Страница 9 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Органическая химия изучает

1) строение соединений углерода

2) реакции в живых организмах

3) углеводороды и их производные

4) свойства продуктов переработки нефти

Решение

Органическая химия — это раздел химии, который изучает соединения углерода, их строение, свойства, методы синтеза и химические превращения. Для выбора правильного ответа необходимо проанализировать каждый из предложенных вариантов.

1) строение соединений углерода

Этот вариант является неполным. Органическая химия действительно изучает строение соединений углерода, но это лишь одна из её задач. Помимо строения, она охватывает их химические и физические свойства, реакционную способность, а также методы их получения. Поэтому данный ответ описывает только часть предмета органической химии.

2) реакции в живых организмах

Данный вариант описывает предмет другой науки — биохимии (или биологической химии). Биохимия изучает химические процессы, лежащие в основе жизнедеятельности организмов. Хотя большинство биомолекул являются органическими, и биохимия тесно связана с органической химией, она представляет собой отдельную научную дисциплину. Следовательно, это не является определением органической химии в целом.

3) углеводороды и их производные

Это классическое, наиболее точное и полное определение предмета органической химии. Углеводороды — это простейший класс органических соединений, состоящих только из атомов углерода и водорода. Все остальное огромное многообразие органических веществ (спирты, кислоты, белки, жиры и т.д.) можно формально считать производными углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на другие атомы или функциональные группы. Этот вариант наилучшим образом охватывает все объекты изучения органической химии.

4) свойства продуктов переработки нефти

Это слишком узкое определение. Изучение свойств продуктов переработки нефти и газа является предметом нефтехимии — важного прикладного раздела органической химии. Однако предмет органической химии гораздо шире и включает в себя миллионы соединений, не связанных с нефтью.

Ответ: 3

2. К органическим веществам не относится

1) сероуглерод

2) крахмал

3) этиловый спирт

4) метан

Чтобы определить, какое из перечисленных веществ не относится к органическим, необходимо проанализировать состав и классификацию каждого из них. Органические вещества — это соединения углерода, за исключением некоторых простейших (таких как оксиды углерода, карбонаты, цианиды, карбиды), которые традиционно относят к неорганическим.

1) сероуглерод
Химическая формула сероуглерода — $CS_2$. Хотя это соединение и содержит углерод, по своим химическим свойствам и строению оно аналогично диоксиду углерода ($CO_2$). Исторически и по современной классификации сероуглерод относят к неорганическим веществам. В его молекуле отсутствуют связи углерод-водород, характерные для подавляющего большинства органических соединений.

2) крахмал
Крахмал является полисахаридом с общей формулой $(C_6H_{10}O_5)_n$. Он состоит из остатков молекул глюкозы. Крахмал — это природный полимер, относящийся к классу углеводов, которые являются одними из важнейших классов органических соединений.

3) этиловый спирт
Химическая формула этилового спирта (этанола) — $C_2H_5OH$. Это представитель класса одноатомных спиртов. Его молекула содержит углеводородный радикал, связанный с гидроксильной группой. Этиловый спирт является типичным органическим веществом.

4) метан
Химическая формула метана — $CH_4$. Это простейший представитель класса углеводородов (алканов). Наличие в молекуле связей углерод-водород однозначно определяет его как органическое вещество.

Таким образом, единственным веществом в списке, которое не является органическим, является сероуглерод.

Ответ: 1

3. Валентность атомов углерода в молекуле уксусной кислоты $CH_3\text{--}COOH$ равна

1) трём

2) четырём

3) пяти

4) двум

Дано:

Молекула уксусной кислоты с химической формулой $CH_3-COOH$.

Найти:

Валентность атомов углерода в данной молекуле.

Решение:

Валентность химического элемента — это число химических связей, которые атом данного элемента образует с другими атомами в молекуле. В подавляющем большинстве органических соединений углерод является четырехвалентным, то есть образует четыре связи. Чтобы определить валентность атомов углерода в уксусной кислоте, необходимо проанализировать ее структурную формулу.

Молекула уксусной кислоты ($CH_3-COOH$) содержит два атома углерода. Рассмотрим каждый из них по отдельности.

1. Первый атом углерода, находящийся в метильной группе ($-CH_3$):
Этот атом углерода связан с тремя атомами водорода (H) тремя одинарными связями и с другим атомом углерода (C) одной одинарной связью.
Суммарное количество связей у этого атома углерода равно: $3 (\text{связи с H}) + 1 (\text{связь с C}) = 4$.
Следовательно, валентность первого атома углерода равна IV.

2. Второй атом углерода, находящийся в карбоксильной группе ($-COOH$):
Этот атом углерода связан с первым атомом углерода одной одинарной связью, с одним атомом кислорода (O) двойной связью и с другим атомом кислорода из гидроксильной группы ($-OH$) одной одинарной связью.
Суммарное количество связей у этого атома углерода (учитывая, что двойная связь считается за две) равно: $1 (\text{связь с C}) + 2 (\text{двойная связь с O}) + 1 (\text{связь с OH}) = 4$.
Следовательно, валентность второго атома углерода также равна IV.

Таким образом, оба атома углерода в молекуле уксусной кислоты имеют валентность, равную четырем.

Ответ: 2) четырём

4. Укажите фамилию основоположника органической химии.

1) Бутлеров

2) Шорлеммер

3) Менделеев

4) Бертло

Решение

Основоположником органической химии как науки о строении, свойствах и синтезе соединений углерода является русский учёный Александр Михайлович Бутлеров. Его главный вклад — создание в 1861 году теории химического строения. Эта теория впервые установила, что свойства органических веществ определяются не только их элементным составом, но и порядком соединения атомов в молекуле, то есть их химическим строением. Теория Бутлерова позволила объяснить явление изомерии и дала возможность систематически предсказывать свойства и пути синтеза новых органических соединений.

В то время как другие учёные из списка также внесли важный вклад в химию, их роль иная. Карл Шорлеммер известен работами по химии углеводородов и дал определение органической химии как «химии углеводородов и их производных». Дмитрий Менделеев создал периодическую систему элементов, что является фундаментом неорганической и общей химии. Марселен Бертло опроверг теорию витализма, синтезировав множество органических веществ из неорганических, но именно теория Бутлерова предоставила теоретическую базу для всей органической химии.

Таким образом, правильный вариант ответа — 1.

Ответ: 1) Бутлеров.

5. Разветвлённое строение может иметь молекула, формула которой

1) $CH_4$

2) $C_2H_6$

3) $C_3H_8$

4) $C_4H_{10}$

Решение

Разветвленное строение углеродной цепи подразумевает наличие в молекуле атома углерода, который связан с тремя (третичный) или четырьмя (четвертичный) другими атомами углерода. Такое строение становится возможным для алканов, содержащих как минимум четыре атома углерода. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) $CH_4$

Метан. Молекула содержит только один атом углерода. Образование углерод-углеродной цепи, а следовательно, и разветвления, невозможно.

2) $C_2H_6$

Этан. Молекула состоит из двух атомов углерода. Они могут быть соединены только одним способом, образуя линейную структуру: $CH_3-CH_3$. Разветвление невозможно.

3) $C_3H_8$

Пропан. Три атома углерода в молекуле пропана могут быть соединены только последовательно в одну неразветвленную цепь: $CH_3-CH_2-CH_3$.

4) $C_4H_{10}$

Бутан. Для молекулы с формулой $C_4H_{10}$ существует явление структурной изомерии углеродного скелета. Это означает, что атомы углерода могут соединяться по-разному. Существует изомер с линейным строением (н-бутан, $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$) и изомер с разветвленным строением (изобутан или 2-метилпропан, $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$). В молекуле изобутана центральный атом углерода является третичным, так как он связан с тремя другими атомами углерода, что и определяет разветвленное строение молекулы.

Следовательно, из представленных вариантов только молекула с формулой $C_4H_{10}$ может иметь разветвленное строение.

Ответ: 4

6. Верны ли утверждения?

А. В органических соединениях между атомами преимущественно ковалентные химические связи.

Б. Изомерия — одна из причин многообразия органических веществ.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Для определения верности предложенных утверждений проанализируем каждое из них.

А. В органических соединениях между атомами преимущественно ковалентные химические связи.

Данное утверждение является верным. Основой всех органических соединений является атом углерода, который имеет 4 валентных электрона. Для достижения стабильной электронной конфигурации углерод образует четыре связи, как правило, путем создания общих электронных пар с другими атомами (например, с водородом, кислородом, азотом или другими атомами углерода). Связь, образованная за счет обобществления электронов, является ковалентной. Ионные связи в органических молекулах встречаются значительно реже (например, в солях карбоновых кислот, таких как ацетат натрия $CH_3COONa$), тогда как ковалентные связи (полярные и неполярные) являются доминирующими.

Б. Изомерия — одна из причин многообразия органических веществ.

Это утверждение также является верным. Изомерия — это явление, при котором существуют различные вещества (изомеры), имеющие одинаковую молекулярную формулу (т. е. одинаковый качественный и количественный состав), но разное строение и, следовательно, разные свойства. Например, молекулярной формуле $C_4H_{10}$ соответствуют два изомера: бутан и изобутан (2-метилпропан). С увеличением числа атомов углерода в молекуле число возможных изомеров стремительно растет. Именно способность атомов углерода образовывать не только цепи разной длины, но и структуры с различным порядком соединения атомов (изомеры) является одной из ключевых причин колоссального многообразия органических соединений.

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

Ответ: 3) оба утверждения верны

7. Изомеры — это вещества, имеющие

1) одинаковое строение

2) сходное строение и сходные свойства

3) одинаковое число атомов углерода

4) одинаковый состав и разное строение

Решение

Изомеры (от греческих слов ἴσος — «равный» и μέρος — «доля, часть») — это химические соединения, которые имеют одинаковый качественный и количественный состав (то есть одинаковую молекулярную формулу), но разное строение (разный порядок связывания атомов или их пространственное расположение) и, как следствие, разные физические и химические свойства.

Рассмотрим предложенные варианты ответа:

1) одинаковое строение
Этот вариант неверен. Вещества, имеющие одинаковое строение и одинаковый состав, являются одним и тем же веществом, а не изомерами.

2) сходное строение и сходные свойства
Этот вариант также неверен. Данное определение больше подходит для гомологов — веществ, принадлежащих к одному классу соединений, имеющих сходное строение и свойства, но отличающихся на одну или несколько групп $CH_2$. Строение изомеров является различным, а не просто сходным, и их свойства также могут значительно отличаться.

3) одинаковое число атомов углерода
Этот вариант является неполным и потому неверным. Изомеры должны иметь не только одинаковое число атомов углерода, но и одинаковое число атомов всех остальных элементов, входящих в состав молекулы. Например, бутан ($C_4H_{10}$) и бутен ($C_4H_8$) имеют одинаковое число атомов углерода, но не являются изомерами, так как у них разная молекулярная формула.

4) одинаковый состав и разное строение
Этот вариант является точным и полным определением изомеров. "Одинаковый состав" означает, что у них одна и та же молекулярная формула (например, $C_4H_{10}$), а "разное строение" указывает на то, что атомы в их молекулах соединены в разном порядке (например, н-бутан и изобутан (2-метилпропан)).

Таким образом, правильное определение изомеров — это вещества, имеющие одинаковый состав и разное строение.

Ответ: 4