Страница 111 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. Укажите важнейший природный источник предельных углеводородов.

1) уголь

2) природный газ

3) бензин

4) торф

Решение

Вопрос заключается в определении важнейшего природного источника предельных углеводородов. Предельные углеводороды, или алканы, – это класс углеводородов, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой только одинарными связями. Простейшим представителем является метан ($CH_4$).

Рассмотрим предложенные варианты ответов:

1) Уголь – это твердое ископаемое топливо, которое состоит в основном из углерода и сложных высокомолекулярных соединений, в том числе ароматических. Он не является прямым источником предельных углеводородов в их чистом виде.

2) Природный газ – это смесь газов, добываемая из недр Земли. Его основной компонент (до 98%) – это метан ($CH_4$), который является простейшим предельным углеводородом. Также в состав природного газа входят другие алканы: этан ($C_2H_6$), пропан ($C_3H_8$), бутан ($C_4H_{10}$) и др. Это делает природный газ ключевым природным источником именно этого класса соединений.

3) Бензин – это смесь легких углеводородов, в основном алканов и циклоалканов. Однако бензин не является природным источником, а является продуктом переработки нефти.

4) Торф – это горючее полезное ископаемое, образовавшееся из не полностью разложившихся остатков болотных растений. Является начальной стадией углеобразования и состоит из сложных органических веществ, а не преимущественно из алканов.

Таким образом, из всех перечисленных вариантов именно природный газ является важнейшим природным источником предельных углеводородов.

Ответ: 2) природный газ.

8. Укажите формулу лишнего вещества.

1) $CH_2(OH)-CH(OH)-CH_2(OH)$

2) $CH_3-COOH$

3) $HO-CH_3$

4) $CH_3-CH_2-CH_2-OH$

Решение

Для того чтобы определить "лишнее" вещество в предложенном списке, необходимо классифицировать каждое соединение по принадлежности к определенному классу органических веществ. Классификация проводится на основе наличия характерных функциональных групп.

1) $CH_2(OH)–CH(OH)–CH_2(OH)$

Это вещество – глицерин (или пропан-1,2,3-триол). Его молекула содержит три гидроксильные группы ($-OH$). Наличие гидроксильной группы, связанной с насыщенным атомом углерода, характерно для класса спиртов. Так как в молекуле три такие группы, это многоатомный спирт.

2) $CH_3–COOH$

Это вещество – уксусная кислота (или этановая кислота). Его молекула содержит карбоксильную группу ($-COOH$). Эта функциональная группа определяет принадлежность вещества к классу карбоновых кислот.

3) $HO–CH_3$

Это вещество – метанол (метиловый спирт), его формула чаще записывается как $CH_3OH$. Молекула содержит одну гидроксильную группу ($-OH$), следовательно, это одноатомный спирт.

4) $CH_3–CH_2–CH_2–OH$

Это вещество – пропанол-1 (н-пропиловый спирт). Его молекула также содержит одну гидроксильную группу ($-OH$), что позволяет отнести его к классу одноатомных спиртов.

Сравнивая все четыре вещества, можно сделать вывод, что соединения под номерами 1, 3 и 4 относятся к одному общему классу – спиртам, так как все они содержат в качестве функциональной гидроксильную группу. Соединение под номером 2 (уксусная кислота) относится к другому классу – карбоновым кислотам. Поэтому оно является "лишним" в данном списке.

Ответ: $CH_3–COOH$.

9. Укажите формулу этилового спирта.

1) $CH_3-CO-CH_3$

2) $CH_3-COOH$

3) $CH_3-CH_2-OH$

4) $CH_3-CHO$

Решение

Для определения формулы этилового спирта необходимо проанализировать его название и сопоставить его со строением молекул, представленных в вариантах ответа.

Этиловый спирт (по международной номенклатуре — этанол) относится к классу одноатомных спиртов. Название «этиловый» указывает на то, что в основе молекулы лежит углеводородный радикал этанa — этил ($C_2H_5-$), который состоит из двух атомов углерода. Принадлежность к классу спиртов указывает на наличие в молекуле функциональной гидроксильной группы ($-OH$). Соединив этил-радикал и гидроксильную группу, мы получаем структурную формулу этилового спирта: $CH_3-CH_2-OH$.

Теперь проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) $CH_3-CO-CH_3$ — это ацетон (или пропанон). Данное соединение относится к классу кетонов, так как содержит карбонильную группу ($>C=O$), связанную с двумя метильными радикалами. Это не этиловый спирт.

2) $CH_3-COOH$ — это уксусная кислота (или этановая кислота). Данное соединение относится к классу карбоновых кислот, так как содержит карбоксильную группу ($-COOH$). Это не этиловый спирт.

3) $CH_3-CH_2-OH$ — это этиловый спирт (этанол). Молекула состоит из этильного радикала ($CH_3-CH_2-$) и гидроксильной группы ($-OH$). Эта формула полностью соответствует строению этилового спирта.

4) $CH_3-CHO$ — это уксусный альдегид (или этаналь). Данное соединение относится к классу альдегидов, так как содержит альдегидную группу ($-CHO$). Это не этиловый спирт.

Таким образом, верная формула этилового спирта приведена в варианте под номером 3.

Ответ: 3) $CH_3-CH_2-OH$

10. Уксусная кислота не взаимодействует с веществами, формулы которых

1) $CuO$

2) $HCl$

3) $NaOH$

4) $KNO_3$

5) $Mg$

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать химические свойства уксусной кислоты ($CH_3COOH$) и возможность ее взаимодействия с каждым из предложенных веществ. Уксусная кислота относится к классу слабых карбоновых кислот и проявляет типичные для этого класса свойства: реагирует с основаниями, основными оксидами, активными металлами и солями более слабых кислот.

1) CuO

Оксид меди(II) ($CuO$) — это основный оксид. Уксусная кислота, как кислота, реагирует с основными оксидами, образуя соль и воду. В данном случае продуктами реакции являются ацетат меди(II) и вода.
Уравнение реакции: $2CH_3COOH + CuO \rightarrow (CH_3COO)_2Cu + H_2O$.
Следовательно, реакция происходит.

2) HCl

Соляная кислота ($HCl$) — сильная неорганическая кислота. Уксусная кислота также является кислотой. Как правило, кислоты между собой не реагируют (за исключением особых случаев, например, окислительно-восстановительных реакций, которые здесь не происходят).
Следовательно, реакция не происходит.

3) NaOH

Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное основание (щёлочь). Уксусная кислота вступает в реакцию нейтрализации со щелочами, в результате которой образуется соль (ацетат натрия) и вода.
Уравнение реакции: $CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$.
Следовательно, реакция происходит.

4) KNO₃

Нитрат калия ($KNO_3$) — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HNO_3$). Уксусная кислота слабее азотной, поэтому не может вытеснить её из соли. Реакция обмена также не идет, так как в результате не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита (например, воды).
Следовательно, реакция не происходит.

5) Mg

Магний ($Mg$) — активный металл, стоящий в ряду активности металлов до водорода. Он способен вытеснять водород из растворов кислот. При реакции с уксусной кислотой образуются ацетат магния и газообразный водород.
Уравнение реакции: $2CH_3COOH + Mg \rightarrow (CH_3COO)_2Mg + H_2\uparrow$.
Следовательно, реакция происходит.

Таким образом, уксусная кислота не вступает в реакцию с соляной кислотой ($HCl$) и нитратом калия ($KNO_3$).

Ответ: 2, 4.

11. Установите соответствие между углеводородом и его характеристикой.

УГЛЕВОДОРОД

А) ацетилен

Б) этан

ХАРАКТЕРИСТИКА

1) вступает в реакцию гидрирования

2) относительная молекулярная масса равна 30

3) в молекуле два атома углерода

4) между атомами углерода в молекуле одинарная связь

5) непредельное соединение

Дано:

Углеводород А: ацетилен
Углеводород Б: этан
Список характеристик:
1) вступает в реакцию гидрирования
2) относительная молекулярная масса равна 30
3) в молекуле два атома углерода
4) между атомами углерода в молекуле одинарная связь
5) непредельное соединение
Относительные атомные массы: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$.

Найти:

Установить соответствие между каждым углеводородом и подходящими для него характеристиками.

Решение:

Проанализируем каждый углеводород по отдельности.

А) ацетилен

Ацетилен (этин) — это углеводород с химической формулой $C_2H_2$. Его структурная формула $H-C \equiv C-H$.

1) вступает в реакцию гидрирования:Подходит. Ацетилен является непредельным (ненасыщенным) углеводородом из-за наличия тройной связи, поэтому он способен вступать в реакции присоединения, в том числе и гидрирования (присоединения водорода).

2) относительная молекулярная масса равна 30:Не подходит. Рассчитаем относительную молекулярную массу ацетилена: $M_r(C_2H_2) = 2 \cdot Ar(C) + 2 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 12 + 2 \cdot 1 = 26$.

3) в молекуле два атома углерода:Подходит. Химическая формула $C_2H_2$ показывает, что в состав молекулы входят два атома углерода.

4) между атомами углерода в молекуле одинарная связь:Не подходит. В молекуле ацетилена между атомами углерода тройная ковалентная связь.

5) непредельное соединение:Подходит. Наличие кратной (тройной) связи в молекуле определяет принадлежность ацетилена к классу непредельных соединений.

Ответ: 1, 3, 5

Б) этан

Этан — это углеводород с химической формулой $C_2H_6$. Его структурная формула $CH_3-CH_3$.

1) вступает в реакцию гидрирования:Не подходит. Этан является предельным (насыщенным) углеводородом, все связи в его молекуле одинарные, поэтому он не вступает в реакции присоединения.

2) относительная молекулярная масса равна 30:Подходит. Рассчитаем относительную молекулярную массу этана: $M_r(C_2H_6) = 2 \cdot Ar(C) + 6 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 24 + 6 = 30$.

3) в молекуле два атома углерода:Подходит. Химическая формула $C_2H_6$ показывает, что в состав молекулы входят два атома углерода.

4) между атомами углерода в молекуле одинарная связь:Подходит. Этан относится к алканам, в молекулах которых атомы углерода соединены между собой одинарной связью.

5) непредельное соединение:Не подходит. Этан является предельным (насыщенным) соединением, так как не содержит кратных связей между атомами углерода.

Ответ: 2, 3, 4

12. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

$C_2H_6 \rightarrow C_2H_4 \rightarrow C_2H_2 \rightarrow CO_2 \rightarrow CaCO_3$

Для органических веществ используйте сокращённые структурные формулы. Приведите названия веществ, включённых в схему превращений.

Для осуществления данной цепи превращений необходимо провести следующие реакции. Названия веществ приводятся в описании каждой стадии.

Решение

1. $C_2H_6 \rightarrow C_2H_4$
Для получения этена ($C_2H_4$) из этана ($C_2H_6$) используется реакция каталитического дегидрирования. Реакция протекает при нагревании в присутствии катализатора, например, никеля, платины или оксида хрома(III).
$CH_3-CH_3 \xrightarrow{t, kat} CH_2=CH_2 + H_2\uparrow$
Ответ: $CH_3-CH_3 \xrightarrow{t, kat} CH_2=CH_2 + H_2\uparrow$

2. $C_2H_4 \rightarrow C_2H_2$
Для получения этина (ацетилена) ($C_2H_2$) из этена ($C_2H_4$) также проводят реакцию дегидрирования, которая требует более высоких температур.
$CH_2=CH_2 \xrightarrow{t, kat} CH\equiv CH + H_2\uparrow$
Ответ: $CH_2=CH_2 \xrightarrow{t, kat} CH\equiv CH + H_2\uparrow$

3. $C_2H_2 \rightarrow CO_2$
Диоксид углерода (углекислый газ) ($CO_2$) образуется при полном сгорании этина ($C_2H_2$) в избытке кислорода.
$2CH\equiv CH + 5O_2 \xrightarrow{t} 4CO_2\uparrow + 2H_2O$
Ответ: $2CH\equiv CH + 5O_2 \xrightarrow{t} 4CO_2\uparrow + 2H_2O$

4. $CO_2 \rightarrow CaCO_3$
Карбонат кальция ($CaCO_3$) получают, пропуская диоксид углерода ($CO_2$) через раствор гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$, известковая вода). В результате реакции выпадает белый осадок.
$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$
Ответ: $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$