ГДЗ-Химия-10-класс-Рудзитис-2000- (10 класс - Рудзитис), страница 8

Вычислим молярную массу бензола:М(С6Н6) = 12· 6 + 1 · 6 = 78 г/мольВычислим количество вещества бензола:ν(C 6 H 6 ) =m(C 6 H 6 )39 г== 0,5 мольM (C 6 H 6 ) 78 г / мольПо уравнению реакции из 1 моль бензола образуется 1 моль бромбензола и 1 моль бромоводорода, значит из 0,5 моль бензола получится 0,5 мольбромбензола и 0,5 моль бромоводорода.

Молекулярная формула бромбензола C6H5Br. Вычислим молярную массу бромбензола:М(C6H5Br) = 12 · 6 + 1 · 5 + 80 = 157 г/моль.Вычислим массу бромбензола.m(C6H5Br) = ν( C6H5Br) · М(C6H5Br) = 0,5 моль · 157 г/моль = 78,5 г.Вычислим молярную массу бромоводорода: М(НВr) =1 + 80 = 81 г/моль52Вычислим массу бромоводорода:m(HBr) = ν(HBr) · M(HBr) = 0,5 моль · 81 г/моль = 40,5 г.Ответ: получится 78,5 г бромбензола и 40,5 г бромоводорода.Вычислим массу использованного брома:mост(Br2) = mнач(Br2) – mиспользованного(Br2) = 80 г.Ответ: получится 78,5 г бромбензола, 40,5 г бромоводорода и 80 г брома.Глава VI.

Природные источники углеводородови их переработкаЗадачи к §§1-5 (стр. 74)Ответ на вопрос № 1Основные природные источники углеводородов – природный газ, нефтьи попутные нефтяные газы, каменный уголь.Ответ на вопрос № 2Основной компонент природного газа – метан, его в природном газеобычно содержится не менее 90%. Кроме того, в природном газе есть небольшие количества этана, пропана, бутана и изобутана.Состав природного газа: СН4 – 90%, С2Н6 – 3%, С3Н8 – 1%, другое – 6%.Ответ на вопрос № 3Природный газ дешев, а при его сгорании выделяется много тепла, поэтому он является наиболее выгодным топливом. Из метана, содержащегосяв природном газе, получают ацетилен и водород. Ацетилен затем используют для производства этилена и полиэтилена, уксусного альдегида и уксусной кислоты.Ответ на вопрос № 4а) При сильном нагревании из метана образуется ацетилен:t2СН4НС≡СН + 3Н2б) В присутствии катализатора из двух молекул ацетилена образуетсяодна молекула винилацетилена (реакция димеризации):2СН≡СНt, катСН≡С–СН=СН2При присоединении к винилацетилену хлороводорода образуется 2хлорбутадиен-1,3 (хлоропрен), при полимеризации которого образуетсяхлоропреновый каучук.СН≡С–СН=СН2 + НСlnСН2=С–СН=СН2|ClСН2=С–СН=СН2|Cl(–СН2=С–СН=СН2–)n|Clв) При полном хлорировании метана, то есть при замещении всех атомовводорода на хлор, образуется тетрахлорметан (четыреххлористый углерод):CH4 + 4Cl2 = CCl4 + 4HCl53Ответ на вопрос № 5В попутных нефтяных газах содержится меньше метана, чем в природном газе, но больше гомологов метана, в том числе пентан и гексан.Ответ на вопрос № 6Попутные нефтяные газы разделяют на следующие фракции:1) Сухой газ – по составу похож на природный газ.2) Пропаново-бутановая фракция – смесь пропана и бутана.3) Газовый бензин – смесь изомеров пентана и гексана.Ответ на вопрос № 7В связи с постепенным истощением запасов нефти возрастает добычаприродного газа, запасы которого больше, а добыча экономически болеевыгодна.

Возрастает также добыча каменного угля.Ответ на вопросы № 8-9Основные нефтепродукты:1) Бензин состоит из смеси изомеров углеводородов от пентана C5H12 до додекана С12Н26. Бензин применяют как топливо для автомобильных двигателей.2) Лигроин содержит углеводороды от октана C8H18 до тетрадеканаС14Н30 и также применяется как горючее для двигателей.3) Керосин состоит из углеводородов от додекана С12Н26 до гексадеканаС16Н34 и применяется как горючее для реактивных двигателей.4) Газойль состоит из углеводородов от пентадекана C15H32 до эйкозанаС20Н42 и применяется как дизельное топливо.5) Мазут содержит углеводороды с числом атомов углерода более 20.

Егоприменяют как топливо для электростанций и котельных. Кроме того, из мазута при дальнейшей перегонке получают смазочные масла, вазелин, парафин.Остатки после перегонки – гудрон – используют в строительстве.Ответ на вопрос № 10В производстве используются следующие смазочные масла: автотракторные, авиационные, индустриальные.Ответ на вопрос № 11Перегонка нефти осуществляется в установке, которая состоит из трубчатой печи 1, ректификационной колонны 2 и холодильника 3. В печи находится змеевик (трубопровод). По трубопроводу непрерывно подается нефть,где она нагревается до 320–350 °С и в виде смеси жидкости и паров поступает в ректификационную колонну (стальной цилиндрический аппарат высотой около 40 м). Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки.

Пары нефти подаются в колонну и черезотверстия поднимаются вверх, при этом они постепенно охлаждаются исжижаются. Менее летучие углеводороды конденсируются уже на первыхтарелках, образуя газойлевую фракцию. Выше собирается керосин, а затем –лигроин. Наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонныи сжижаются, образуя бензин.

Часть бензина подается обратно в колонну54для орошения поднимающихся паров. Это способствует охлаждению и конденсации соответствующих углеводородов. Главный недостаток перегонкинефти – малый выход бензина (не более 20%).Ответ на вопрос № 12Крекингом называется процесс расщепления молекул углеводородов намолекулы углеводородов с меньшим числом атомов углерода. Из октана образуется смесь бутана и бутена, а из додекана смесь гексана и гексена:C8H18 = C4H10 + C4H8С12Н26 = С6Н14 + С6Н12Эта схема является упрощенной, на самом деле образуются более сложные смеси продуктов.Ответ на вопрос № 13В нефти содержится много углеводородов с различным числом атомовуглерода в молекуле.

Бензин состоит из смеси изомеров углеводородов отпентана C5H12 до додекана C12H26, на которые приходится около 20%. Остальное составляют углеводороды с числом атомов углерода более 12.Ответ на вопрос № 14Ответ. В процессе перегонки нефти происходит просто разделение углеводородов с различными температурами кипения, то есть это физическийпроцесс. При крекинге происходит также расщепление молекул углеводородов на молекулы углеводородов с меньшим числом атомов углерода, тоесть это химический процесс.Ответ на вопрос № 15Термический крекинг происходит при сильном нагревании, а каталитический проводится в присутствии катализатора и благодаря этому можноприменять более низкую температуру. В бензине термического крекингасодержатся в основном углеводороды с неразветвленной цепью. Кроме того,в нем много непредельных углеводородов.В бензине каталитического крекинга содержатся главным образом предельные углеводороды, причем в основном это углеводороды с разветвленными цепями.Поэтому бензин каталитического крекинга обладает большей детонационной стойкостью (из-за наличия разветвленных углеводородов) и большейустойчивостью к окислению (из-за меньшего содержания непредельных углеводородов) и является поэтому более ценным топливом.Ответ на вопрос № 16В крекинг-бензине содержится много непредельных углеводородов(особенно если это бензин термического крекинга).

Поэтому, если добавитьк крекинг-бензину бромной воды и хорошо встряхнуть (поскольку бензин сводой не смешивается, но бром в бензине растворим лучше, чем в воде), тобромная вода обесцветится, так как произойдет реакция присоединенияброма к алкенам.55Ответ на вопрос № 17При термическом крекинге образуется довольно много газообразногоэтилена, который может быть использован для производства полиэтилена,этилового спирта, этиленгликоля.Ответ на вопрос № 18При сильном нагревании в присутствии катализатора происходит ароматизация нефти, то есть превращение содержащихся в нефти предельныхуглеводородов в ароматические. Например, из гексана образуется бензол:CHCH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CH3t, PtHCCHHCCH+ 4Н2CHКроме того, происходят те же процессы, что и при крекинге, то естьпревращение углеводородов с длинными цепями в углеводороды с меньшим числом атомов углеродаОни затем также превращаются в ароматические углеводороды. Такимобразом, основными продуктами являются ароматические углеводороды:Ответ на вопрос № 19При коксовании угля, то есть при сильном нагревании без доступа воздуха, получают следующие основные продукты:1) Коксовый газ, содержащий метан, водород, аммиак, этилен, пары бензола и толуола.2) Каменноугольную смолу, содержащую бензол, толуол, ксилолы, другие гомологи бензола, нафталин, фенол.3) Надсмольную воду, содержащую аммиак и фенол.4) Кокс, представляющий собой практически чистый углерод.Ответ на вопрос № 20Кокс представляет остаток после коксования, то есть сильного нагревания без доступа воздуха, каменного угля.

Кокс представляет собой практически чистый углерод и применяется в металлургии для восстановления металлов из руд.Ответ на вопрос № 21а) Из каменноугольной смолы выделяют бензол, толуол, ксилолы, другие гомологи бензола, нафталин, фенол. Ароматические углеводороды применяются как растворители.

Бензол, толуол, фенол применяются для производства лекарственных веществ, красителей, взрывчатых веществ.б) Из надсмольной воды выделяют фенол, а также аммиак, применяющийся для производства удобрений.в) Из коксового газа получают метан, водород, аммиак, этилен. Аммиакиспользуется для производства удобрений. Этилен используют для получения полиэтилена, этилового спирта, этиленгликоля.56Ответ на вопрос № 22Получение ароматических углеводородов из каменноугольной смолы состоит просто в их выделении в чистом состоянии.

Из нефти ароматическиеуглеводороды получают в результате ароматизации предельных углеводородов. Например, гексан превращается в бензол, а гептан – в толуол:CHСН3–СН2–СН2–СН2–СН2–СН3t, катHCCHHCCH+ 4Н2CHCH3CСН3–СН2–СН2–СН2–СН2–СН2–СН3t, катHCCHHCCH+ 4Н2CHОтвет на вопрос № 251) Возможно осуществить непосредственное гидрирование угля, то естьвзаимодействие углерода с водородом. При этом образуется смесь предельных углеводородов:nС + (n + 1)Н2 = CnН2n+22) При пропускании водяного пора через раскаленный уголь образуетсяводяной газ – смесь оксида углерода (II) водорода:С + Н2О = СО + Н2Из водяного газа при повышенной температуре и в присутствии катализатора можно получить смесь предельных углеводородов:nСО + (2n + l) H2 = CnН2n+2 + nН2ОРешение задачи № 1Из всех компонентов газа горят метан, этан и пропан:СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О (1)2С2Н6 + 7О2 = 4СО2 + 6Н2О (2)С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4H2O (3)Вычислим объем метана, этана и пропана:V(CH4) = с(CH4) · Vгаза = 0,9 · 1 м3 = 0,9 м3 (1)V(C2H6) = с(C2H6) · Vгаза = 0,05 · 1 м3 = 0,05м3 (2)V(C3H8) = с(C3H8) · Vгаза = 0,03 · 1 м3 = 0,03 м3 (3)Для решения воспользуемся следствием из закона Авогадро: объемныесоотношения газов равны их мольным соотношениям.