Страница 49 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

Тестовое задание на соответствие

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

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА

А) гексан

Б) метилбензол

В) этилен

ОБЩАЯ ФОРМУЛА ГОМОЛОГИЧЕСКОГО РЯДА

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

2) $C_n H_{2n}$

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

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

А) гексан

Гексан является представителем гомологического ряда алканов (предельных углеводородов), на что указывает суффикс "-ан". Общая формула для алканов — $C_nH_{2n+2}$. Гексан содержит 6 атомов углерода ($n=6$), его молекулярная формула — $C_6H_{2 \cdot 6 + 2} = C_6H_{14}$, что соответствует данной общей формуле.
Ответ: 1

Б) метилбензол

Метилбензол (толуол) относится к классу ароматических углеводородов (аренов) и является гомологом бензола. Общая формула гомологического ряда бензола — $C_nH_{2n-6}$ (где $n \geq 6$). Молекулярная формула метилбензола — $C_7H_8$. Подставив $n=7$ в общую формулу, получаем $C_7H_{2 \cdot 7 - 6} = C_7H_{8}$, что подтверждает соответствие.
Ответ: 4

В) этилен

Этилен (этен) — это первый член гомологического ряда алкенов. Алкены — это непредельные углеводороды, содержащие одну двойную связь. Их общая формула — $C_nH_{2n}$. Для этилена число атомов углерода $n=2$, его молекулярная формула — $C_2H_{2 \cdot 2} = C_2H_4$, что соответствует общей формуле алкенов.
Ответ: 2

Задания с развёрнутым ответом

12. При нитровании 15,6 г бензола получили нитробензол с выходом 70 %. Определите массу полученного продукта.

Дано:

Масса бензола ($C_6H_6$): $m(C_6H_6) = 15,6 \text{ г}$
Выход продукта ($\eta$): $70 \% \text{ или } 0,7$

(Масса дана в граммах, что является стандартной единицей для химических расчетов, перевод в систему СИ (кг) не требуется для удобства вычислений.)

Найти:

Массу полученного нитробензола: $m_{практ}(C_6H_5NO_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нитрования бензола. Реакция протекает при участии нитрующей смеси (концентрированные азотная и серная кислоты):
$C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O$

2. Рассчитаем молярные массы бензола ($C_6H_6$) и нитробензола ($C_6H_5NO_2$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$, $Ar(N)=14$, $Ar(O)=16$.
Молярная масса бензола:
$M(C_6H_6) = 6 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 78 \text{ г/моль}$
Молярная масса нитробензола:
$M(C_6H_5NO_2) = 6 \cdot 12 + 5 \cdot 1 + 14 + 2 \cdot 16 = 123 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества исходного бензола по формуле $n = m/M$:
$n(C_6H_6) = \frac{m(C_6H_6)}{M(C_6H_6)} = \frac{15,6 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции, стехиометрическое соотношение бензола и нитробензола составляет 1:1. Следовательно, теоретически из 0,2 моль бензола должно получиться 0,2 моль нитробензола.
$n_{теор}(C_6H_5NO_2) = n(C_6H_6) = 0,2 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретическую массу нитробензола, которая могла бы получиться при 100% выходе реакции, по формуле $m = n \cdot M$:
$m_{теор}(C_6H_5NO_2) = n_{теор}(C_6H_5NO_2) \cdot M(C_6H_5NO_2) = 0,2 \text{ моль} \cdot 123 \text{ г/моль} = 24,6 \text{ г}$

6. Определим практическую массу полученного нитробензола, зная, что выход реакции ($\eta$) составляет 70%. Практическая масса связана с теоретической через выход продукта: $m_{практ} = m_{теор} \cdot \eta$.
$m_{практ}(C_6H_5NO_2) = 24,6 \text{ г} \cdot 0,7 = 17,22 \text{ г}$

Ответ: масса полученного продукта составляет 17,22 г.

13. Этилбензол используется в основном при производстве стирола, на основе которого получают полистирол, применяемый в автомобилестроении, электро- и радиотехнической промышленности, производстве бытовых товаров и упаковок.

Напишите структурную формулу стирола, в боковой цепи которого имеется двойная связь (в отличие от этилбензола). Является ли стирол гомологом бензола?

Напишите структурную формулу стирола, в боковой цепи которого имеется двойная связь (в отличие от этилбензола).

Решение: Этилбензол представляет собой бензольное кольцо, соединенное с этильной группой. Его химическая формула - $C_6H_5-CH_2-CH_3$. В условии сказано, что стирол, в отличие от этилбензола, имеет двойную связь в боковой цепи. Это означает, что стирол является продуктом дегидрирования этилбензола, то есть отщепления двух атомов водорода от боковой цепи. При этом этильная группа $(-CH_2-CH_3)$ превращается в винильную группу $(-CH=CH_2)$. Таким образом, стирол (также известный как винилбензол или фенилэтен) — это соединение, в котором к бензольному кольцу присоединена винильная группа. Его молекулярная формула — $C_8H_8$.
Ответ: Структурная формула стирола: $C_6H_5-CH=CH_2$.

Является ли стирол гомологом бензола?

Решение: Гомологи — это вещества, которые принадлежат к одному и тому же классу соединений, обладают сходным строением и химическими свойствами, а их состав отличается на одну или несколько групп $-CH_2-$ (гомологическая разность). Общая формула гомологического ряда бензола (аренов) — $C_nH_{2n-6}$ (при $n \ge 6$). К этому ряду относятся, например, бензол ($C_6H_6$), толуол ($C_7H_8$), этилбензол ($C_8H_{10}$). Все эти соединения содержат бензольное кольцо и одну или несколько насыщенных алкильных групп. Стирол имеет молекулярную формулу $C_8H_8$. Данная формула не соответствует общей формуле гомологов бензола (для $n=8$ формула гомолога — $C_8H_{10}$, что соответствует этилбензолу). Главное структурное отличие стирола — это наличие ненасыщенной боковой цепи (двойной связи). Это относит стирол к другому классу органических соединений (алкенилбензолы) и придает ему специфические химические свойства, например, способность вступать в реакции присоединения по двойной связи и полимеризоваться. Гомологи бензола таких свойств не проявляют.
Ответ: Нет, стирол не является гомологом бензола, так как он имеет иную общую формулу и отличается по строению (наличие двойной связи в боковой цепи) и химическим свойствам.

1. Природный газ является источником

1) аренов

2) алкинов

3) алкенов

4) алканов

Природный газ представляет собой естественную смесь газообразных углеводородов, образовавшихся в земной коре. Основным компонентом природного газа является метан ($CH_4$), его содержание в смеси обычно составляет от 70 до 98%. Помимо метана, в состав природного газа входят и его гомологи: этан ($C_2H_6$), пропан ($C_3H_8$), бутан ($C_4H_{10}$) и, в незначительных количествах, другие, более тяжелые углеводороды.

Все перечисленные соединения (метан, этан, пропан, бутан) относятся к классу насыщенных (предельных) углеводородов, которые также носят название алканы. Общая формула для гомологического ряда алканов — $C_nH_{2n+2}$.

Рассматривая предложенные варианты, можно сделать следующие выводы:

1) Арены (ароматические углеводороды), 2) алкины (углеводороды с тройными связями) и 3) алкены (углеводороды с двойными связями) не являются основными составляющими природного газа. Их получают путем химической переработки сырья, в том числе и алканов, содержащихся в природном газе.

4) Алканы являются основным классом соединений, из которых состоит природный газ.

Таким образом, природный газ является природным источником алканов.

Ответ: 4) алканов

2. В отличие от природного газа, в попутном нефтяном газе

1) меньше доля метана

2) больше доля метана

3) меньше гомологов метана

4) больше циклоалканов

Для ответа на данный вопрос необходимо сравнить составы природного и попутного нефтяного газов.

Природный газ — это газовая смесь, добываемая из газовых и газоконденсатных месторождений. Его основным компонентом является метан ($CH_4$), доля которого составляет от 80% до 98%. Остальную часть занимают его гомологи — этан ($C_2H_6$), пропан ($C_3H_8$), бутан ($C_4H_{10}$) — и другие примеси.

Попутный нефтяной газ (ПНГ) — это газ, который сопутствует нефти, будучи растворенным в ней или находясь в виде «газовой шапки». По сравнению с природным газом, ПНГ содержит значительно меньшую долю метана (обычно 30-80%). Однако он богат более тяжелыми углеводородами — гомологами метана (этаном, пропаном, бутаном, пентаном и др.).

Таким образом, ключевое отличие ПНГ от природного газа — это более низкое содержание метана и более высокое содержание его гомологов.

Проанализируем предложенные варианты:

1) меньше доля метана Это утверждение является верным. В попутном нефтяном газе доля метана существенно ниже, чем в природном.

2) больше доля метана Это утверждение неверно, так как именно природный газ характеризуется очень высоким содержанием метана.

3) меньше гомологов метана Это утверждение неверно. Напротив, в попутном газе доля гомологов метана (этана, пропана и т.д.) выше, чем в природном.

4) больше циклоалканов Содержание циклоалканов не является основным классификационным отличием между этими двумя видами газов. Главное различие — в соотношении метана и его гомологов.

Ответ: 1