Страница 84 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Общая формула одноосновных карбоновых кислот

1) $R-C(=O)H$

2) $R-C(=O)OH$

3) $R_1-C(=O)R_2$

4) $R_1-C(=O)OR_2$

Решение

Для определения общей формулы одноосновных карбоновых кислот, необходимо проанализировать каждый из предложенных вариантов. Одноосновные карбоновые кислоты — это органические соединения, молекулы которых содержат одну функциональную карбоксильную группу ($ -COOH $), связанную с углеводородным радикалом ($R$) или атомом водорода.

1) Формула $R-\stackrel{\large\text{O}}{|| \atop C}-H$ является общей формулой альдегидов. Она содержит альдегидную группу ($ -CHO $).

2) Формула $R-\stackrel{\large\text{O}}{|| \atop C}-OH$ является общей формулой карбоновых кислот. Так как в формуле присутствует одна карбоксильная группа ($ -COOH $), она описывает именно одноосновные карбоновые кислоты. Этот вариант является правильным.

3) Формула $R_1-\stackrel{\large\text{O}}{|| \atop C}-R_2$ является общей формулой кетонов. Она содержит карбонильную группу ($ >C=O $), связанную с двумя углеводородными радикалами.

4) Формула $R_1-\stackrel{\large\text{O}}{|| \atop C}-O-R_2$ является общей формулой сложных эфиров. Она содержит сложноэфирную функциональную группу ($ -COO- $).

Таким образом, единственная формула, которая соответствует определению одноосновных карбоновых кислот, находится под номером 2.

Ответ: 2.

2. В реакцию «серебряного зеркала» вступает

1) пропанон

2) этанол

3) метаналь

4) глицерин

Решение

Реакция «серебряного зеркала» — это качественная реакция на альдегиды, то есть на органические соединения, содержащие альдегидную группу $-CHO$. Реакция заключается во взаимодействии исследуемого вещества с аммиачным раствором оксида серебра(I), известным как реактив Толленса $[Ag(NH_3)_2]OH$. При наличии альдегидной группы происходит окислительно-восстановительная реакция: альдегид окисляется до карбоновой кислоты (в аммиачной среде — до её аммонийной соли), а ионы серебра $Ag^+$ восстанавливаются до металлического серебра $Ag$, которое оседает на стенках реакционного сосуда, образуя характерный зеркальный налёт.

Общая схема реакции выглядит так:$R-CHO + 2[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t} R-COONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_3 + H_2O$

Проанализируем каждое из предложенных веществ:

1) пропанон. Химическая формула пропанона (ацетона) — $CH_3-CO-CH_3$. Это вещество относится к классу кетонов. Кетоны не содержат альдегидной группы и не окисляются мягкими окислителями, как реактив Толленса. Поэтому пропанон не вступает в реакцию «серебряного зеркала».

2) этанол. Химическая формула этанола — $CH_3CH_2OH$. Это одноатомный спирт. Спирты не имеют альдегидной группы и, следовательно, не дают реакции «серебряного зеркала».

3) метаналь. Химическая формула метаналя (формальдегида) — $H-CHO$. Это простейший представитель класса альдегидов. Наличие альдегидной группы обуславливает его способность вступать в реакцию «серебряного зеркала». Метаналь окисляется, а серебро восстанавливается, образуя зеркальный налет.$HCHO + 4[Ag(NH_3)_2]OH \xrightarrow{t} (NH_4)_2CO_3 + 4Ag \downarrow + 6NH_3 + 2H_2O$Следовательно, метаналь является правильным ответом.

4) глицерин. Химическая формула глицерина — $CH_2(OH)-CH(OH)-CH_2(OH)$. Это многоатомный спирт (триол). Как и другие спирты, глицерин не содержит альдегидной группы и не реагирует с реактивом Толленса.

Таким образом, из всех перечисленных соединений в реакцию «серебряного зеркала» вступает только метаналь.

Ответ: 3) метаналь.

1) уксусная кислота

2) этиловый спирт

3) этаналь

4) этан

Решение

Вопрос касается химического превращения уксусного альдегида в результате реакции гидрирования.

Уксусный альдегид, также известный по систематической номенклатуре как этаналь, имеет химическую формулу $CH_3CHO$. Он принадлежит к классу альдегидов и содержит характерную для них альдегидную группу $-CHO$, в которой атом углерода связан двойной связью с атомом кислорода и одинарной связью с атомом водорода.

Гидрирование — это реакция присоединения молекулярного водорода ($H_2$) к органическому соединению по месту кратных (двойных или тройных) связей. Реакция обычно протекает в присутствии металлических катализаторов, таких как никель (Ni), платина (Pt) или палладий (Pd).

При гидрировании альдегидов происходит восстановление карбонильной группы ($C=O$). Двойная связь $C=O$ разрывается, и к атому углерода и атому кислорода присоединяются атомы водорода. В результате альдегиды превращаются в первичные спирты.

Схема реакции для уксусного альдегида выглядит следующим образом:

$CH_3-CHO + H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ} CH_3-CH_2-OH$

Продуктом этой реакции является $CH_3-CH_2-OH$ — этанол, более известный как этиловый спирт.

Рассмотрим предложенные варианты ответов:

1. Уксусная кислота ($CH_3COOH$) образуется при окислении уксусного альдегида, например, под действием аммиачного раствора оксида серебра (реакция "серебряного зеркала") или гидроксида меди(II). Это противоположный процесс гидрированию.
2. Этиловый спирт ($CH_3CH_2OH$) — это первичный спирт, который, как было показано выше, является продуктом восстановления (гидрирования) уксусного альдегида. Этот вариант является верным.
3. Этаналь — это просто другое название для исходного вещества, уксусного альдегида.
4. Этан ($CH_3-CH_3$) может быть получен из уксусного альдегида, но для этого требуется более глубокое восстановление (например, реакция Клемменсена или Кижнера-Вольфа), а не стандартное каталитическое гидрирование, которое селективно восстанавливает карбонильную группу до гидроксильной.

Таким образом, правильным ответом является этиловый спирт.

Ответ: 2) этиловый спирт.

4. Верны ли утверждения?

А. Формальдегид используют для дубления кожи.

Б. Этаналь образуется при окислении этилового спирта оксидом меди(II).

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

А. Рассмотрим утверждение о том, что формальдегид используют для дубления кожи. Кожа в основном состоит из белка коллагена. Формальдегид ($HCHO$, метаналь) обладает способностью вступать в реакцию с аминогруппами белковых молекул, вызывая их "сшивание". Этот процесс делает коллагеновые волокна более прочными, устойчивыми к воздействию влаги, температуры и микроорганизмов. Процесс обработки кожи с целью придания ей таких свойств называется дублением. Таким образом, формальдегид действительно применяют для дубления кожи. Утверждение А является верным.

Б. Рассмотрим утверждение о том, что этаналь образуется при окислении этилового спирта оксидом меди(II). Этиловый спирт ($C_2H_5OH$, этанол) — это первичный спирт. При окислении первичных спиртов мягкими окислителями, таким как оксид меди(II) ($CuO$) при нагревании, происходит отщепление двух атомов водорода (от гидроксильной группы и от соседнего атома углерода) и образуется альдегид. В данном случае из этанола образуется этаналь ($CH_3CHO$, уксусный альдегид). Это качественная реакция на первичные спирты.

Уравнение химической реакции:

$C_2H_5OH + CuO \xrightarrow{t} CH_3CHO + Cu + H_2O$

Следовательно, утверждение Б также является верным.

Поскольку оба утверждения, А и Б, верны, правильным является вариант ответа, который гласит, что оба утверждения верны.

Ответ: 3

5. Уксусная кислота является

1) сильным электролитом

2) более сильным электролитом, чем соляная кислота

3) слабым электролитом

4) неэлектролитом

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо определить, к какому классу электролитов относится уксусная кислота. Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток за счет диссоциации (распада) на ионы. По степени диссоциации электролиты делят на сильные и слабые.

• Сильные электролиты при растворении в воде практически полностью диссоциируют на ионы. К ним относятся большинство солей, сильные кислоты (например, соляная $HCl$, серная $H_2SO_4$, азотная $HNO_3$) и сильные основания (щелочи, например, $NaOH, KOH$).
• Слабые электролиты диссоциируют лишь частично, в растворе они существуют преимущественно в виде недиссоциированных молекул. К ним относятся слабые кислоты (например, угольная $H_2CO_3$, сероводородная $H_2S$), слабые основания (например, гидрат аммиака $NH_3 \cdot H_2O$) и вода.
• Неэлектролиты — это вещества, которые в растворах не диссоциируют на ионы и, соответственно, их растворы не проводят электрический ток (например, сахар, спирт).

Уксусная кислота ($CH_3COOH$) является органической карбоновой кислотой. В водном растворе она диссоциирует обратимо, то есть не полностью: $CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+$

Так как диссоциация уксусной кислоты является неполной и обратимой, она относится к слабым электролитам. Теперь проанализируем предложенные варианты.

1) сильным электролитом
Это утверждение неверно. Уксусная кислота диссоциирует слабо, поэтому не является сильным электролитом.

2) более сильным электролитом, чем соляная кислота
Это утверждение неверно. Соляная кислота ($HCl$) является сильной кислотой и сильным электролитом, диссоциирующим практически на 100%. Уксусная кислота значительно слабее.

3) слабым электролитом
Это утверждение верно. Уксусная кислота — типичный пример слабой кислоты и, следовательно, слабого электролита.

4) неэлектролитом
Это утверждение неверно. Поскольку уксусная кислота способна диссоциировать на ионы (хотя и в малой степени), она является электролитом, а не неэлектролитом.

Ответ: 3) слабым электролитом

6. Олеиновая кислота взаимодействует с веществом, формула которого

1) $CO_2$

2) $Br_2$

3) $Cu$

4) $KCl$

Решение

Олеиновая кислота относится к классу ненасыщенных высших карбоновых кислот. Её химическая формула - $C_{17}H_{33}COOH$. Структурная формула, показывающая ключевые функциональные группы: $CH_3(CH_2)_7CH=CH(CH_2)_7COOH$.

Химические свойства олеиновой кислоты определяются наличием:

• Карбоксильной группы ($-COOH$), которая обуславливает кислотные свойства.
• Одной двойной связи ($C=C$) в углеводородном радикале, которая позволяет ей вступать в реакции присоединения (например, с галогенами или водородом).

Рассмотрим взаимодействие олеиновой кислоты с каждым из предложенных веществ:

1) CO₂
Оксид углерода(IV) (углекислый газ) является кислотным оксидом. Кислоты, как правило, не реагируют с кислотными оксидами. Следовательно, реакции между олеиновой кислотой и $CO_2$ не происходит.

2) Br₂
Бром – это галоген. Олеиновая кислота является ненасыщенным соединением из-за наличия двойной связи $C=C$. По месту этой двойной связи легко происходит реакция присоединения (галогенирования). Молекула брома присоединяется к молекуле олеиновой кислоты, разрывая двойную связь. Эта реакция (обесцвечивание бромной воды) является качественной для обнаружения кратных связей в органических соединениях.
Уравнение реакции:
$C_{17}H_{33}COOH + Br_2 \rightarrow C_{17}H_{33}Br_2COOH$
Эта реакция протекает.

3) Cu
Медь – это металл, находящийся в ряду электрохимической активности металлов после водорода. Поэтому медь не способна вытеснять водород из карбоновых кислот. Реакция не идет.

4) KCl
Хлорид калия – это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Олеиновая кислота является слабой кислотой и не может вытеснить более сильную соляную кислоту из её соли. Реакция не идет.

Таким образом, из предложенных вариантов олеиновая кислота взаимодействует только с бромом.

Ответ: 2

7. Укажите формулу сложного эфира.

1) $\text{CH}_3\text{--}\text{O}\text{--}\text{CH}_3$

2) $\text{CH}_3\text{--}\text{CH}_2\text{--}\text{C}(=\text{O})\text{--}\text{O}\text{--}\text{CH}_3$

3) $\text{CH}_3\text{--}\text{C}(=\text{O})\text{--}\text{H}$

4) $\text{H}\text{--}\text{C}(=\text{O})\text{--}\text{OH}$

Решение

Сложные эфиры — это класс органических соединений, которые являются производными карбоновых кислот. Их общая формула $R-COO-R'$, где $R$ и $R'$ — углеводородные радикалы. Характерным признаком сложных эфиров является наличие сложноэфирной функциональной группы, состоящей из карбонильной группы ($C=O$), связанной с атомом кислорода, который в свою очередь связан с другим углеводородным радикалом: $-C(=O)O-$.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) $CH_3-O-CH_3$
Это диметиловый эфир, представитель класса простых эфиров. Его функциональная группа — эфирная связь $R-O-R'$.

2) $CH_3-CH_2-C(=O)O-CH_3$
Это метилпропионат. В его структуре присутствует сложноэфирная группа $-COO-$. Это соединение является сложным эфиром. Оно образовано остатком пропановой кислоты и метилового спирта.

3) $CH_3-C(=O)H$
Это этаналь (уксусный альдегид), представитель класса альдегидов. Его функциональная группа — альдегидная $-CHO$.

4) $H-C(=O)OH$
Это метановая (муравьиная) кислота, представитель класса карбоновых кислот. Её функциональная группа — карбоксильная $-COOH$.

Таким образом, формула, соответствующая сложному эфиру, находится под номером 2.

Ответ: 2