Страница 112 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Какая формула соответствует органическому веществу?

1) $Al_4C_3$

2) $CaCO_3$

3) $CO$

4) $CH_3OH$

Решение

Для того чтобы определить, какая из формул соответствует органическому веществу, необходимо вспомнить определение. Органические вещества — это соединения углерода. Однако существует несколько классов углеродсодержащих соединений, которые традиционно относят к неорганическим: оксиды углерода (например, $CO$, $CO_2$), угольная кислота ($H_2CO_3$) и её соли (карбонаты и гидрокарбонаты), карбиды (соединения углерода с металлами) и цианиды. Ключевым признаком большинства органических соединений является наличие в их молекулах связей углерод-водород (C-H).

Проанализируем предложенные варианты:

1) $Al_4C_3$ — это карбид алюминия. Карбиды являются соединениями углерода с металлами и традиционно относятся к неорганическим веществам.

2) $CaCO_3$ — это карбонат кальция. Карбонаты — это соли угольной кислоты, которые классифицируются как неорганические соединения.

3) $CO$ — это оксид углерода(II), или угарный газ. Оксиды углерода также являются исключением и относятся к неорганической химии.

4) $CH_3OH$ — это метанол (метиловый спирт). В молекуле этого вещества есть атом углерода, связанный с атомами водорода и гидроксильной группой. Это представитель класса спиртов, которые являются органическими соединениями.

Таким образом, единственная формула, соответствующая органическому веществу, — это $CH_3OH$.

Ответ: 4) $CH_3OH$.

2. Причина многообразия углеводородов заключается в способности атомов углерода

1) образовывать цепи разной длины

2) образовывать цепи разной формы

3) соединяться между собой одинарными, двойными, тройными связями

4) все предыдущие ответы верны

Вопрос касается уникальных свойств атомов углерода, которые лежат в основе огромного разнообразия углеводородов. Чтобы найти правильный ответ, необходимо проанализировать каждый из предложенных вариантов.

1) образовывать цепи разной длины

Атомы углерода обладают уникальной способностью соединяться друг с другом, образуя длинные и устойчивые цепи. Это свойство называется катенацией. Благодаря ему существуют углеводороды с практически неограниченным числом атомов углерода в цепи — от метана ($CH_4$) до полиэтилена, в котором тысячи углеродных атомов. Это одна из ключевых причин многообразия органических соединений. Таким образом, данное утверждение верно.

2) образовывать цепи разной формы

Углеродные цепи могут иметь не только разную длину, но и разную пространственную структуру. Это приводит к явлению изомерии. Цепи могут быть:

• линейными (атомы углерода расположены в одну линию, как в н-бутане);
• разветвленными (от основной цепи есть ответвления, как в изобутане);
• циклическими (цепь замкнута в кольцо, как в циклобутане).

3) соединяться между собой одинарными, двойными, тройными связями

Валентные возможности углерода позволяют его атомам образовывать между собой не только простые (одинарные) ковалентные связи ($C-C$), но и кратные — двойные ($C=C$) и тройные ($C \equiv C$). Это является причиной существования различных классов углеводородов:

• насыщенные (алканы), содержащие только одинарные связи;
• ненасыщенные (алкены, алкины, алкадиены), содержащие двойные и/или тройные связи.

4) все предыдущие ответы верны

Так как все три предыдущих пункта описывают реальные и важные свойства атомов углерода, которые в совокупности и определяют огромное разнообразие углеводородов, то этот вариант является наиболее полным и правильным ответом.

Ответ: 4) все предыдущие ответы верны.

3. Неправильно написана формула

1) $CH\equiv CH$

2) $CH_3-CH-CH_3$

3) $CH_2=CH_2$

4) $CH_3-CH_2-OH$

В органических соединениях атом углерода проявляет валентность, равную четырём. Это означает, что каждый атом углерода в стабильной нейтральной молекуле должен образовывать четыре ковалентные связи. Проанализируем каждую из предложенных формул с точки зрения этого правила.

1) $CH \equiv CH$

Это формула ацетилена (этина). В ней каждый атом углерода образует одну связь с атомом водорода и тройную связь с другим атомом углерода. Общее количество связей для каждого атома углерода: $1 + 3 = 4$. Валентность углерода соблюдена, формула верна.

2) $CH_3-CH-CH_3$

В этой структуре крайние атомы углерода (в группах $CH_3$) связаны с тремя атомами водорода и одним атомом углерода, образуя $3 + 1 = 4$ связи. Их валентность соблюдена. Однако центральный атом углерода (в группе $CH$) связан с одним атомом водорода и двумя атомами углерода (по одной связи с каждым). Общее количество связей для центрального атома углерода: $1 + 1 + 1 = 3$. Валентность углерода, равная четырём, не соблюдена. Для стабильной молекулы алкана (пропана) формула должна быть $CH_3-CH_2-CH_3$. Следовательно, данная формула написана неправильно.

3) $CH_2=CH_2$

Это формула этилена (этена). В ней каждый атом углерода образует две связи с атомами водорода и двойную связь с другим атомом углерода. Общее количество связей для каждого атома углерода: $2 + 2 = 4$. Валентность углерода соблюдена, формула верна.

4) $CH_3-CH_2-OH$

Это формула этанола. Первый атом углерода (в группе $CH_3$) образует $3 + 1 = 4$ связи. Второй атом углерода (в группе $CH_2$) образует две связи с водородом, одну с первым углеродом и одну с кислородом, итого $2 + 1 + 1 = 4$ связи. Валентность обоих атомов углерода соблюдена. Атом кислорода образует две связи (с углеродом и водородом), что соответствует его валентности. Формула верна.

Таким образом, единственная формула, в которой нарушена валентность углерода, — это формула под номером 2.

Ответ: 2

4. Верны ли следующие суждения об ацетилене?

А. Ацетилен — компонент бытового газа.

Б. В молекуле ацетилена имеется тройная углерод-углеродная связь.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Для того чтобы определить, какие из суждений верны, проанализируем каждое из них.

А. Ацетилен — компонент бытового газа.

Это суждение неверно. Бытовой газ, который используется в домах, — это, как правило, природный газ или сжиженный нефтяной газ (пропан-бутановая смесь). Основным компонентом природного газа является метан ($CH_4$). Сжиженный газ состоит преимущественно из пропана ($C_3H_8$) и бутана ($C_4H_{10}$). Ацетилен ($C_2H_2$) является химически активным и взрывоопасным соединением, особенно под давлением, и не используется в качестве бытового топлива. Его основное применение — газовая сварка и резка металлов, а также сырье в химической промышленности.

Б. В молекуле ацетилена имеется тройная углерод-углеродная связь.

Это суждение верно. Ацетилен, также известный как этин, является простейшим представителем класса алкинов. Его химическая формула — $C_2H_2$. Структурная формула ацетилена $H-C \equiv C-H$ показывает, что два атома углерода соединены между собой тройной связью. Эта тройная связь (одна $\sigma$- и две $\pi$-связи) и определяет характерные химические свойства ацетилена и всех алкинов.

Таким образом, верным является только суждение Б.

Ответ: 2

5. При полном сгорании 10 л этилена (н. у.) образовался углекислый газ объёмом

1) 10 л

2) 20 л

3) 30 л

4) 40 л

Дано:

Объем этилена $V(C_2H_4) = 10 \text{ л}$
Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

Объем углекислого газа $V(CO_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции полного сгорания этилена ($C_2H_4$). При полном сгорании углеводородов образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

$C_2H_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

2. Уравняем реакцию, расставив стехиометрические коэффициенты. В левой части уравнения 2 атома углерода и 4 атома водорода. Чтобы уравнять, поставим коэффициент 2 перед $CO_2$ и коэффициент 2 перед $H_2O$.

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

Теперь посчитаем атомы кислорода в правой части: $2 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 6$. Чтобы уравнять кислород, поставим коэффициент 3 перед $O_2$ в левой части.

Итоговое сбалансированное уравнение:

$C_2H_4(г) + 3O_2(г) \rightarrow 2CO_2(г) + 2H_2O(г)$

3. Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, объемы вступающих в реакцию и образующихся газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу как их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

Из уравнения реакции следует, что из 1 объема этилена ($C_2H_4$) образуется 2 объема углекислого газа ($CO_2$).

Составим пропорцию:

$\frac{V(C_2H_4)}{V(CO_2)} = \frac{1}{2}$

4. Выразим и рассчитаем объем углекислого газа $V(CO_2)$:

$V(CO_2) = 2 \cdot V(C_2H_4)$

$V(CO_2) = 2 \cdot 10 \text{ л} = 20 \text{ л}$

Ответ: 20 л

6. Для непредельных углеводородов характерны реакции

1. замещения
2. разложения
3. присоединения
4. обмена

Непредельные углеводороды (алкены, алкины, алкадиены) — это органические соединения, в молекулах которых содержатся кратные (двойные или тройные) связи между атомами углерода. Наличие этих связей, а именно менее прочных $\pi$-связей, определяет их химические свойства.

Рассмотрим предложенные варианты реакций:

1) замещения
Реакции замещения, при которых атом водорода в молекуле углеводорода заменяется на другой атом или группу атомов, наиболее характерны для предельных углеводородов (алканов). Например, хлорирование метана: $CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$. Хотя для некоторых непредельных соединений возможны реакции замещения (например, у атома углерода, соседнего с двойной связью), они не являются их основной характеристикой.

2) разложения
Реакции разложения (например, пиролиз или крекинг) — это процесс термического распада органических веществ. Этому типу реакций могут подвергаться практически все углеводороды при высоких температурах, а не только непредельные. Следовательно, это не является их отличительной чертой.

3) присоединения
Реакции присоединения являются самыми характерными для непредельных углеводородов. В ходе этих реакций происходит разрыв слабой $\pi$-связи в составе двойной или тройной связи, и по месту разрыва к атомам углерода присоединяются атомы или группы атомов другого вещества. В результате молекула непредельного углеводорода становится насыщенной или менее ненасыщенной. Примерами могут служить реакции гидрирования (присоединение водорода), галогенирования (присоединение галогенов), гидрогалогенирования (присоединение галогеноводородов) и гидратации (присоединение воды).
Например, реакция бромирования этена:
$CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow CH_2Br-CH_2Br$
Эта реакция является качественной на кратную связь (обесцвечивание бромной воды).

4) обмена
Реакции обмена типичны для неорганической химии, в частности для реакций между растворами солей, кислот и оснований. В органической химии этот термин применяется редко и не описывает основной тип реакций для непредельных углеводородов.

Таким образом, именно реакции присоединения по кратной связи определяют химическую природу непредельных углеводородов.

Ответ: 3

7. В природном газе содержится

1) метан

2) этан

3) пропан

4) все названные выше углеводороды

Решение

Природный газ представляет собой смесь газов, образовавшихся в недрах Земли в результате разложения органических веществ. Основным компонентом (от 70% до 98%) природного газа является метан (химическая формула $CH_4$). Однако, помимо метана, в состав природного газа всегда входят и другие углеводороды, которые являются гомологами метана. В значительных количествах присутствуют этан ($C_2H_6$), пропан ($C_3H_8$) и бутаны ($C_4H_{10}$). Также в состав могут входить в небольших количествах более тяжелые углеводороды и неуглеводородные примеси (например, сероводород $H_2S$, азот $N_2$, углекислый газ $CO_2$).

Таким образом, все углеводороды, перечисленные в вариантах ответа (метан, этан и пропан), являются компонентами природного газа. Следовательно, правильным является вариант ответа, который включает их все.

Ответ: 4) все названные выше углеводороды.