Номер A, страница 233 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

A

1. Какие виды изомерии характерны для этиленовых углеводородов?

2. Из нижеприведенных соединений выделите гомологов алкенов:

а) $\text{C}_2\text{H}_4$;

б) $\text{C}_3\text{H}_6$;

в) $\text{C}_5\text{H}_{10}$;

г) $\text{C}_2\text{H}_6$;

д) $\text{C}_4\text{H}_{10}$;

е) $\text{C}_{10}\text{H}_{20}$;

ж) $\text{C}_4\text{H}_8$;

з) $\text{C}_3\text{H}_8$;

и) $\text{C}_6\text{H}_{14}$.

2. Определите формулы углеводородов ряда алкана и ряда алкена, если в них содержатся по 16 атомов водорода.

3. Назовите это соединение и напишите формулы изомеров, которые отличаются по месту нахождения двойной связи.

$\substack{\text{CH}_2 - \text{CH} - \text{CH} - \text{CH}_3 \\ \quad \quad \quad \quad | \\ \quad \quad \quad \quad \text{CH}_3}$

4. Напишите уравнения реакций, показывающие химические свойства алкенов. Какие реакции характерны для них?

5. Какие реакции характерны для ненасыщенных углеводородов?

1. Какие виды изомерии характерны для этиленовых углеводородов?

Для этиленовых углеводородов (алкенов) характерны следующие виды изомерии:

1. Структурная изомерия:

а) Изомерия углеродного скелета. Начиная с $C_4H_8$, возможно различное строение углеродной цепи. Например, для бутена $C_4H_8$ существуют бутен-1 (линейный скелет) и 2-метилпропен (разветвленный скелет).

Пример: $CH_2=CH-CH_2-CH_3$ (бутен-1) и $CH_2=C(CH_3)-CH_3$ (2-метилпропен).

б) Изомерия положения двойной связи. Начиная с $C_4H_8$, двойная связь может занимать разное положение в одной и той же углеродной цепи.

Пример: $CH_2=CH-CH_2-CH_3$ (бутен-1) и $CH_3-CH=CH-CH_3$ (бутен-2).

в) Межклассовая изомерия. Алкены изомерны циклоалканам, имеющим ту же общую формулу $C_nH_{2n}$.

Пример: $CH_2=CH-CH_3$ (пропен) и циклопропан (треугольник из $CH_2$ групп).

2. Пространственная (геометрическая) изомерия:

Цис-транс-изомерия. Она возможна для алкенов, у которых каждый из двух атомов углерода при двойной связи соединен с двумя разными атомами или группами атомов. Цис-изомер имеет заместители по одну сторону от плоскости двойной связи, а транс-изомер – по разные стороны.

Пример: цис-бутен-2 и транс-бутен-2.

Ответ: Для алкенов характерны: структурная изомерия (углеродного скелета, положения двойной связи) и межклассовая изомерия (с циклоалканами), а также пространственная (геометрическая цис-транс) изомерия.

2. Из нижеприведенных соединений выделите гомологов алкенов:

Гомологи алкенов — это углеводороды с одной двойной связью, которые соответствуют общей формуле $C_nH_{2n}$ (где $n \geq 2$). Проверим каждое соединение:

а) $C_4H_8$ - соответствует формуле ($n=4, 2n=8$). Является алкеном.

б) $C_4H_6$ - не соответствует ($2n=8 \neq 6$). Это алкин или диен.

в) $C_5H_{10}$ - соответствует формуле ($n=5, 2n=10$). Является алкеном.

г) $C_2H_4$ - соответствует формуле ($n=2, 2n=4$). Является алкеном (этен).

д) $C_6H_{12}$ - соответствует формуле ($n=6, 2n=12$). Является алкеном.

е) $C_9H_{20}$ - не соответствует ($2n=18 \neq 20$). Это алкан ($C_nH_{2n+2}$).

ж) $C_5H_{10}$ - соответствует формуле ($n=5, 2n=10$). Является алкеном.

з) $C_3H_8$ - не соответствует ($2n=6 \neq 8$). Это алкан ($C_nH_{2n+2}$).

и) $C_4H_8$ - соответствует формуле ($n=4, 2n=8$). Является алкеном.

Ответ: Гомологами алкенов являются соединения: а), в), г), д), ж), и).

2. Определите формулы углеводородов ряда алкана и ряда алкена, если в них содержатся по 16 атомов водорода.

Дано:

Количество атомов водорода (H) в алкане = 16

Количество атомов водорода (H) в алкене = 16

Найти:

Формулу алкана - $C_xH_{16}$

Формулу алкена - $C_yH_{16}$

Решение:

1. Для углеводородов ряда алканов общая формула $C_nH_{2n+2}$.

По условию, число атомов водорода равно 16, следовательно:

$2n+2 = 16$

$2n = 16 - 2$

$2n = 14$

$n = 7$

Следовательно, формула алкана: $C_7H_{16}$ (гептан).

2. Для углеводородов ряда алкенов общая формула $C_nH_{2n}$.

По условию, число атомов водорода равно 16, следовательно:

$2n = 16$

$n = 8$

Следовательно, формула алкена: $C_8H_{16}$ (октен).

Ответ: Формула алкана - $C_7H_{16}$. Формула алкена - $C_8H_{16}$.

3. Назовите это соединение и напишите формулы изомеров, которые отличаются по месту нахождения двойной связи.

Примечание: В представленной на изображении структурной формуле $CH_2=CH-CH(CH_3)-CH-CH_3$ допущена ошибка (атом углерода в центре цепи имеет 5 связей). Наиболее вероятная предполагаемая структура, соответствующая началу $CH_2=CH-$, — это 3-метилпентен-1.

Предполагаемое соединение: $CH_2=CH-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$.

Название соединения определяется по правилам номенклатуры ИЮПАК:

1. Находим самую длинную углеродную цепь, включающую двойную связь. Она состоит из 5 атомов углерода (основа - пентен).

2. Нумеруем цепь с того конца, к которому ближе двойная связь. В данном случае, слева направо. Двойная связь находится после первого атома углерода (пентен-1).

3. Указываем положение и название радикала. Метильная группа ($CH_3$) находится у третьего атома углерода (3-метил).

Название: 3-метилпентен-1.

Изомер, отличающийся положением двойной связи, будет иметь тот же углеродный скелет (3-метилпентан), но двойная связь будет находиться в другом месте. Переместим двойную связь между вторым и третьим атомами углерода:

$CH_3-CH=C(CH_3)-CH_2-CH_3$

Название этого изомера - 3-метилпентен-2.

Ответ: Название соединения: 3-метилпентен-1. Формула его изомера, отличающегося положением двойной связи: $CH_3-CH=C(CH_3)-CH_2-CH_3$ (3-метилпентен-2).

4. Напишите уравнения реакций, показывающие химические свойства алкенов. Какие реакции характерны для них?

Для алкенов, как для ненасыщенных углеводородов, наиболее характерны реакции присоединения по месту разрыва двойной связи (С=С). Также они вступают в реакции окисления и полимеризации.

Примеры реакций (на примере этена и пропена):

1. Присоединение водорода (гидрирование):

$CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni, t, p} CH_3-CH_3$ (этан)

2. Присоединение галогенов (галогенирование):

$CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow CH_2Br-CH_2Br$ (1,2-дибромэтан)

Эта реакция с бромной водой является качественной на двойную связь.

3. Присоединение галогеноводородов (гидрогалогенирование):

Для несимметричных алкенов реакция идет по правилу Марковникова (атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода при двойной связи).

$CH_2=CH-CH_3 + HBr \rightarrow CH_3-CHBr-CH_3$ (2-бромпропан)

4. Присоединение воды (гидратация):

$CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+, t} CH_3-CH_2OH$ (этанол)

5. Полимеризация:

$n(CH_2=CH_2) \xrightarrow{kat, t, p} (-CH_2-CH_2-)_n$ (полиэтилен)

6. Окисление (реакция Вагнера):

$3CH_2=CH_2 + 2KMnO_4 + 4H_2O \rightarrow 3HO-CH_2-CH_2-OH + 2MnO_2\downarrow + 2KOH$ (этандиол-1,2)

7. Горение (полное окисление):

$C_2H_4 + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O$

Ответ: Наиболее характерными реакциями для алкенов являются реакции присоединения (гидрирование, галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация), полимеризации и окисления.

5. Какие реакции характерны для ненасыщенных углеводородов?

Ненасыщенные углеводороды — это углеводороды, содержащие в своих молекулах кратные связи (двойные C=C или тройные C≡C). Наличие этих связей, а именно более слабых и доступных для атаки π-связей, определяет их химические свойства.

Самыми характерными для всех ненасыщенных углеводородов являются:

1. Реакции присоединения. Атомы или группы атомов присоединяются по месту разрыва кратной связи. Это основное химическое свойство, отличающее их от предельных (насыщенных) углеводородов.

2. Реакции полимеризации. Молекулы ненасыщенного соединения (мономеры) соединяются друг с другом за счет разрыва кратных связей, образуя длинные цепи (полимеры).

3. Реакции окисления. Ненасыщенные углеводороды легко окисляются даже мягкими окислителями (например, раствором перманганата калия), при этом происходит разрыв π-связей. Они также горят на воздухе.

Ответ: Для ненасыщенных углеводородов характерны реакции присоединения, полимеризации и окисления.