Страница 113 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Укажите неверное утверждение.

1) Глицерин — трёхатомный спирт.

2) Глицерин — это нерастворимая в воде жидкость.

3) Водный раствор глицерина замерзает при очень низкой тем-пературе.

4) Глицерин гигроскопичен.

Решение

Для того чтобы найти неверное утверждение, необходимо проанализировать каждое из предложенных утверждений о свойствах глицерина.

1) Глицерин — трёхатомный спирт.

Глицерин (систематическое название: пропан-1,2,3-триол) имеет химическую формулу $C_3H_8O_3$ или, что более наглядно, $CH_2(OH)CH(OH)CH_2(OH)$. В его молекуле содержится три гидроксильные группы (—OH), связанные с трёхуглеродной цепью. Спирты, содержащие в молекуле несколько гидроксильных групп, называются многоатомными. Спирт с тремя гидроксильными группами является трёхатомным. Таким образом, данное утверждение является верным.

2) Глицерин — это нерастворимая в воде жидкость.

Растворимость вещества в воде определяется его способностью образовывать связи с молекулами воды. Глицерин, благодаря наличию трёх полярных гидроксильных групп, способен образовывать прочные водородные связи с молекулами воды. Это приводит к тому, что глицерин неограниченно смешивается с водой в любых соотношениях, то есть является хорошо растворимым веществом. Следовательно, утверждение о том, что глицерин нерастворим в воде, является неверным.

3) Водный раствор глицерина замерзает при очень низкой температуре.

При растворении глицерина в воде происходит понижение температуры замерзания раствора по сравнению с чистой водой (0°C). Это свойство (криоскопический эффект) характерно для растворов многих веществ и лежит в основе действия антифризов. Водные растворы глицерина действительно замерзают при очень низких температурах (например, 66,7%-ный раствор замерзает при –46,5 °C). Данное утверждение является верным.

4) Глицерин гигроскопичен.

Гигроскопичность — это способность вещества поглощать водяные пары из окружающего воздуха. Глицерин обладает выраженной гигроскопичностью, так как его гидроксильные группы активно притягивают и удерживают молекулы воды. Он способен поглотить из воздуха количество воды, составляющее до 40% от его собственной массы. Это свойство используется, например, в косметике для увлажнения кожи. Данное утверждение является верным.

Проанализировав все утверждения, мы приходим к выводу, что неверным является второе утверждение.

Ответ: 2.

9. Укажите формулу глицерина.

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

2) $ \begin{array}{cc} \text{CH}_2-\text{CH}_2 \\ \vert & \vert \\ \text{OH} & \text{OH} \end{array} $

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

4) $ \begin{array}{ccc} \text{CH}_2-\text{CH}-\text{CH}_2 \\ \vert & \vert & \vert \\ \text{OH} & \text{OH} & \text{OH} \end{array} $

Решение

Глицерин, согласно систематической номенклатуре, называется пропантриол-1,2,3. Это представитель трехатомных спиртов, что означает наличие в его молекуле трех гидроксильных групп (-OH). Основой молекулы является цепь из трех атомов углерода, и к каждому из них присоединена одна гидроксильная группа.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) $CH_3-CH_2-OH$ — это формула этанола (этилового спирта). Это одноатомный спирт, так как он содержит только одну гидроксильную группу и два атома углерода. Следовательно, это не глицерин.

2) Структурная формула $ \begin{matrix} CH_2 & — & CH_2 \\ | & & | \\ OH & & OH \end{matrix} $ соответствует этандиолу-1,2, также известному как этиленгликоль. Это двухатомный спирт, содержащий две гидроксильные группы и два атома углерода. Следовательно, это не глицерин.

3) $CH_3-CH_2-COOH$ — это формула пропановой (пропионовой) кислоты. Это вещество относится к классу карбоновых кислот, о чем свидетельствует наличие карбоксильной группы (-COOH). Это не спирт и не глицерин.

4) Структурная формула $ \begin{matrix} CH_2 & — & CH & — & CH_2 \\ | & & | & & | \\ OH & & OH & & OH \end{matrix} $ соответствует пропантриолу-1,2,3. Молекула имеет углеродный скелет из трех атомов, и каждый атом углерода связан с гидроксильной группой. Это и есть химическая формула глицерина.

Таким образом, правильная формула глицерина представлена в варианте 4.

Ответ: 4.

10. Уксусная кислота взаимодействует с веществами, формулы ко-торых

1) $MgO$

2) $HCl$

3) $NaOH$

4) $KNO_3$

5) $Cu$

Уксусная кислота ($CH_3COOH$) — это одноосновная карбоновая кислота, которая проявляет типичные свойства кислот. Рассмотрим её взаимодействие с каждым из предложенных веществ, чтобы определить, какие реакции возможны.

1) MgO

Оксид магния ($MgO$) является основным оксидом. Кислоты реагируют с основными оксидами, образуя соль и воду. В данном случае уксусная кислота вступает в реакцию с оксидом магния с образованием ацетата магния и воды.
Уравнение реакции: $2CH_3COOH + MgO \rightarrow (CH_3COO)_2Mg + H_2O$.
Эта реакция протекает.
Ответ: взаимодействует.

2) HCl

Соляная кислота ($HCl$) также является кислотой. Две кислоты обычно не вступают в реакцию друг с другом, так как это не приводит к образованию более слабого электролита, осадка или газа.
Ответ: не взаимодействует.

3) NaOH

Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильное основание (щёлочь). Уксусная кислота вступает с ним в реакцию нейтрализации. Это классическая реакция между кислотой и основанием, в результате которой образуются соль (ацетат натрия) и вода.
Уравнение реакции: $CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$.
Эта реакция протекает.
Ответ: взаимодействует.

4) KNO₃

Нитрат калия ($KNO_3$) — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HNO_3$). Реакция обмена между уксусной кислотой и нитратом калия не пойдет, так как уксусная кислота слабее азотной и не сможет вытеснить ее из соли. Кроме того, в результате возможной реакции не образуется ни осадка, ни газа.
Ответ: не взаимодействует.

5) Cu

Медь ($Cu$) — это металл, который находится в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода. Металлы, стоящие после водорода, не могут вытеснять его из растворов кислот (за исключением концентрированных кислот-окислителей, к которым уксусная кислота не относится).
Ответ: не взаимодействует.

Таким образом, уксусная кислота взаимодействует с веществами под номерами 1 ($MgO$) и 3 ($NaOH$).

11. Установите соответствие между углеводородом и его характеристикой.

УГЛЕВОДОРОД

ХАРАКТЕРИСТИКА

А) этилен

Б) этан

1) предельное соединение

2) в молекуле между атомами углерода двойная связь

3) входит в состав природного газа

4) в молекуле только одинарные связи

5) плотность по азоту равна 1

А) этилен

Этилен (номенклатурное название – этен) – это органическое соединение с химической формулой $C_2H_4$. Он относится к классу алкенов (непредельных углеводородов). Его структурная формула $CH_2=CH_2$, которая показывает наличие двойной связи между атомами углерода. Проанализируем соответствие предложенным характеристикам:

1) предельное соединение – неверно. Предельные (насыщенные) углеводороды содержат только одинарные связи. Этилен, имея двойную связь, является непредельным (ненасыщенным) соединением.

2) в молекуле между атомами углерода двойная связь – верно. Это ключевая особенность строения молекулы этилена, определяющая его принадлежность к классу алкенов и его химические свойства.

3) входит в состав природного газа – неверно. Природный газ состоит в основном из метана ($CH_4$) и других предельных углеводородов (этана, пропана). Этилен не является его значимым компонентом.

4) в молекуле только одинарные связи – неверно. В молекуле этилена присутствует одна двойная связь C=C наряду с четырьмя одинарными связями C-H.

5) плотность по азоту равна 1 – верно. Относительная плотность газа (в данном случае этилена) по другому газу (азоту) вычисляется как отношение их молярных масс: $D_{N_2}(C_2H_4) = \frac{M(C_2H_4)}{M(N_2)}$. Молярная масса этилена $C_2H_4$ составляет $2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 28$ г/моль. Молярная масса молекулярного азота $N_2$ составляет $2 \cdot 14 = 28$ г/моль. Следовательно, $D_{N_2}(C_2H_4) = \frac{28}{28} = 1$.

Таким образом, для этилена подходят характеристики 2 и 5.

Ответ: 2, 5.

Б) этан

Этан – это органическое соединение с химической формулой $C_2H_6$. Он относится к классу алканов (предельных углеводородов). Его структурная формула $CH_3-CH_3$. Все связи в молекуле этана одинарные. Проанализируем соответствие предложенным характеристикам:

1) предельное соединение – верно. Этан является представителем класса алканов, которые также называют предельными (или насыщенными) углеводородами, так как в их молекулах атомы углерода связаны между собой только одинарными связями и максимально насыщены атомами водорода.

2) в молекуле между атомами углерода двойная связь – неверно. В молекуле этана между атомами углерода присутствует одинарная связь.

3) входит в состав природного газа – верно. Этан является вторым по объёмному содержанию (после метана) компонентом природного газа.

4) в молекуле только одинарные связи – верно. Структура этана ($CH_3-CH_3$) содержит одну одинарную связь C-C и шесть одинарных связей C-H. Отсутствие кратных связей и является признаком предельных соединений.

5) плотность по азоту равна 1 – неверно. Вычислим относительную плотность этана по азоту: $D_{N_2}(C_2H_6) = \frac{M(C_2H_6)}{M(N_2)}$. Молярная масса этана $C_2H_6$ составляет $2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 = 30$ г/моль. Молярная масса азота $N_2$ равна 28 г/моль. Следовательно, $D_{N_2}(C_2H_6) = \frac{30}{28} \approx 1.07$, что не равно 1.

Таким образом, для этана подходят характеристики 1, 3 и 4.

Ответ: 1, 3, 4.

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

$C \rightarrow CaC_2 \rightarrow C_2H_2 \rightarrow C_2H_4 \rightarrow C_2H_5OH$

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

Решение

Для осуществления данной цепи превращений необходимо последовательно провести четыре химические реакции. Для органических веществ используются сокращенные структурные формулы.

1. C → CaC₂

Первый этап — получение карбида кальция из углерода. Промышленный способ заключается в прокаливании смеси оксида кальция ($CaO$) и кокса ($C$) в электропечах при высокой температуре (2000–2500°C).

Уравнение реакции:

$CaO + 3C \xrightarrow{t} CaC_2 + CO \uparrow$

Названия веществ, включенных в схему на данном этапе:

• C — углерод
• CaC₂ — карбид кальция

Ответ: $CaO + 3C \xrightarrow{t} CaC_2 + CO \uparrow$

2. CaC₂ → C₂H₂

Второй этап — получение ацетилена (этина) из карбида кальция путем его гидролиза (реакции с водой).

Уравнение реакции с использованием сокращенной структурной формулы для ацетилена:

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow HC \equiv CH + Ca(OH)_2$

Названия веществ, включенных в схему на данном этапе:

• CaC₂ — карбид кальция
• C₂H₂ ($HC \equiv CH$) — ацетилен (этин)

Ответ: $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow HC \equiv CH + Ca(OH)_2$

3. C₂H₂ → C₂H₄

Третий этап — превращение ацетилена в этилен (этен). Это реакция неполного гидрирования (присоединение одной молекулы водорода). Чтобы остановить реакцию на стадии образования алкена, используют катализатор пониженной активности (катализатор Линдлара: $Pd/CaCO_3$, отравленный солями свинца).

Уравнение реакции с использованием сокращенных структурных формул:

$HC \equiv CH + H_2 \xrightarrow{Pd/Pb^{2+}} H_2C=CH_2$

Названия веществ, включенных в схему на данном этапе:

• C₂H₂ ($HC \equiv CH$) — ацетилен (этин)
• C₂H₄ ($H_2C=CH_2$) — этилен (этен)

Ответ: $HC \equiv CH + H_2 \xrightarrow{Pd/Pb^{2+}} H_2C=CH_2$

4. C₂H₄ → C₂H₅OH

Четвертый этап — получение этанола (этилового спирта) из этилена. Это реакция гидратации (присоединения воды), которая катализируется сильными кислотами (например, ортофосфорной $H_3PO_4$) и протекает при повышенной температуре и давлении.

Уравнение реакции с использованием сокращенных структурных формул:

$H_2C=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H_3PO_4, t, p} CH_3-CH_2-OH$

Названия веществ, включенных в схему на данном этапе:

• C₂H₄ ($H_2C=CH_2$) — этилен (этен)
• C₂H₅OH ($CH_3-CH_2-OH$) — этанол (этиловый спирт)

Ответ: $H_2C=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H_3PO_4, t, p} CH_3-CH_2-OH$