Страница 6 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Установите соответствие между фамилией учёного и его ролью в становлении органической химии.

ФАМИЛИЯ УЧЁНОГО

А) Шорлеммер

Б) Велер

В) Бертло

РОЛЬ УЧЁНОГО

1) синтезировал аналоги природных жиров

2) ввёл понятие «органические вещества»

3) сформулировал определение «органическая химия»

4) предложил научную теорию строения органических соединений

5) впервые получил органическое вещество

Для установления соответствия между фамилией учёного и его ролью в становлении органической химии, рассмотрим вклад каждого из них.

А) Шорлеммер

Карл Шорлеммер, немецкий химик, известен своим вкладом в систематизацию органической химии. Именно он в конце XIX века дал одно из самых известных и точных определений этой науки. Шорлеммер определил органическую химию как «химию углеводородов и их производных». Это определение подчеркнуло, что в основе всех органических соединений лежат углеводороды. Таким образом, его роль соответствует формулировке определения «органическая химия».

Ответ: 3

Б) Велер

Фридрих Велер в 1828 году осуществил синтез, который стал переломным моментом в истории химии и нанёс удар по теории витализма, утверждавшей, что органические вещества могут создаваться только живыми организмами. Велер, нагревая неорганическое вещество цианат аммония, получил мочевину — органическое вещество, продукт жизнедеятельности животных. Это был первый в истории синтез органического соединения из неорганического без участия «жизненной силы». Реакция выглядит так: $NH_4NCO \xrightarrow{t} (NH_2)_2CO$.

Ответ: 5

В) Бертло

Марселен Бертло, французский химик, был одним из пионеров органического синтеза и внёс огромный вклад в доказательство того, что сложные органические вещества могут быть получены искусственно. В 1853–1854 годах он осуществил синтез жиров путём взаимодействия глицерина с высшими жирными кислотами (например, стеариновой, пальмитиновой, олеиновой). Так он впервые получил искусственные аналоги природных жиров, что стало важнейшим достижением синтетической органической химии того времени.

Ответ: 1

11. Приведены молекулярные формулы органических соединений: $C_2H_4$, $C_3H_6$, $C_3H_8$, $CH_5N$. Одно из соединений имеет изомеры. Напишите полные структурные формулы всех приведённых соединений и укажите изомеры.

C₂H₄

Соединение с молекулярной формулой $C_2H_4$ — это этен (этилен). Это представитель класса алкенов, содержащий одну двойную связь между атомами углерода. Для данной формулы изомеры невозможны.

Полная структурная формула этена:

$$ \Large \begin{array}{ccc} \text{H} & & \text{H} \\ | & & | \\ \text{C} & = & \text{C} \\ | & & | \\ \text{H} & & \text{H} \end{array} $$

Ответ: Для $C_2H_4$ существует единственная структура — этен.

C₃H₆

Молекулярная формула $C_3H_6$ соответствует общей формуле как алкенов ($C_nH_{2n}$), так и циклоалканов ($C_nH_{2n}$). Следовательно, это соединение имеет структурные (межклассовые) изомеры: пропен и циклопропан.

Полная структурная формула пропена:

$$ \Large \begin{array}{ccccc} \text{H} & & \text{H} & & \text{H} \\ | & & | & & | \\ \text{C} & = & \text{C} & - & \text{C} - \text{H} \\ | & & & & | \\ \text{H} & & & & \text{H} \end{array} $$

Полная структурная формула циклопропана:

$$ \Large \begin{array}{ccc} & \text{H} \quad \text{H} & \\ & | \quad | & \\ & \text{C} & \\ \diagup & & \diagdown \\ \text{H} - \text{C} & --- & \text{C} - \text{H} \\ | & & | \\ \text{H} & & \text{H} \end{array} $$

Ответ: Соединение $C_3H_6$ имеет два изомера: пропен и циклопропан.

C₃H₈

Соединение с молекулярной формулой $C_3H_8$ — это пропан, представитель класса алканов (насыщенных углеводородов). Для пропана изомеры невозможны, так как углеродный скелет из трёх атомов может быть только линейным.

Полная структурная формула пропана:

$$ \Large \begin{array}{ccccc} \text{H} & & \text{H} & & \text{H} \\ | & & | & & | \\ \text{H} - \text{C} & - & \text{C} & - & \text{C} - \text{H} \\ | & & | & & | \\ \text{H} & & \text{H} & & \text{H} \end{array} $$

Ответ: Для $C_3H_8$ существует единственная структура — пропан.

CH₅N

Соединение с молекулярной формулой $CH_5N$ — это метанамин (метиламин), представитель класса аминов. Учитывая валентности атомов (C-IV, H-I, N-III), возможна только одна последовательность их соединения. Изомеры для данного соединения невозможны.

Полная структурная формула метанамина:

$$ \Large \begin{array}{ccc} & \text{H} & \\ & | & \\ \text{H} - \text{C} & - & \text{N} - \text{H} \\ & | & | \\ & \text{H} & \text{H} \end{array} $$

Ответ: Для $CH_5N$ существует единственная структура — метанамин.

12. Определите массовую долю водорода в органическом соединении, молекулярная формула которого $CH_2O$.

Дано:

Молекулярная формула органического соединения: $CH_2O$.

Найти:

Массовую долю водорода $ω(H)$ в данном соединении.

Решение:

Массовая доля элемента в химическом соединении — это отношение массы этого элемента в молекуле к общей массе всей молекулы. Она вычисляется по формуле:

$ω(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(соед.)}$

где $ω(Э)$ — массовая доля элемента, $n$ — количество атомов данного элемента в одной формульной единице (молекуле), $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента, а $Mr(соед.)$ — относительная молекулярная масса соединения.

1. Сначала определим относительные атомные массы элементов, используя Периодическую систему химических элементов Д. И. Менделеева (значения округляем до целых):

• Относительная атомная масса углерода $Ar(C) = 12$
• Относительная атомная масса водорода $Ar(H) = 1$
• Относительная атомная масса кислорода $Ar(O) = 16$

2. Теперь рассчитаем относительную молекулярную массу соединения $CH_2O$. В одной молекуле этого вещества содержится 1 атом углерода, 2 атома водорода и 1 атом кислорода.

$Mr(CH_2O) = 1 \cdot Ar(C) + 2 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(O)$

$Mr(CH_2O) = 1 \cdot 12 + 2 \cdot 1 + 1 \cdot 16 = 12 + 2 + 16 = 30$

3. Наконец, вычислим массовую долю водорода $(H)$ в соединении. В молекуле $CH_2O$ содержится 2 атома водорода.

$ω(H) = \frac{2 \cdot Ar(H)}{Mr(CH_2O)} = \frac{2 \cdot 1}{30} = \frac{2}{30} = \frac{1}{15}$

Для выражения в процентах, результат нужно умножить на $100\%$:

$ω(H) = \frac{1}{15} \cdot 100\% \approx 6,67\%$

Ответ: массовая доля водорода в органическом соединении с формулой $CH_2O$ составляет $6,67\%$.

1. В состав всех органических веществ входит элемент

1) кислород

2) азот

3) углерод

4) кремний

Решение

По определению, органическая химия является разделом химии, который изучает соединения углерода. Это означает, что абсолютно все органические вещества в своем составе содержат химический элемент углерод. Углерод обладает уникальной способностью образовывать прочные связи с другими атомами углерода, формируя длинные и разветвленные цепи или циклические структуры, которые служат "скелетом" для органических молекул.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) кислород – неверно. Хотя кислород входит в состав многих классов органических соединений (например, спиртов, углеводов, карбоновых кислот), он не является обязательным элементом. Существует огромный класс углеводородов (например, метан $CH_4$, этан $C_2H_6$), которые состоят только из углерода и водорода и не содержат кислорода.

2) азот – неверно. Азот является ключевым элементом в таких биологически важных молекулах, как аминокислоты, белки и нуклеиновые кислоты, но он отсутствует во многих других органических веществах, включая все углеводороды.

3) углерод – верно. Наличие атомов углерода является фундаментальным и обязательным признаком любого органического вещества. Именно углеродный скелет определяет структуру и свойства органических молекул.

4) кремний – неверно. Кремний является аналогом углерода по группе в периодической таблице, но он является основой неорганических соединений (например, силикатов) и кремнийорганических соединений, которые представляют собой отдельную область химии.

Следовательно, единственным элементом, который входит в состав всех без исключения органических веществ, является углерод.

Ответ: 3) углерод.

2. Выберите формулу органического соединения.

1) $KHCO_3$

2) $CaC_2$

3) $C_3H_8$

4) $CO_2$

Органическими соединениями называют обширный класс химических соединений, в молекулах которых содержится углерод. Однако существует несколько групп простых соединений углерода, которые по своим свойствам и исторически сложившейся традиции относят к неорганическим веществам. К таким исключениям относятся:

• Оксиды углерода, например, угарный газ ($CO$) и углекислый газ ($CO_2$).
• Угольная кислота ($H_2CO_3$) и её соли: карбонаты (например, $Na_2CO_3$) и гидрокарбонаты (например, $KHCO_3$).
• Карбиды — соединения углерода с металлами и некоторыми неметаллами (например, $CaC_2$, $SiC$).
• Цианиды (соли синильной кислоты, например, $KCN$).

Основу подавляющего большинства органических соединений составляют углеводороды — соединения, состоящие только из атомов углерода и водорода.

Проанализируем предложенные варианты с точки зрения этого определения.

1) $KHCO_3$

Это гидрокарбонат калия, кислая соль угольной кислоты. Как было указано выше, все карбонаты и гидрокарбонаты относятся к неорганическим соединениям.

2) $CaC_2$

Это карбид кальция. Карбиды являются классом неорганических веществ.

3) $C_3H_8$

Это пропан — представитель гомологического ряда алканов. Пропан является углеводородом, его молекула состоит из атомов углерода и водорода, связанных ковалентными связями. Углеводороды — это классический пример органических соединений.

4) $CO_2$

Это диоксид углерода (углекислый газ), который является оксидом углерода. Оксиды углерода традиционно относят к неорганической химии.

Таким образом, единственным органическим соединением из представленного списка является пропан.

Ответ: 3