ГДЗ-Химия-10-класс-Рудзитис-2000- (991553), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Предельные углеводороды (алканы или парафины)Задачи (стр. 22)Ответ на вопрос № 1Строение электронной оболочки атома углерода 1s22s22р2. У атома углерода четыре валентных электрона, из них только два неспаренных электронана 2р-орбиталях.2p2s6С↑ ↑1s ↓↑↓↑Однако на второй электронной оболочке есть еще свободная 2рорбиталь, на которую может перейти один из электронов с 2s-орбитали. Приэтом у атома углерода становится четыре неспаренных электрона:2p2s6С↑ ↑ ↑1s ↑↓↑Таким образом, атом углерода может образовывать четыре ковалентныесвязи, причем происходит гибридизация орбиталей: образуются четыре абсолютно одинаковые орбитали, каждая из которых имеет форму вытянутойвосьмерки, направленной к вершинам тетраэдра.Ответ на вопрос № 2Электронные формулы метана и этана:HHHH C C HH C HH HHметанэтанВ молекуле метана образуется четыре химические связи при перекрывании четырех гибридных sp3-opбитaлeй атома углерода с 1s-орбиталями четырех атомов водорода.В молекуле этана связь между атомами углерода образуется при перекрывании гибридных sp3-орбиталей двух атомов углерода.
У каждого атома остается еще по три гибридных орбитали, и при перекрывании этих орбиталей с1s-орбиталями шести атомов водорода образуется шесть связей С–Н.Ответ на вопрос № 3При гибридизации электронных облаков в атоме углерода из одной sорбитали и трех р-орбиталей образуются четыре одинаковые гибридные sp3opбитaли.
Гибридные орбитали направлены к вершинам тетраэдра, и приобразовании ковалентных связей эти связи также оказываются направлены квершинам тетраэдра. Поэтому молекула метана имеет тетраэдрическуюформу.9Ответ на вопрос № 4Предельными называются углеводороды с общей формулой С2Н2n+2.Примеры: метан СН4, этан С2Н6, гексан С6Н14.СН4СН3–СН3метанСН3–СН2–СН2–СН2–СН2–СН3этангексанОтвет на вопрос № 5Гомологами называют органические соединения, отличающиеся друг отдруга на одну или несколько СН2-групп.
Гомологами являются предельныеуглеводороды: метан, этан, пропан и т.д.Ответ на вопрос № 6Частицы, имеющие неспаренные электроны и обладающие в связи с этимнеиспользованными валентностями, называются свободными радикалами.СН3–метилСН3–СН2–СН3–СН2–СН2–этилСН3–СН2–СН2–СН2–пропилСН3–СН2–СН2–СН2–СН2–бутилСН3–СН2–СН2–СН2–СН2–СН2–пентилгексилОтвет на вопрос № 7СН3–СН2–СН2–СН2–СН2–СН3гексанСН3–СН2–СН2–СН–СН3|СН3СН3–СН2–СН–СН2–СН3|СН3СН3–СН–СН–СН3||СН3 СН3СН3|СН3–С–СН2–СН3|СН32-метилпентан2,3-диметилбутан3-метилпентан2,2-диметилбутанОтвет на вопрос № 8а) Бутанб) 2,3-диметилбутанв) 3,5-диметил-4-этилгептанг) З-метил-5-этилгептанОтвет на вопрос № 9СН3|СН3–СН–СН2–С–СН3||СН3СН3Ответ на вопрос № 10Метан составляет основную часть природного газа.
Кроме того, метанобразуется при разложении растительных остатков. Этан, пропан, бутан и10изобутан также входят в состав природного газа. Пентан и углеводороды сбольшим числом атомов углерода входят в состав нефти.Ответ на вопрос № 11Метан можно получить при нагревании ацетата натрия (натриевой солиуксусной кислоты) с гидроксидом натрия:CH3COONa + NaOH = CН4↑ + NаСО3Предельные углеводороды можно получить при взаимодействии галогенопроизводных углеводородов с натрием (реакция Вюрца).
Образующийсяуглеводород содержит в два раза больше атомов углерода, чем исходное галогенопроизводное. Из хлорметана образуется этан, из хлорэтана – бутан:2СН3 – Сl + 2Na = СН3–СН3 + 2NaCl2СН3–СН2–Сl + 2Na = СН3–СН2–СН2–СН3 + 2NaClОтвет на вопрос № 12Метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н6 и бутан С4Н10 – газы. Углеводородыот пентана C5H12 до пентадекана C15H32 – жидкости. Углеводороды с числоматомов углерода 16 и более – твердые вещества.Ответ на вопрос № 131) При взаимодействии предельных углеводородов с галогенами при освещении происходит замещение атомов водорода на галоген:СН3–СН3 + Cl2СН3–СН2Сl + НСlхлорэтанСН2Сl–СН2Сl + НСl1,2-дихлорэтанСН3–СН2Сl + Сl2СН2Сl–СН2Сl + Сl2СН3–СНСl2 + Сl2СН2Сl–СН2Сl + Сl2СН3–ССl3 + Сl2СН2Сl–ССl3 + Сl2СНСl2–СНСl2 + Сl2СНСl2–ССl3 + Сl2СН3–СНСl2 + НСl1,1-дихлорэтанСНСl2–СН2Сl + НСl1,1,2-трихлорэтанСН2Сl–СНСl2 + НСl1,1,2-трихлорэтанСН3–ССl3 + НСl1,1,1-трихлорэтанСНСl2–СНСl2 + НСl1,1,2,2-тетрахлорэтанСН2Сl–ССl3 + НСl1,1,1,2-тетрахлорэтанСН2Сl–ССl3 + НСl1,1,1,2-тетрахлорэтанСНСl2–ССl3 + НСlпентахлорэтанСНСl2–ССl3 + НСlпентахлорэтанССl3–ССl3 + НСlгексахлорэтан112) Все предельные углеводороды горят, при горении образуются оксидуглерода (IV) и вода:2С2Н6 + 7О2 = 4СО2 + 6Н2О3) Предельные углеводороды можно превратить в непредельные углеводороды путем отщепления молекулы водорода (реакция дегидрирования):t; NiСН3–СН3СН2=СН2 + Н2этиленОтвет на вопрос № 14И метан, и водород горят, но при горении водорода образуется тольковода, а при горении метана – вода и углекислый газ:2Н2 + О2 = 2Н2ОСН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2ОПоэтому, если пропустить образующийся при сгорании метана газ черезизвестковую воду (раствор гидроксида кальция Са(ОН)2), выпадает осадоккарбоната кальция:СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3 + Н2ООтвет на вопрос № 15При нагревании до температуры выше 1000 °С метан разлагается на углерод и водород:СН4tС + 2Н2При нагревании до еще более высокой температуры (1500 °С) образуется водород и ацетилен:2СН4tНС≡НС + 3Н2Эта реакция имеет большое практическое промышленное значение впроизводстве каучуков и пластмасс.Дегидрирование этана происходит при нагревании в присутствии катализатора, при этом образуется этилен:СН3–СН3Ni, tСН2=СН2 + Н2С2Н4 широко используется в производстве спирта.Ответ на вопрос № 16С точки зрения современных представлений об электронных облаках иих взаимном перекрывании, с учетом электроотрицательности химическихэлементов взаимное влияние атомов и атомных групп, например, в этилхлориде, объясняется так: у атомов хлора электроотрицательность больше, чем уатомов углерода, поэтому электронная плотность связи смещена от атома С катому Сl.
Вследствие этого атом Сl приобретает частичный отрицательныйзаряд, а атом С – частичный положительный заряд. Влияние атома Сl такжераспространяется и на атомы Н. Электронная плотность от атомов Н смещается в сторону атомов С и химическая связь между атомами водорода и углерода становится полярной. В результате атомы водорода оказываются менеепрочно связанными и легче замещаются.12Н Н|2 ↓1Н – С – С → Сl| ↑Н НТакже атом С1 оказывает влияние на атом С2, но это влияние незначительное.Ответ на вопрос № 17Синтез-газом называют смесь оксида углерода (II) и водорода.
Синтезгаз можно получить, пропуская водяной пар через раскаленный уголь:Н2О + С = СО + Н2Синтез-газ получают также из смеси метана и кислорода при нагреваниив присутствии катализатора. При этом протекают следующие реакции: частьметана сгорает с образованием оксида углерода (IV) и воды.СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2ОЗатем образовавшиеся вода и оксид углерода (IV) взаимодействуют составшимся метаном:СН4 + Н2О = СО + 3Н2СН4 + СО2 = 2СО + 2Н2Ответ на вопрос № 18С + 2Н2 = СН4 электрическая дугаПри хлорировании метана на свету образуется хлорметан:СН4 + Сl2 = СН3Сl + НСlПри взаимодействии хлорметана с натрием образуется этан (реакция Вюрца):2СН3Сl + 2Na = СН3–СН3 + 2NaClПри хлорировании этана на свету образуется хлорэтан:СН3–СН3 + Сl2 = СН3–СН2–Сl +НСlОтвет на вопрос № 19Общая характеристика вещества1.
Молекулярнаяформула2. Структурнаяформула3. Электроннаяформула4. ОбразованиесвязейХарактеристикаметанаэтанаСН4С2Н6Н|Н– С– Н|НН⋅⋅Н : С : Н⋅⋅НН↓Н→С←Н↑НН|Н– С–|НН⋅⋅Н|С– Н|НН⋅⋅Н : С : С : Н⋅⋅НН↓Н→С–↑Н⋅⋅НН↓С←Н↑Н135. Нахождение вприроде6. Получениеа) в лаборатории7. Физическиесвойства8. Химическиесвойства9. Применение1. Природный газ (90% СН4) 1. Природный газ (3%2. Образуется в результате С2Н6)разложения остатков растительных и природных организмов без доступа воздуха3. Выделяется из каменноугольных пластовСН3СООNа(тв) + NаОН(тв)2СН3I + 2NаС2Н6 +t = 300°C2NаINа2СО3 ++ СН4 ↑газ без цвета и запаха, почти газ без цвета и запахав 2 раза легче воздуха, малорастворим в водеа) СН4 + Сl2НСl +а) С2Н6 + Сl2СН3СlС2Н5Сl +НСlб) СН4 + 2О2СО2 +7б) С2Н6 + О22Н2О2в) СН4 t >1000°C С + 2Н22СО2 + 3Н2О500°C, NiС2Н4 + Н22СН4 t >1500°C С2Н2 + 3Н2 в) С2Н61.
Топливо1. Топливо2. Исходный продукт дляполученияа) СН3ОНб) СН3СООНв) синтетическиекаучуки3. Синтез-газТ = 800-900 °Сkat: Ni, MgO или Al2O3а) СН4 + Н2ОCО + 3Н2б) СН3 + СО2CО + 3Н24. Hal-производные используются в качестве растворителейРешение задачи № 1Молекулярная формула пропана С3Н8. Вычислим молярную массу пропана:М(С3Н8) = 12 · 3 + 1 · 8 = 44 г/мольСредняя молярная масса воздуха равна 29. Вычислим плотность пропана по воздуху:Dвозд.
(С3Н8) =M (C 3 H 3 )29 г / моль=44 г / моль≈ 1,5229 г / мольЧтобы найти массу 1 л пропана, вычислим количество вещества пропана в 1 л:14V (C 3 H 8 )1л=≈ 0,045 мольVM22,4 л / мольν(С3Н8) =Найдем массу 1 л пропана:m(С3Н8) = ν(С3Н8) · М(С3Н8) = 0,045 моль · 44 г/моль = 1,98 гОтвет: пропан в 1,52 раза тяжелее воздуха; масса 1 л пропана при н. у.равна 1,98 г.Решение задачи № 22С2Н6 + 7О2 = 4СО2 + 6Н2Оа) Воспользуемся следствием из закона Авогадро: объемные соотношениягазов равны их мольным соотношениям.
По уравнению реакции при сгорании2 моль этана образуется 4 моль оксида углерода (IV). Пусть при сгорании 5 м3этана образуется х м3 оксида углерода (IV). Составим пропорцию:2 55⋅ 4= , х== 10 м35 х2Образуется 10 м3 оксида углерода (IV).б) Вычислим молярную массу этана:М(С2Н6) = 12 · 2 + 1 · 6 = 30 г/мольНайдем количество вещества этана:ν(С2Н6) =V (C 2 H 6 )M (C 2 H 6 )=5 000 г≈ 166,7 моль30 г / мольПо уравнению реакции при сгорании 2 моль этана образуется 4 моль оксида углерода (IV). Пусть при сгорании 166,7 моль этана образуется х мольоксида углерода (IV). Составим пропорцию:2 166,7166,7 ⋅ 4, х=== 333,4 моль4х2Вычислим объем оксида углерода (IV):V(C2H6) = ν(С2Н6) · VM = 333,4 моль · 22,4 л/моль = 7468,16 л ≈ 7,47м3.Ответ: а) образуется 10 м3 оксида углерода (IV); б) образуется 7,47 м3оксида углерода (IV).Решение задачи № 32С4Н10 + 13О2 = 8СО2 + 10Н2ОВоспользуемся следствием из закона Авогадро: объемные соотношениягазов равны их мольным соотношениям.
По уравнению реакции для сжигания 2 моль бутана необходимо 13 моль кислорода. Пусть для сжигания 67,2м3 бутана требуется х м3 кислорода. Составим пропорцию:2 67,267,2 ⋅ 13=, х== 436,8 м3х132Необходимо 436,8 м3 кислорода. В воздухе содержится около 21% кислорода,или 0,21. Вычислим объем воздуха, необходимый для сжигания бутана:с(О2) =V(O 2 ) 436,8 м 3V(O 2 ), Vвозд. === 2080 м3Vвозд.c( O 2 )0,21Ответ: необходимо 436,8 м3 кислорода или 2080 м3 воздуха.15Решение задачи № 4СН4 + Сl2 = СН3Сl + НСlВычислим молярную массу хлорметана:М(СН3Сl) = 12 + 1 · 3 + 35,5 = 50,5 г/мольВычислим количество вещества хлорметана:m(CH 3Cl)ν(СН3Сl) =M (CH 3Cl)=202 г= 4 моль50,5 г / мольПо уравнению реакции для получения 1 моль хлорметана необходим 1моль хлора, значит для получения 4 моль хлорметана необходимо 4 мольхлора.
Определим молярную массу хлора:М(Сl2) = 35,5 · 2 = 71 г/мольВычислим массу хлора:m(Сl2) = ν(Сl2) · M(Сl2) = 4 моль · 71 г/моль = 284 гВычислим объем хлора:V(Сl2) = ν(Сl2) · VМ = 4 моль · 22,4 л/моль = 89,6 л.Ответ: потребуется 284 г или 89,6 л хлора.Решение задачи № 5Из всех компонентов газа горят только метан и этан.СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О (1);2С2Н6 + 7О2 = 4СО2 + 6Н2О (2)Вычислим объем метана и этана:V(CH4) = c(CH4) · Vгаза = 0,9 · 50 м3 = 45 м3.V(С2Н6) = с(С2Н6) · Vгаза = 0,05 · 50 м3 = 2,5 м3.Для решения воспользуемся следствием из закона Авогадро: объемныесоотношения газов равны их мольным соотношениям. По уравнению реакции (1) для сжигания 1 моль метана необходимо 2 моль кислорода. Пустьдля сжигания 45 м3 метана нужно х м3 кислорода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
