Страница 59 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Укажите общую формулу одноатомных предельных спиртов.

1) $C_n H_{2n-1} OH$

2) $C_n H_{2n} OH$

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

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

Решение

Одноатомные предельные спирты представляют собой производные предельных углеводородов (алканов), в молекулах которых один атом водорода замещен на одну гидроксильную группу (–OH).

Общая формула гомологического ряда алканов: $C_n H_{2n+2}$, где $n$ – число атомов углерода.

Для образования одноатомного спирта от молекулы алкана отщепляется один атом водорода, и на его место присоединяется гидроксильная группа. Это приводит к образованию алкильного радикала $C_n H_{2n+1}$ и последующему присоединению группы –OH. Таким образом, общая формула одноатомных предельных спиртов будет выглядеть как $C_n H_{2n+1}OH$.

Проверим это на примерах:

• при $n=1$ (метанол): $CH_3OH$
• при $n=2$ (этанол): $C_2H_5OH$
• при $n=3$ (пропанол): $C_3H_7OH$

Все эти формулы соответствуют общей формуле $C_n H_{2n+1}OH$.

Сравнив полученную формулу с предложенными вариантами, мы видим, что правильный ответ находится под номером 3.

Ответ: 3) $C_n H_{2n+1}OH$

2. Укажите формулу «лишнего» вещества.

1) $ \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-OH} $

2) $ \text{HO-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-OH} $

3) $ \text{CH}_3\text{-OH} $

4) $ \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-OH} $

Решение

Для того чтобы определить «лишнее» вещество, необходимо проанализировать строение молекул и классифицировать каждое из предложенных соединений.

1) Формула $CH_3-CH_2-CH_2-OH$ соответствует пропанолу-1. Молекула этого вещества содержит одну гидроксильную группу ($-OH$), поэтому оно относится к классу одноатомных спиртов.

2) Формула $HO-CH_2-CH_2-CH_2-OH$ соответствует пропандиолу-1,3. Молекула этого вещества содержит две гидроксильные группы, поэтому оно относится к классу двухатомных (многоатомных) спиртов.

3) Формула $CH_3-OH$ соответствует метанолу. Молекула этого вещества содержит одну гидроксильную группу, поэтому оно также является одноатомным спиртом.

4) Формула $CH_3-CH_2-OH$ соответствует этанолу. Молекула этого вещества содержит одну гидроксильную группу, что также относит его к классу одноатомных спиртов.

Таким образом, вещества под номерами 1, 3 и 4 являются одноатомными спиртами. Вещество под номером 2 является двухатомным (многоатомным) спиртом и по этому признаку отличается от всех остальных. Следовательно, оно является «лишним» в данном ряду.

Ответ: 2

3. Укажите формулу изомера бутанола-1.

1) $\text{CH}_3-\stackrel{\text{OH}}{\text{CH}}-\text{CH}_3$

2) $\text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2\text{OH}$

3) $\text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{O}-\text{CH}_2-\text{CH}_3$

4) $\text{CH}_3-\begin{array}{c} \text{CH}_3 \\ | \\ \text{C}-\text{CH}_2\text{OH} \\ | \\ \text{CH}_3 \end{array}$

Изомеры — это соединения, имеющие одинаковую молекулярную формулу (одинаковый состав), но разное химическое строение. Чтобы найти изомер бутанола-1, необходимо сначала определить его молекулярную формулу.

Структурная формула бутанола-1: $CH_3–CH_2–CH_2–CH_2–OH$.

Подсчитаем число атомов каждого элемента в его молекуле:

углерода (C) — 4 атома;
водорода (H) — 3 + 2 + 2 + 2 + 1 = 10 атомов;
кислорода (O) — 1 атом.

Таким образом, молекулярная формула бутанола-1 — $C_4H_{10}O$. Теперь проанализируем предложенные варианты на соответствие этой молекулярной формуле и на различие в строении.

1) $CH_3–CH(OH)–CH_3$

Это соединение — пропанол-2. Его молекулярная формула $C_3H_8O$ (3 атома C, 8 атомов H, 1 атом O). Так как молекулярная формула не совпадает с $C_4H_{10}O$, это не изомер бутанола-1.

2) $CH_3–CH_2–CH_2–CH_2OH$

Это и есть бутанол-1. Соединение не может быть изомером самому себе.

3) $CH_3–CH_2–O–CH_2–CH_3$

Это соединение — диэтиловый эфир. Его молекулярная формула $C_4H_{10}O$ (4 атома C, 10 атомов H, 1 атом O). Молекулярная формула совпадает с формулой бутанола-1, но строение отличается (это простой эфир, а не спирт). Следовательно, диэтиловый эфир является межклассовым изомером бутанола-1.

4) $CH_3–C(CH_3)_2–CH_2OH$

Это соединение — 2,2-диметилпропанол-1. Его молекулярная формула $C_5H_{12}O$ (5 атомов C, 12 атомов H, 1 атом O). Молекулярная формула не совпадает с $C_4H_{10}O$, поэтому это не изомер.

Ответ: 3

4. Водородные связи присутствуют между молекулами

1) пропана

2) бутана

3) пропанола-1

г) водорода

Решение

Водородные связи — это особый вид межмолекулярных взаимодействий. Они образуются, если в молекуле есть атом водорода, ковалентно связанный с сильно электроотрицательным атомом (таким как фтор, кислород или азот). Этот атом водорода, имеющий частичный положительный заряд ($H^{\delta+}$), притягивается к неподеленной электронной паре электроотрицательного атома соседней молекулы.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) пропана

Формула пропана — $C_3H_8$ ($CH_3-CH_2-CH_3$). В его молекуле все атомы водорода связаны с атомами углерода. Углерод не обладает достаточно высокой электроотрицательностью, чтобы создавать условия для образования водородной связи. Поэтому между молекулами пропана водородные связи не возникают.

2) бутана

Формула бутана — $C_4H_{10}$ ($CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$). Аналогично пропану, атомы водорода связаны только с атомами углерода, что делает образование водородных связей невозможным.

3) пропанола-1

Формула пропанола-1 — $C_3H_7OH$ ($CH_3-CH_2-CH_2-OH$). В этой молекуле есть гидроксильная группа (-OH). Атом водорода здесь связан с сильно электроотрицательным атомом кислорода. Связь O-H сильно поляризована, на атоме водорода возникает частичный положительный заряд ($H^{\delta+}$), а на кислороде — частичный отрицательный ($O^{\delta-}$). Благодаря этому, атом водорода одной молекулы пропанола-1 образует водородную связь с атомом кислорода (имеющим неподеленные электронные пары) соседней молекулы.

г) водорода

Молекула водорода ($H_2$) состоит из двух одинаковых атомов, связанных неполярной ковалентной связью (H-H). В ней нет сильно электроотрицательных атомов. Условия для образования водородных связей не соблюдаются.

Таким образом, из предложенного списка только между молекулами пропанола-1 могут образовываться водородные связи.

Ответ: 3

5. Верны ли утверждения?

А. Среди предельных одноатомных спиртов нет газов.

Б. Горение спиртов используют на практике.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

А. Среди предельных одноатомных спиртов нет газов.

Данное утверждение является верным. Предельные одноатомные спирты (их общая формула $C_nH_{2n+1}OH$) характеризуются наличием в молекуле гидроксильной группы (–OH). Атом кислорода в этой группе сильно поляризует связь O–H, что позволяет молекулам спирта образовывать между собой прочные межмолекулярные водородные связи. Наличие этих связей приводит к тому, что спирты имеют аномально высокие температуры кипения по сравнению с углеводородами сопоставимой молекулярной массы. Например, первый представитель этого класса, метанол ($CH_3OH$), кипит при 64,7 °C, а этанол ($C_2H_5OH$) — при 78,4 °C. Поскольку даже самые летучие спирты кипят при температурах, значительно превышающих стандартные условия (0 °C или 20–25 °C), все они являются жидкостями (низшие и средние гомологи) или твердыми веществами (высшие гомологи). Таким образом, газообразных веществ среди них нет.

Б. Горение спиртов используют на практике.

Данное утверждение также является верным. Горение спиртов — это экзотермическая реакция полного окисления, в результате которой выделяется большое количество теплоты. Продуктами полного сгорания являются углекислый газ и вода, что делает их относительно безопасным и экологичным топливом. Уравнение реакции горения этанола выглядит следующим образом:$C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O + Q$Это свойство активно используется на практике. Например, спирты применяют в качестве топлива в лабораторных спиртовках, в туристических и бытовых горелках, как биотопливо и добавку к бензину для двигателей внутреннего сгорания (например, этанол), а также в качестве компонента ракетного топлива.

Поскольку оба утверждения, А и Б, верны, правильным является вариант ответа 3.

Ответ: 3