензола образуется 1 моль нитробензола. Следовательно, стехиометрическое соотношение $n(C_6H_6) : n(C_6H_5NO_2)$ равно 1:1. Теоретически возможное количество вещества нитробензола равно:

$n_{теор}(C_6H_5NO_2) = n(C_6H_6) = 0.5 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретически возможную массу нитробензола ($m_{теор}$), которую можно было бы получить из 39 г бензола при 100% выходе.

$m_{теор}(C_6H_5NO_2) = n_{теор}(C_6H_5NO_2) \cdot M(C_6H_5NO_2) = 0.5 \text{ моль} \cdot 123 \text{ г/моль} = 61.5 \text{ г}$

6. Массовая доля выхода продукта ($\eta$) — это отношение массы продукта, полученной практически ($m_{практ}$), к теоретически возможной массе ($m_{теор}$), выраженное в процентах.

$\eta = \frac{m_{практ}(C_6H_5NO_2)}{m_{теор}(C_6H_5NO_2)} \cdot 100\%$

Подставляем известные значения:

$\eta = \frac{50 \text{ г}}{61.5 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0.8130 \cdot 100\% \approx 81.3\%$

Ответ: массовая доля выхода продукта составляет 81,3%.

13. Толуол входит в состав различных растворителей для лаков, красок, некоторых полимеров. Однако не так давно толуол был исключён из состава клея «Момент» и заменён ацетоном. Чем это было вызвано?

Решение

Замена толуола ($C_6H_5CH_3$) на ацетон ($(CH_3)_2CO$) в составе клея «Момент» была вызвана совокупностью причин, главной из которых является забота о здоровье потребителей и борьба с социальным злом — токсикоманией.

Ключевым фактором является высокая токсичность и наркотическое действие толуола. Пары толуола, летучего ароматического углеводорода, при вдыхании оказывают сильное психотропное (наркотическое) действие, вызывая состояние, схожее с алкогольным опьянением, эйфорию и галлюцинации. Это свойство сделало клей на основе толуола объектом злоупотребления, в частности, среди подростков. Такая форма токсикомании ("нюхать клей") наносит колоссальный и часто необратимый вред здоровью: разрушает клетки центральной нервной системы и головного мозга, поражает печень, почки, дыхательные пути и может привести к острой интоксикации с летальным исходом.

В качестве замены был выбран ацетон, который также является хорошим растворителем для полимеров, используемых в клее, но обладает значительно меньшей опасностью для здоровья. Ацетон менее токсичен и не вызывает такого выраженного и специфического наркотического эффекта, как толуол. Хотя вдыхание паров ацетона в высоких концентрациях также вредно, его резкий, характерный запах делает процесс вдыхания неприятным и служит естественным сдерживающим фактором, в отличие от более "сладковатого" запаха толуола.

Таким образом, исключение толуола из состава клея «Момент» стало социально ответственным шагом производителя, направленным на предотвращение использования продукта не по назначению и защиту здоровья населения. Также это решение соответствовало ужесточению законодательства в отношении оборота веществ, которые могут быть использованы для производства наркотических средств или обладают психоактивными свойствами.

Ответ: Замена толуола на ацетон в клее «Момент» была вызвана, прежде всего, его высокой токсичностью и сильным наркотическим действием, что приводило к широкому распространению токсикомании. Чтобы сделать продукт безопаснее и прекратить его использование в качестве ингаляционного наркотика, производитель заменил опасный компонент на значительно менее токсичный ацетон, который не обладает столь выраженным психотропным эффектом.

1. Общая формула аренов ряда бензола

1) $C_n H_{2n+2}$

2) $C_n H_{2n-6}$

3) $C_n H_{2n-2}$

4) $C_n H_{2n}$

Решение

Арены ряда бензола (или гомологи бензола) — это ароматические углеводороды, молекулы которых состоят из одного бензольного кольца, у которого один или несколько атомов водорода замещены на алкильные радикалы. Общая формула гомологического ряда выражает соотношение атомов углерода ($C$) и водорода ($H$) для любого члена этого ряда. Для нахождения правильной формулы рассмотрим несколько первых представителей этого ряда.

Родоначальником гомологического ряда аренов является бензол. Его химическая формула — $C_6H_6$.

Следующий представитель — толуол (метилбензол). Его получают замещением одного атома водорода в молекуле бензола на метильную группу ($-CH_3$). Формула толуола — $C_6H_5CH_3$, а в брутто-виде — $C_7H_8$.

Еще один представитель — этилбензол, в котором атом водорода замещен на этильную группу ($-C_2H_5$). Его формула — $C_6H_5C_2H_5$, или $C_8H_{10}$.

Теперь проверим, какая из предложенных общих формул, где $n$ — это число атомов углерода, соответствует этим соединениям.

Проверка для бензола ($n=6$, формула $C_6H_6$):

1) $C_nH_{2n+2} \Rightarrow C_6H_{2 \cdot 6 + 2} = C_6H_{14}$ (формула алканов). Неверно.

2) $C_nH_{2n-6} \Rightarrow C_6H_{2 \cdot 6 - 6} = C_6H_6$. Верно.

3) $C_nH_{2n-2} \Rightarrow C_6H_{2 \cdot 6 - 2} = C_6H_{10}$ (формула алкинов или диенов). Неверно.

4) $C_nH_{2n} \Rightarrow C_6H_{2 \cdot 6} = C_6H_{12}$ (формула алкенов или циклоалканов). Неверно.

Уже на примере бензола мы видим, что подходит только вторая формула. Для полной уверенности проверим ее на других членах ряда.

Проверка для толуола ($n=7$, формула $C_7H_8$):

Используем формулу $C_nH_{2n-6}$: $C_7H_{2 \cdot 7 - 6} = C_7H_{14-6} = C_7H_8$. Формула верна.

Проверка для этилбензола ($n=8$, формула $C_8H_{10}$):

Используем формулу $C_nH_{2n-6}$: $C_8H_{2 \cdot 8 - 6} = C_8H_{16-6} = C_8H_{10}$. Формула верна.

Таким образом, общая формула аренов гомологического ряда бензола — $C_nH_{2n-6}$, при условии что $n \ge 6$.

Ответ: 2) $C_nH_{2n-6}$