Номер B, страница 237 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Какие из приведенных веществ являются гомологами, а какие — изомерами пропина?

а) $H_3C - C \equiv C - CH_3$;

б) $H C \equiv C - CH_3$;

в) $H C \equiv C - CH_2 - CH_3$;

г) $H_2C = C = C - CH_2$.

2. Технический карбид кальция содержит 20% примеси. Сколько литров ацетилена (н.у.) образуется из 500 г такого карбида?

Ответ: $V(C_2H_2) = 140$ л.

3. При сжигании 1 моль неизвестного ароматического угле водорода образовалось 201,6 л $CO_2$ (н.у.) и 134,4 л (н.у.) водяных паров. Определите молекулярную формулу угле водорода.

4. Напишите уравнения реакций с указанием условий протекания:

а) $CaCO_3 \rightarrow Cao \rightarrow CaC_2 \rightarrow C_2H_2 \rightarrow C_2H_5Cl \rightarrow C_2H_6$

б) $C_2H_6 \rightarrow C_2H_4$

$C_2H_4 \rightarrow C_2H_2$

$C_2H_2 \rightarrow C_2H_4$

$C_2H_2 \rightarrow C_2H_5Cl$

$C_2H_5Cl \rightarrow Cl_2CH-CHCl_2$

в) $HC \equiv CH \rightarrow C_2H_2Br_2$

$HC \equiv CH \rightarrow CH_3-CH-OH$

г) $C_4H_9Br \rightarrow C_4H_{10} \rightarrow C_4H_9Cl \rightarrow C_4H_8 \rightarrow CO_2$

1. Пропин имеет формулу $C_3H_4$ и структурную формулу $HC≡C-CH_3$.

Гомологи – это вещества, принадлежащие к одному классу, имеющие сходное строение и химические свойства, но отличающиеся по составу на одну или несколько групп $-CH_2-$. Общая формула алкинов, к которым относится пропин, – $C_nH_{2n-2}$.

Изомеры – это вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав (одинаковую молекулярную формулу), но разное строение и, следовательно, разные свойства.

Проанализируем приведенные вещества (исходя из наиболее вероятной интерпретации нечетких структурных формул):

а) $H_2C=C=CH_2$ (пропадиен или аллен). Молекулярная формула $C_3H_4$. Состав тот же, что и у пропина, но строение другое (класс алкадиенов). Следовательно, это изомер пропина (межклассовый).

б) $HC≡C-CH_3$ (пропин). Это само вещество, по отношению к которому задан вопрос.

в) $HC≡C-CH_2-CH_3$ (бутин-1). Молекулярная формула $C_4H_6$. Это вещество относится к алкинам и отличается от пропина на одну группу $-CH_2-$. Следовательно, это гомолог пропина.

г) $H_3C-C≡C-CH_3$ (бутин-2). Молекулярная формула $C_4H_6$. Это вещество также относится к алкинам и имеет в составе на один атом углерода и два атома водорода больше, чем пропин. Следовательно, это гомолог пропина.

Ответ: Гомологами пропина являются вещества в) и г). Изомером пропина является вещество а).

2. Дано:

$m(техн. CaC_2) = 500~г$

$ω(примесей) = 20\%$

Найти:

$V(C_2H_2) - ?$

Решение:

1. Найдем массовую долю чистого карбида кальция ($CaC_2$) в техническом образце:

$ω(CaC_2) = 100\% - ω(примесей) = 100\% - 20\% = 80\% = 0.8$

2. Рассчитаем массу чистого карбида кальция:

$m(CaC_2) = m(техн. CaC_2) \cdot ω(CaC_2) = 500~г \cdot 0.8 = 400~г$

3. Запишем уравнение реакции получения ацетилена из карбида кальция:

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2↑ + Ca(OH)_2$

4. Рассчитаем молярную массу карбида кальция:

$M(CaC_2) = 40 + 2 \cdot 12 = 64~г/моль$

5. Найдем количество вещества карбида кальция, вступившего в реакцию:

$n(CaC_2) = \frac{m(CaC_2)}{M(CaC_2)} = \frac{400~г}{64~г/моль} = 6.25~моль$

6. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $CaC_2$ образуется 1 моль $C_2H_2$. Следовательно, количество вещества ацетилена равно количеству вещества карбида кальция:

$n(C_2H_2) = n(CaC_2) = 6.25~моль$

7. Рассчитаем объем ацетилена при нормальных условиях (н.у.), зная, что молярный объем газа при н.у. ($V_m$) равен 22.4 л/моль:

$V(C_2H_2) = n(C_2H_2) \cdot V_m = 6.25~моль \cdot 22.4~л/моль = 140~л$

Ответ: $V(C_2H_2) = 140~л$.

3. Дано:

$n(C_xH_y) = 1~моль$

$V(CO_2) = 201.6~л$ (н.у.)

$V(H_2O_{пар}) = 134.4~л$ (н.у.)

Углеводород является ароматическим.

Найти:

Молекулярную формулу $C_xH_y$

Решение:

1. Запишем общее уравнение сгорания углеводорода:

$C_xH_y + (x + \frac{y}{4})O_2 \rightarrow xCO_2 + \frac{y}{2}H_2O$

2. Из уравнения видно, что при сжигании 1 моль углеводорода $C_xH_y$ образуется $x$ моль $CO_2$ и $y/2$ моль $H_2O$.

3. Найдем количество вещества ($n$) образовавшихся оксида углерода(IV) и воды, используя молярный объем газа при н.у. ($V_m = 22.4~л/моль$):

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{201.6~л}{22.4~л/моль} = 9~моль$

$n(H_2O) = \frac{V(H_2O)}{V_m} = \frac{134.4~л}{22.4~л/моль} = 6~моль$

4. Так как исходное количество углеводорода равно 1 моль, то:

Индекс $x$ (число атомов углерода) равен количеству вещества $CO_2$:

$x = n(CO_2) = 9$

Половина индекса $y$ (числа атомов водорода) равна количеству вещества $H_2O$:

$\frac{y}{2} = n(H_2O) = 6$

Отсюда находим $y$:

$y = 6 \cdot 2 = 12$

5. Таким образом, молекулярная формула углеводорода – $C_9H_{12}$. Этой формуле соответствуют несколько ароматических углеводородов (например, кумол, пропилбензол, мезитилен и др.).

Ответ: Молекулярная формула углеводорода – $C_9H_{12}$.

4. а) $CaCO_3 \rightarrow CaO \rightarrow CaC_2 \rightarrow C_2H_2 \rightarrow C_2H_4 \rightarrow C_2H_5Cl$

1) $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ \approx 1000^\circ C} CaO + CO_2\uparrow$

2) $CaO + 3C \xrightarrow{t^\circ \approx 2000^\circ C} CaC_2 + CO\uparrow$

3) $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$

4) $C_2H_2 + H_2 \xrightarrow{кат.,~Pd/PbCO_3} C_2H_4$

5) $C_2H_4 + HCl \rightarrow C_2H_5Cl$

Ответ: Уравнения реакций написаны выше.

б) $C_2H_6 \rightarrow C_2H_4 \rightarrow C_2H_2 \rightarrow C_6H_6$ и отвлетвления от $C_2H_2$

1) $C_2H_6 \xrightarrow{t^\circ,~Ni} C_2H_4 + H_2\uparrow$

2) $C_2H_4 + Br_2 \rightarrow CH_2Br-CH_2Br$

$CH_2Br-CH_2Br + 2KOH_{(спирт.)} \xrightarrow{t^\circ} C_2H_2\uparrow + 2KBr + 2H_2O$

3) $3C_2H_2 \xrightarrow{t^\circ=600^\circ C,~C_{акт.}} C_6H_6$

4) $C_2H_2 + HCl \xrightarrow{кат.,~HgCl_2} H_2C=CHCl$ (получение винилхлорида)

5) $C_2H_2 + 2Cl_2 \rightarrow Cl_2CH-CHCl_2$ (получение 1,1,2,2-тетрахлорэтана)

Ответ: Уравнения реакций написаны выше.

в) $C_2H_4Br_2 \rightarrow HC≡CH$ (предполагая опечатку в условии и имея в виду 1,2-дибромэтан $C_2H_4Br_2$ как исходное вещество)

$CH_2Br-CH_2Br + 2KOH_{(спирт.)} \xrightarrow{t^\circ} HC≡CH\uparrow + 2KBr + 2H_2O$

Или реакция с цинковой пылью:

$CH_2Br-CH_2Br + 2Zn \xrightarrow{t^\circ} HC≡CH\uparrow + 2ZnBr_2$ (происходит в две стадии)

Ответ: $CH_2Br-CH_2Br + 2KOH_{(спирт.)} \xrightarrow{t^\circ} HC≡CH\uparrow + 2KBr + 2H_2O$.

г) $C_2H_5Br \rightarrow C_4H_{10} \rightarrow C_4H_8 \rightarrow C_4H_9OH \rightarrow CO_2$

1) $2C_2H_5Br + 2Na \xrightarrow{сухой~эфир} C_4H_{10} + 2NaBr$ (Реакция Вюрца)

2) $C_4H_{10} \xrightarrow{t^\circ,~кат.(Ni,~Pt)} C_4H_8 + H_2\uparrow$

3) $CH_2=CH-CH_2-CH_3 + H_2O \xrightarrow{H^+} CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3$ (Гидратация по правилу Марковникова)

4) $C_4H_9OH + 6O_2 \xrightarrow{t^\circ} 4CO_2\uparrow + 5H_2O$ (Полное сгорание)

Ответ: Уравнения реакций написаны выше.