Страница 109 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. При сгорании 5 л метана (н. у.) выделился углекислый газ объёмом

1) 5 л

2) 10 л

3) 12 л

4) 15 л

Дано:

Объем метана $V(CH_4) = 5 \text{ л}$

Условия: нормальные (н. у.)

$V(CH_4) = 5 \text{ л} = 5 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

Объем углекислого газа $V(CO_2)$ — ?

Решение:

Для решения задачи необходимо составить уравнение реакции горения метана ($CH_4$). Горение — это реакция с кислородом ($O_2$). При полном сгорании углеводородов образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

Запишем и сбалансируем уравнение химической реакции:

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, объемы вступающих в реакцию и образующихся газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся как целые числа, равные их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

В данной задаче реакция протекает при нормальных условиях (н. у.).

Из уравнения реакции видно, что из 1 моль газообразного метана ($CH_4$) образуется 1 моль газообразного углекислого газа ($CO_2$).

Следовательно, их молярное соотношение равно:

$n(CH_4) : n(CO_2) = 1 : 1$

Так как объемы газов при одинаковых условиях прямо пропорциональны их количествам вещества, соотношение объемов будет таким же:

$V(CH_4) : V(CO_2) = 1 : 1$

Это означает, что объем образовавшегося углекислого газа равен объему сгоревшего метана.

$V(CO_2) = V(CH_4) = 5 \text{ л}$

Таким образом, при сгорании 5 л метана выделится 5 л углекислого газа. Это соответствует варианту ответа 1).

Ответ: 5 л

6. Укажите верное утверждение.

1) В молекуле метана два атома углерода.

2) Метан — непредельный углеводород.

3) Метан не растворяется в воде.

4) Метан имеет характерный запах.

Решение

Для того чтобы определить верное утверждение, необходимо проанализировать каждое из предложенных утверждений о метане.

1) В молекуле метана два атома углерода.

Химическая формула метана — $CH_4$. Эта формула показывает, что молекула метана состоит из одного атома углерода (C) и четырех атомов водорода (H). Таким образом, утверждение о наличии двух атомов углерода в молекуле метана является неверным.

2) Метан — непредельный углеводород.

Метан ($CH_4$) является простейшим представителем гомологического ряда алканов. Алканы — это предельные (насыщенные) углеводороды, так как в их молекулах все связи между атомами углерода (в случае метана, все валентности единственного атома углерода) одинарные и полностью насыщены атомами водорода. Непредельные углеводороды содержат кратные (двойные или тройные) связи между атомами углерода. Следовательно, это утверждение неверно.

3) Метан не растворяется в воде.

Молекула метана ($CH_4$) является неполярной, так как имеет симметричное тетраэдрическое строение. Молекула воды ($H_2O$) — полярная. Согласно эмпирическому правилу "подобное растворяется в подобном", неполярные вещества, как правило, плохо растворяются в полярных растворителях. Метан действительно очень плохо растворяется в воде. Это утверждение является верным.

4) Метан имеет характерный запах.

Чистый метан — это бесцветный газ без запаха. Резкий, неприятный запах, который ассоциируется с бытовым природным газом (основным компонентом которого является метан), придают искусственно. В газ добавляют специальные вещества с сильным запахом — одоранты (например, этилмеркаптан) — для того, чтобы можно было своевременно обнаружить утечку газа по запаху и предотвратить аварию. Следовательно, утверждение о наличии у метана характерного запаха неверно.

Ответ: 3

7. В бытовом газе содержатся оба углеводорода:

1) этилен и этан

2) этан и метан

3) пропан и ацетилен

4) метан и этилен

Решение

Бытовой газ — это общее название для горючих газов, используемых в быту для приготовления пищи, отопления и других нужд. Существует два основных вида бытового газа:

• Природный газ, который поставляется по магистральным газопроводам. Его основной компонент — метан ($CH_4$), содержание которого может достигать 98%. Также в его состав входят другие предельные углеводороды (алканы), в первую очередь этан ($C_2H_6$), а также пропан ($C_3H_8$) и бутан ($C_4H_{10}$).
• Сжиженный углеводородный газ (СУГ), который хранится и транспортируется в баллонах или газгольдерах. Он представляет собой в основном смесь пропана ($C_3H_8$) и бутана ($C_4H_{10}$).

Проанализируем предложенные в вопросе варианты пар углеводородов:

1) этилен и этан
Этан ($C_2H_6$) является компонентом природного газа. Этилен ($C_2H_4$) относится к классу алкенов (непредельные углеводороды) и не является типичным компонентом бытового газа, используемого в качестве топлива. Этот вариант неверен.

2) этан и метан
Метан ($CH_4$) — это основной компонент природного газа. Этан ($C_2H_6$) — второй по содержанию углеводородный компонент природного газа. Поскольку природный газ является основным видом бытового газа, эта пара углеводородов в нём содержится. Этот вариант верен.

3) пропан и ацетилен
Пропан ($C_3H_8$) является важным компонентом как природного газа, так и СУГ. Однако ацетилен ($C_2H_2$) — это алкин, крайне активный и нестабильный газ, который не применяют в качестве бытового топлива. Этот вариант неверен.

4) метан и этилен
Метан ($CH_4$) — основа природного газа, но, как уже было сказано, этилен ($C_2H_4$) в его состав не входит. Этот вариант неверен.

Таким образом, из предложенных вариантов только пара "этан и метан" корректно описывает состав бытового (природного) газа.

Ответ: 2

8. Укажите формулу одноатомного спирта.

1) $CH_3—OH$

2) $CH_3—CH_3$

3) $HO—CH_2—CH_2—OH$

4) $CH_3—COOH$

Решение

Одноатомные спирты – это органические соединения, молекулы которых содержат одну гидроксильную группу ($-OH$), связанную с углеводородным радикалом. Рассмотрим предложенные варианты:

1) $CH_3-OH$ – это метанол. Его молекула содержит одну гидроксильную группу ($-OH$), соединенную с метильным радикалом ($-CH_3$). Следовательно, это одноатомный спирт.

2) $CH_3-CH_3$ – это этан. Это соединение относится к классу алканов (предельных углеводородов) и не содержит гидроксильной группы.

3) $HO-CH_2-CH_2-OH$ – это этандиол-1,2 (этиленгликоль). Его молекула содержит две гидроксильные группы, поэтому он является двухатомным (многоатомным) спиртом.

4) $CH_3-COOH$ – это уксусная кислота. Это соединение содержит карбоксильную группу ($-COOH$), а не гидроксильную, и относится к классу карбоновых кислот.

Таким образом, единственной формулой одноатомного спирта из предложенных является $CH_3-OH$.

Ответ: 1.

9. Укажите формулу уксусной кислоты.

1) $\text{CH}_3\text{--}\text{CH}_2\text{--}\text{COOH}$

2) $\text{CH}_3\text{--}\text{CO}\text{--}\text{CH}_3$

3) $\text{HOOC}\text{--}\text{CH}_2\text{--}\text{CH}_2\text{--}\text{COOH}$

4) $\text{CH}_3\text{--}\text{COOH}$

Решение

Уксусная кислота, также известная по систематической номенклатуре как этановая кислота, является одной из простейших одноосновных карбоновых кислот. Молекула уксусной кислоты содержит два атома углерода и одну карбоксильную группу ($-COOH$). Её химическая формула — $CH_3COOH$.

Проанализируем предложенные варианты ответов:

1) $CH_3-CH_2-COOH$

Эта формула соответствует пропановой (пропионовой) кислоте. В её молекуле три атома углерода. Следовательно, это не уксусная кислота.

2) $CH_3-CO-CH_3$

Эта формула соответствует ацетону (пропанону). Это соединение относится к классу кетонов, а не карбоновых кислот, так как содержит карбонильную группу ($>C=O$), а не карбоксильную ($-COOH$).

3) $HOOC-CH_2-CH_2-COOH$

Эта формула соответствует янтарной (бутандиовой) кислоте. Это двухосновная карбоновая кислота, содержащая четыре атома углерода.

4) $CH_3-COOH$

Эта формула соответствует уксусной (этановой) кислоте. Она содержит два атома углерода и одну карбоксильную группу, что является правильным определением для уксусной кислоты.

Исходя из анализа, правильный вариант ответа — 4.

Ответ: 4

10. Уксусная кислота взаимодействует с веществами, формулы которых

1) $NaCl$

2) $Zn$

3) $SO_3$

4) $K_2CO_3$

5) $Hg$

Уксусная кислота ($CH_3COOH$) — это одноосновная карбоновая кислота, проявляющая все типичные свойства кислот. Проанализируем ее взаимодействие с каждым из предложенных веществ.

1) NaCl
Хлорид натрия ($NaCl$) — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Уксусная кислота является слабой кислотой и не может вытеснить более сильную соляную кислоту из ее соли. Поэтому реакция обмена невозможна.
$CH_3COOH + NaCl \nrightarrow$
Ответ: не взаимодействует.

2) Zn
Цинк ($Zn$) — это металл, который в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит до водорода. Такие металлы способны вытеснять водород из растворов кислот. В результате реакции уксусной кислоты с цинком образуется соль — ацетат цинка, и выделяется газообразный водород.
$2CH_3COOH + Zn \rightarrow (CH_3COO)_2Zn + H_2\uparrow$
Ответ: взаимодействует.

3) SO₃
Оксид серы(VI) ($SO_3$) — это кислотный оксид, которому соответствует сильная серная кислота ($H_2SO_4$). Кислоты с кислотными оксидами не взаимодействуют.
Ответ: не взаимодействует.

4) K₂CO₃
Карбонат калия ($K_2CO_3$) — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и слабой угольной кислотой ($H_2CO_3$). Уксусная кислота сильнее угольной, поэтому она вытесняет ее из соли. Образующаяся в ходе реакции угольная кислота очень неустойчива и распадается на углекислый газ и воду.
$2CH_3COOH + K_2CO_3 \rightarrow 2CH_3COOK + H_2O + CO_2\uparrow$
Ответ: взаимодействует.

5) Hg
Ртуть ($Hg$) — это металл, который в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит после водорода. Такие металлы не могут вытеснять водород из растворов кислот (за исключением кислот-окислителей, к которым уксусная кислота не относится).
$CH_3COOH + Hg \nrightarrow$
Ответ: не взаимодействует.

11. Установите соответствие между углеводородом и его характеристикой.

УГЛЕВОДОРОД

А) этилен

Б) метан

ХАРАКТЕРИСТИКА

1) предельное соединение

2) образуется при гидролизе карбида алюминия

3) в молекуле четыре атома водорода

4) между атомами углерода в молекуле двойная связь

5) непредельное соединение

А) этилен

Этилен (этен) – это органическое соединение, первый представитель класса алкенов, с химической формулой $C_2H_4$. Его структурная формула $CH_2=CH_2$. Проанализируем предложенные характеристики по отношению к этилену:

1) предельное соединение – неверно. Наличие двойной связи делает этилен непредельным (ненасыщенным) соединением.

2) образуется при гидролизе карбида алюминия – неверно. Эта реакция приводит к образованию метана.

3) в молекуле четыре атома водорода – верно. Молекулярная формула $C_2H_4$ подтверждает наличие четырех атомов водорода.

4) между атомами углерода в молекуле двойная связь – верно. Это ключевая структурная особенность этилена.

5) непредельное соединение – верно. Это классификация соединения, основанная на наличии кратной связи.

В задачах на установление соответствия необходимо выбрать одну, наиболее точную характеристику. Характеристика (3) верна также и для метана, поэтому она неоднозначна. Характеристики (4) и (5) обе верны для этилена. Однако, в контексте сопоставления с метаном (который является предельным соединением), наиболее логично выбрать характеристику, которая отражает его принадлежность к классу, противоположному классу метана. Поэтому "непредельное соединение" является наилучшим выбором для сопоставления.

Ответ: 5.

Б) метан

Метан ($CH_4$) – простейший представитель класса алканов (предельных углеводородов). Проанализируем предложенные характеристики по отношению к метану:

1) предельное соединение – верно. В метане все связи одинарные, поэтому он является насыщенным (предельным).

2) образуется при гидролизе карбида алюминия – верно. Это известный лабораторный способ получения метана: $Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 3CH_4\uparrow + 4Al(OH)_3$.

3) в молекуле четыре атома водорода – верно. Молекулярная формула $CH_4$ подтверждает это.

4) между атомами углерода в молекуле двойная связь – неверно. В метане только один атом углерода.

5) непредельное соединение – неверно.

Для метана верны характеристики 1, 2 и 3. Характеристика (3) также верна для этилена, поэтому её следует исключить. Для логичного сопоставления с этиленом, который мы охарактеризовали как непредельное соединение (5), для метана следует выбрать противоположную по смыслу характеристику – "предельное соединение" (1). Это создает четкое противопоставление по основному классификационному признаку.

Ответ: 1.