Страница 47 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Укажите утверждения, не относящиеся к бензолу.

1) бесцветный газ

2) хороший растворитель органических веществ

3) тяжелее воды

4) бесцветная жидкость

5) ядовит

Решение

Для того чтобы определить, какие утверждения не относятся к бензолу, необходимо рассмотреть физические свойства этого вещества. Бензол – это органическое соединение с химической формулой $C_6H_6$.

1) бесцветный газ
При стандартных условиях (температура около 20°C и атмосферное давление) бензол является жидкостью. Его температура кипения равна +80.1°C, а температура плавления +5.5°C. Таким образом, бензол не является газом в обычных условиях. Это утверждение неверно.

2) хороший растворитель органических веществ
Бензол является неполярным растворителем и отлично растворяет многие органические вещества, которые нерастворимы или плохо растворимы в воде, например, жиры, масла, смолы, каучук. Это утверждение верно.

3) тяжелее воды
Плотность бензола составляет примерно 0.876 г/см³ (при 20°C), в то время как плотность воды равна примерно 1 г/см³. Поскольку плотность бензола меньше плотности воды, он легче воды и будет плавать на её поверхности, не смешиваясь. Следовательно, это утверждение неверно.

4) бесцветная жидкость
Бензол представляет собой бесцветную, прозрачную, летучую жидкость, обладающую специфическим сладковатым запахом. Это утверждение верно.

5) ядовит
Бензол является токсичным веществом. Вдыхание его паров может вызвать острое или хроническое отравление. Он также является сильным канцерогеном, то есть веществом, способным вызывать раковые заболевания. Это утверждение верно.

Таким образом, утверждения, которые не относятся к бензолу, — это "бесцветный газ" и "тяжелее воды".

Ответ: 1, 3.

Тестовое задание на соответствие

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

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА

А) пропен

Б) изопрен

В) бензол

ОБЩАЯ ФОРМУЛА ГОМОЛОГИЧЕСКОГО РЯДА

1) $C_nH_{2n+2}$

2) $C_nH_{2n}$

3) $C_nH_{2n-2}$

4) $C_nH_{2n-6}$

Решение

Для установления соответствия необходимо определить, к какому гомологическому ряду относится каждое вещество и какая общая формула ему соответствует.

А) пропен

Пропен – это нециклический углеводород, в названии которого есть суффикс "-ен", что указывает на наличие одной двойной связи. Такие углеводороды относятся к гомологическому ряду алкенов. Молекулярная формула пропена (содержащего 3 атома углерода, на что указывает приставка "проп-") – $C_3H_6$. Общая формула для гомологического ряда алкенов имеет вид $C_nH_{2n}$. Проверим для пропена: при $n=3$, формула будет $C_3H_{2 \cdot 3}$, что равно $C_3H_6$. Это соответствует формуле пропена. Таким образом, пропену соответствует общая формула под номером 2.

Ответ: 2

Б) изопрен

Изопрен, или 2-метилбута-1,3-диен, является представителем диеновых углеводородов (алкадиенов), так как в его молекуле содержатся две двойные связи. Молекулярная формула изопрена – $C_5H_8$. Общая формула гомологического ряда алкадиенов (а также алкинов) – $C_nH_{2n-2}$. Проверим для изопрена: при $n=5$, формула будет $C_5H_{2 \cdot 5 - 2}$, что равно $C_5H_8$. Это соответствует формуле изопрена. Таким образом, изопрену соответствует общая формула под номером 3.

Ответ: 3

В) бензол

Бензол является простейшим представителем ароматических углеводородов (аренов). Его молекулярная формула – $C_6H_6$. Гомологический ряд аренов, к которому относится бензол, описывается общей формулой $C_nH_{2n-6}$, где $n \ge 6$. Проверим для бензола: при $n=6$, формула будет $C_6H_{2 \cdot 6 - 6}$, что равно $C_6H_6$. Это соответствует формуле бензола. Таким образом, бензолу соответствует общая формула под номером 4.

Ответ: 4

Задания с развёрнутым ответом

12. При действии брома на 78 г бензола получили 78 г бромбензола. Какова массовая доля выхода продукта по отношению к теоретическому?

Дано:

$m(C_6H_6) = 78 \text{ г}$

$m_{практ}(C_6H_5Br) = 78 \text{ г}$

Найти:

$\eta(C_6H_5Br) - ?$

Решение:

1. Первым шагом запишем уравнение химической реакции бромирования бензола. Эта реакция является реакцией электрофильного замещения и протекает в присутствии катализатора, например, бромида железа(III) ($FeBr_3$).

$C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr$

2. Далее необходимо рассчитать молярные массы реагента (бензола) и продукта (бромбензола). Будем использовать следующие относительные атомные массы: $Ar(C) = 12 \text{ а.е.м.}$, $Ar(H) = 1 \text{ а.е.м.}$, $Ar(Br) = 80 \text{ а.е.м.}$

Молярная масса бензола ($C_6H_6$):

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

Молярная масса бромбензола ($C_6H_5Br$):

$M(C_6H_5Br) = 6 \cdot Ar(C) + 5 \cdot Ar(H) + Ar(Br) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 80 = 157 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (в молях) бензола, вступившего в реакцию, используя его массу.

$n(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{78 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 1 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение между бензолом и бромбензолом составляет 1:1. Это означает, что из 1 моль бензола теоретически должен получиться 1 моль бромбензола.

$n_{теор}(C_6H_5Br) = n(C_6H_6) = 1 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретически возможную массу бромбензола ($m_{теор}$), которая соответствует 100% выходу продукта.

$m_{теор}(C_6H_5Br) = n_{теор}(C_6H_5Br) \cdot M(C_6H_5Br) = 1 \text{ моль} \cdot 157 \text{ г/моль} = 157 \text{ г}$

6. Наконец, определим массовую долю выхода продукта ($\eta$). Это отношение практически полученной массы продукта к теоретически возможной массе, выраженное в процентах.

$\eta = \frac{m_{практ}(C_6H_5Br)}{m_{теор}(C_6H_5Br)} \cdot 100\%$

Подставляем известные значения:

$\eta = \frac{78 \text{ г}}{157 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,4968 \cdot 100\% \approx 49,7\%$

Ответ: массовая доля выхода бромбензола по отношению к теоретическому составляет 49,7%.

13. Бензол в качестве добавки улучшает качество моторного топлива. Не представляет ли опасность для здоровья человека использование моторного топлива с такой добавкой?

Да, использование моторного топлива, содержащего бензол в качестве добавки, представляет серьезную опасность для здоровья человека. Несмотря на то что бензол ($C_6H_6$) действительно повышает октановое число и улучшает антидетонационные свойства топлива, он является одним из наиболее опасных компонентов бензина.

Основные риски связаны со следующими свойствами бензола:

• Высокая токсичность. Вдыхание паров бензола, что может происходить при заправке автомобиля или контакте с топливом, оказывает негативное воздействие на центральную нервную систему. Кратковременное воздействие высоких концентраций может вызывать головокружение, головную боль, тошноту, сонливость и спутанность сознания.
• Канцерогенность. Бензол является доказанным канцерогеном для человека (группа 1 по классификации Международного агентства по изучению рака). Длительное (хроническое) воздействие даже малых концентраций бензола связано с повышенным риском развития раковых заболеваний, в первую очередь острого миелоидного лейкоза (рака крови). Бензол поражает костный мозг, нарушая процессы кроветворения, что может привести к апластической анемии (недостаточной выработке клеток крови).
• Опасность выхлопных газов. Бензол не полностью сгорает в двигателе внутреннего сгорания. Часть его попадает в атмосферу с выхлопными газами, загрязняя воздух, которым дышат люди, особенно в крупных городах с интенсивным движением. Продукты неполного сгорания бензола, такие как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), также являются мощными канцерогенами.

В связи с этими доказанными рисками для здоровья, содержание бензола в моторном топливе строго регламентируется во многих странах мира. Например, согласно европейскому стандарту EN 228, содержание бензола в бензине не должно превышать 1% по объему. Эти меры направлены на снижение вредного воздействия на здоровье населения и окружающую среду.

Ответ: Да, использование моторного топлива с добавкой бензола представляет серьезную опасность для здоровья. Бензол — это токсичное и канцерогенное вещество, которое при длительном воздействии может вызывать тяжелые заболевания крови, включая лейкоз. Поэтому его содержание в автомобильном бензине строго ограничено законодательством.

1. Минимальное число атомов углерода в аренах равно

1) четырём

2) пяти

3) шести

4) семи

Решение:

Арены (ароматические углеводороды) — это класс органических соединений, которые содержат в своей структуре одно или несколько ароматических колец.

Основным критерием ароматичности для моноциклических систем является правило Хюккеля. Согласно этому правилу, система является ароматической, если она:

• имеет циклическую структуру;
• является плоской;
• имеет сопряжённую систему $\pi$-связей;
• содержит $(4n+2)$ $\pi$-электронов, где $n$ — целое неотрицательное число (0, 1, 2...).

Рассмотрим наименьшие возможные циклы из атомов углерода:

• Цикл из 3 атомов углерода (циклопропен) не может быть ароматическим.
• Цикл из 4 атомов углерода (циклобутадиен, $C_4H_4$) содержит 4 $\pi$-электрона. Это число не соответствует правилу $(4n+2)$. Такая система является антиароматической и крайне нестабильной.
• Цикл из 5 атомов углерода в виде нейтрального углеводорода не является ароматическим. Ароматическим является циклопентадиенил-анион ($C_5H_5^−$), который имеет 6 $\pi$-электронов, но это ион, а не арен (углеводород).
• Цикл из 6 атомов углерода — бензол ($C_6H_6$). Его молекула является циклической, плоской, имеет сопряженную систему из 6 $\pi$-электронов. Это число удовлетворяет правилу Хюккеля при $n=1$ ($4 \cdot 1 + 2 = 6$). Бензол является простейшим представителем класса аренов.

Следовательно, минимальное число атомов углерода, необходимое для образования устойчивого нейтрального ароматического углеводорода (арена), равно шести.

Ответ: 3) шести

2. Изомерами являются

1) этилбензол и метилбензол

2) бензол и метилбензол

3) бензол и циклогексан

4) 1,3-диметилбензол и 1,2-диметилбензол

Решение

Изомеры — это химические соединения, которые имеют одинаковую молекулярную формулу (то есть одинаковый качественный и количественный состав атомов), но разное химическое строение или пространственное расположение атомов. Чтобы определить, какая из предложенных пар является изомерами, необходимо сравнить их молекулярные формулы.

1) этилбензол и метилбензол

Молекулярная формула этилбензола ($C_6H_5-C_2H_5$) — $C_8H_{10}$. Молекулярная формула метилбензола (толуола, $C_6H_5-CH_3$) — $C_7H_8$. Поскольку молекулярные формулы этих соединений различны, они не являются изомерами. Они являются гомологами.

2) бензол и метилбензол

Молекулярная формула бензола — $C_6H_6$. Молекулярная формула метилбензола — $C_7H_8$. Молекулярные формулы различны, следовательно, эти вещества не являются изомерами, а являются гомологами.

3) бензол и циклогексан

Молекулярная формула бензола — $C_6H_6$. Молекулярная формула циклогексана — $C_6H_{12}$. Несмотря на одинаковое число атомов углерода, число атомов водорода различно, поэтому эти вещества не являются изомерами.

4) 1,3-диметилбензол и 1,2-диметилбензол

1,3-диметилбензол (м-ксилол) и 1,2-диметилбензол (о-ксилол) имеют одинаковую общую формулу $C_6H_4(CH_3)_2$, что соответствует одной и той же молекулярной формуле $C_8H_{10}$. Эти соединения отличаются только положением метильных групп в бензольном кольце, поэтому они являются структурными изомерами (изомерами положения).

Ответ: 4