Страница 64 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. К предельным одноатомным спиртам относится вещество, формула которого

1) $\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{OH}$

2) $\text{CH}_3—\text{CH}=\text{CH}—\text{CH}_2\text{OH}$

3) $\begin{array}{cc} \text{CH}_2 & — \text{CH}_2 \\ | & | \\ \text{OH} & \text{OH} \end{array}$

4) $\begin{array}{c} \text{CH}_3—\text{CH}—\text{CH}_3 \\ | \\ \text{OH} \end{array}$

Решение

Предельные одноатомные спирты (или алканолы) – это органические производные углеводородов, в молекулах которых один атом водорода в насыщенном углеводородном радикале замещен на одну гидроксильную группу (-OH). Их общая формула — $C_nH_{2n+1}OH$. Ключевыми характеристиками являются:

• Наличие только одной группы -OH (одноатомность).
• Отсутствие кратных (двойных, тройных) связей между атомами углерода в углеводородном радикале (предельность).

1) Представленное вещество — бензиловый спирт ($C_6H_5CH_2OH$). Молекула содержит одну гидроксильную группу, поэтому спирт является одноатомным. Однако углеводородный радикал включает в себя бензольное кольцо, которое является ненасыщенной ароматической системой. Следовательно, это ароматический, а не предельный спирт.

2) Формула $CH_3-CH=CH-CH_2OH$ соответствует бутен-2-олу-1. Этот спирт является одноатомным, так как в его составе одна группа -OH. Но в углеводородной цепи присутствует двойная связь $C=C$, поэтому он относится к классу непредельных спиртов.

3) Формула $CH_2(OH)-CH_2(OH)$ соответствует этандиолу-1,2 (этиленгликолю). Углеводородная часть молекулы является предельной (насыщенной). Однако молекула содержит две гидроксильные группы, что делает это вещество двухатомным (многоатомным) спиртом, а не одноатомным.

4) Формула $CH_3-CH(OH)-CH_3$ соответствует пропанолу-2 (изопропиловому спирту). Это вещество содержит одну гидроксильную группу (одноатомный спирт) и его углеводородный радикал является предельным (насыщенным), так как все углерод-углеродные связи в нем одинарные. Его формула $C_3H_7OH$ соответствует общей формуле предельных одноатомных спиртов $C_nH_{2n+1}OH$ при $n=3$. Таким образом, пропанол-2 является предельным одноатомным спиртом.

Ответ: 4

2. Укажите формулу бутанола-1.

1) $CH_3-CH_2-\underset{CH_3}{|}CH-CH_3$

3) $CH_3-\underset{CH_3}{|}CH-CH_2-OH$

2) $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-OH$

4) $CH_3-CH_2-\underset{OH}{|}CH-CH_2-CH_3$

Решение

Для того чтобы определить формулу бутанола-1, необходимо проанализировать его название по номенклатуре ИЮПАК.

• Корень "бут" указывает на то, что в основе молекулы лежит углеродная цепь из четырех атомов углерода ($C_4$).
• Суффикс "ан" означает, что все связи между атомами углерода в цепи одинарные.
• Суффикс "ол" говорит о том, что это вещество относится к классу спиртов и содержит одну гидроксильную группу (–OH).
• Цифра "1" (локант) указывает положение гидроксильной группы. Нумерация атомов углерода в цепи начинается с того конца, к которому ближе функциональная группа. Таким образом, группа –OH связана с первым атомом углерода.

Собирая все части вместе, получаем структуру, в которой к первому атому углеродной цепи из четырех атомов присоединена гидроксильная группа. Структурная формула выглядит так: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-OH$.

Теперь рассмотрим предложенные варианты:

1) $CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH_3$ — это 2-метилбутан, алкан разветвленного строения.

2) $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-OH$ — это бутанол-1. Данная формула полностью соответствует названию.

3) $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-OH$ — это 2-метилпропанол-1. Основная цепь содержит три атома углерода.

4) $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$ — это пентан, алкан с цепью из пяти атомов углерода.

Следовательно, правильная формула для бутанола-1 представлена под номером 2.

Ответ: 2.

3. К изомерам пентанола-1 относится

1) бутанол-1

2) пентанол-2

3) пропанол-1

4) бутанол-2

Решение

Изомеры — это химические соединения, которые имеют одинаковый качественный и количественный состав (то есть одинаковую молекулярную формулу), но разное строение и, следовательно, разные свойства.

Для того чтобы найти изомер пентанола-1, необходимо сначала определить его молекулярную формулу.

Пентанол-1 — это одноатомный насыщенный спирт. Название "пентан" указывает на наличие 5 атомов углерода (C) в основной цепи. Общая формула для насыщенных одноатомных спиртов — $C_nH_{2n+2}O$. Для пентанола (n=5) молекулярная формула будет $C_5H_{2 \cdot 5 + 2}O$, то есть $C_5H_{12}O$.

Теперь проанализируем предложенные варианты ответов и определим их молекулярные формулы:

1) бутанол-1: Название "бутан" указывает на 4 атома углерода. Молекулярная формула — $C_4H_{10}O$. Этот спирт является гомологом пентанола-1, а не изомером.

2) пентанол-2: Название "пентан" указывает на 5 атомов углерода. Молекулярная формула — $C_5H_{12}O$. Состав совпадает с составом пентанола-1. Отличие заключается в положении гидроксильной группы (-OH): в пентаноле-1 она находится у первого атома углерода, а в пентаноле-2 — у второго. Следовательно, пентанол-2 является изомером пентанола-1 (изомер положения).

3) пропанол-1: Название "пропан" указывает на 3 атома углерода. Молекулярная формула — $C_3H_8O$. Этот спирт является гомологом пентанола-1.

4) бутанол-2: Название "бутан" указывает на 4 атома углерода. Молекулярная формула — $C_4H_{10}O$. Этот спирт также является гомологом пентанола-1.

Таким образом, единственным веществом из списка, имеющим ту же молекулярную формулу, что и пентанол-1 ($C_5H_{12}O$), является пентанол-2.

Ответ: 2) пентанол-2.

4. Способностью спиртов образовывать водородные связи между молекулами объясняется

1) понижение их растворимости в воде

2) увеличение температуры кипения

3) уменьшение температуры кипения

4) появление окраски вещества

Решение

Водородная связь — это вид межмолекулярного взаимодействия, возникающий между атомом водорода, который ковалентно связан с сильноэлектроотрицательным атомом (в спиртах это кислород), и другим электроотрицательным атомом. В молекулах спиртов ($R-OH$) есть гидроксильная группа, в которой связь $O-H$ сильно поляризована. На атоме кислорода возникает частичный отрицательный заряд ($ \delta- $), а на атоме водорода — частичный положительный ($ \delta+ $).

Благодаря этому между молекулами спирта образуются водородные связи, где положительно заряженный атом водорода одной молекулы притягивается к отрицательно заряженному атому кислорода другой молекулы ($...R-O^{\delta-} - H^{\delta+} \cdots O^{\delta-}(H^{\delta+})-R...$). Эти связи являются дополнительными и более прочными по сравнению с обычными ван-дер-ваальсовыми силами, что значительно влияет на физические свойства спиртов.

Рассмотрим, как наличие водородных связей влияет на свойства, указанные в вариантах ответа:

1) понижение их растворимости в воде

Это утверждение неверно. Молекулы воды ($H_2O$) также способны образовывать между собой водородные связи. Способность спиртов формировать водородные связи не только между своими молекулами, но и с молекулами воды, наоборот, увеличивает их растворимость. Особенно хорошо это проявляется у спиртов с небольшой молекулярной массой (метанол, этанол).

2) увеличение температуры кипения

Это утверждение верно. Температура кипения — это показатель, характеризующий энергию, которую необходимо сообщить молекулам для преодоления сил межмолекулярного притяжения и перехода в газообразное состояние. Поскольку водородные связи являются сильным типом межмолекулярного взаимодействия, для их разрыва требуется значительное количество энергии. В результате спирты имеют аномально высокие температуры кипения по сравнению с соединениями со схожей молекулярной массой, которые не образуют водородных связей (например, алканы или простые эфиры).

3) уменьшение температуры кипения

Это утверждение неверно. Водородные связи усиливают межмолекулярное притяжение, что приводит к повышению, а не понижению температуры кипения.

4) появление окраски вещества

Это утверждение неверно. Окраска вещества определяется его способностью поглощать свет в видимой части спектра, что зависит от электронной структуры молекулы (наличия сопряженных двойных связей, ароматических систем и т. д.). Водородные связи — это межмолекулярные силы, и они не влияют на электронные переходы, ответственные за цвет вещества.

Ответ: 2

5. Верны ли утверждения?

А. Спирты с числом углеродных атомов от 1 до 4 ограниченно растворимы в воде.

Б. Этанол широко применяют в медицине для дезинфекции, компрессов, обтираний.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

А. Спирты с числом углеродных атомов от 1 до 4 ограниченно растворимы в воде.

Растворимость спиртов в воде зависит от соотношения размеров полярной гидроксильной группы ($ -OH $) и неполярного углеводородного радикала. Гидроксильная группа способствует растворению за счет образования водородных связей с молекулами воды. У низших спиртов, таких как метанол ($CH_3OH$), этанол ($C_2H_5OH$) и пропанол ($C_3H_7OH$), влияние полярной группы преобладает, поэтому они смешиваются с водой в любых соотношениях, то есть растворимы неограниченно. С увеличением числа атомов углерода до четырех (бутанол, $C_4H_9OH$) растворимость в воде действительно снижается и становится ограниченной. Однако, поскольку утверждение обобщает это свойство для всех спиртов с 1 по 4 атома углерода, оно является неверным, так как для спиртов с 1-3 атомами углерода оно не выполняется.

Ответ: утверждение неверно.

Б. Этанол широко применяют в медицине для дезинфекции, компрессов, обтираний.

Данное утверждение является верным. Этанол (этиловый спирт) — это известный и широко используемый антисептик. Его 70%-ный водный раствор наиболее эффективен для дезинфекции, так как он вызывает денатурацию (свертывание) белков микроорганизмов, что приводит к их гибели. Поэтому его активно используют для обработки кожи перед инъекциями, для дезинфекции медицинских инструментов и поверхностей. Кроме того, его применяют для согревающих компрессов и для обтираний при лихорадке, так как его быстрое испарение с поверхности кожи вызывает ее охлаждение.

Ответ: утверждение верно.

Таким образом, верным является только утверждение Б. Это соответствует варианту ответа под номером 2.

Ответ: 2