ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ
Вправа 1 Назвіть відомі вам групи вуглеводнів. Алкани, циклоалкани, алкени, алкіни, арени
Вправа 2 Що є причиною ізомерії алканів?
А електронегативність атомів Карбону
Б довжина карбонового ланцюга
В структура карбонового ланцюга
Г розмір молекул
Відповідь: В
Вправа 3 Складіть формули ізомерів гексану С6Н14 й назвіть їх за систематичною номенклатурою.
|
1) СН3—СН—СН2—СН2—СН2—СH2—СH3 н-гексан |
|
2) СН3—СН—СН2—СН2—СH3 | СН3 2-метилпентан |
|
3) СН3—СН2—СН—СН2—СН3 | СН3 3-метилпентан |
|
4) СН3—СН—СН—СН3 | | СН3 СН3 2,3-диметилбутан |
|
СН3 | 5) СН3—С—СН2—СН3 | СН3 2,2-диметилбутан |
Вправа 4 Назвіть характерні фізичні властивості алканів. Алкани — неполярні або слабкополярні сполуки, практично нерозчинні у воді, за стандартних умов перебувають у різному агрегатному стані (перші чотири - гази, далі йдуть рідини, а починаючи з вуглеводню складу С18Н38 — тверді речовини), газуваті й тверді алкани не мають запаху, а рідкі (складу С5—С17) мають характерний запах бензину; зі збільшенням кількості атомів Карбону в молекулі зростають температури плавлення і кипіння цих речовин, густина збільшується зі збільшенням розмірів молекул, проте всі вони легші за воду
Вправа 5 За допомогою яких хімічних проб можна довести хімічну стійкість алканів? За допомогою розчинів кислот, лугів, а також таким сильним окисником, як калій перманганат, з якими алкани не реагують
Вправа 6 У чому полягають особливості реакцій горіння алканів різного складу? Вищі алкани (ті, що мають високі відносні молекулярні маси) горять кіптявим полум’ям
Чим вони зумовлені? Складом алканів, а саме масовою часткою Карбону в сполуках
Вправа 7 Що таке повне і часткове окиснення вуглеводнів? Горіння вуглеводнів — це реакція повного окиснення, продуктами якого є вуглекислий газ і вода та виділяється велика кількість теплоти. У разі нестачі кисню вуглеводні окиснюються неповністю (частково), і в результаті утворюється вуглець (сажа) або карбон (ІІ) оксид.
Наведіть приклади.
Повне окиснення:
СН4 + 2O2 → СO2 + 2Н2O; ΔН = –882 кДж/моль
Часткове окиснення:
2СН4 + 3O2 → 2СО + 4Н2O
СН4 + O2 → С + 2Н2O
Вправа 8 Обґрунтуйте застосування алканів їхніми хімічними властивостями. Метан використовується як відносно дешеве паливо у побуті та багатьох промислових процесах завдяки теплоті, що виділяється при його згорянні. Є цінною сировиною для синтезу, оскільки з метану добувають вуглець (сажу) для виготовлення гуми, друкарської фарби. Метан — основний складник біогазу, який є продуктом розкладу й бродіння органічних залишків. Крім того, з метану добувають етин (ацетилен), який є сировиною для добування інших органічних сполук
Вправа 9 Яких правил безпеки слід дотримуватися під час використання в побуті метану та інших алканів? Треба пам'ятати, що суміші метану чи іншого газуватого вуглеводню, а також випари рідких вуглеводнів з киснем або повітрям є вибухонебезпечними, тому:
— користуватися лише справними газовими приладами, балонами і періодично провітрювати приміщення, де вони розташовані;
— не залишати без нагляду плиту чи опалювальний прилад, у яких горить газ;
— забороняється ставити поблизу газової плити посудини з горючими рідинами, легкозаймисті предмети.
Додаткові завдання
Вправа 1 Укажіть назву алкану
|
CH3 CH3 | | CH3–CH2—CH—CH—CH—CH2—CH3 | C2H5 |
А гептан
Б 4-етил-3,5-диметилгептан
В 3-бутил-4-метилгептан
Г пентадекан
Відповідь: Б
Вправа 2 Позначте ізомери серед наведених у підручнику сполук.
А 2,7
Б 3,5
В 1,6
Г 2,3
Відповідь: БВ
Запишемо молекулярні формули запропонованих речовин:
1) C6H14 2) C3H10 3) C4H10 4) CН4 5) C4H10 6) С6Н14 7) С3Н8
Ізомери - речовини, які мають однаковий якісний і кількісний склад молекул (молекулярну формулу), але різну будову (структурну формулу), і тому різні властивості. Отже, ізомерами є речовини 1) і 6); 3) і 5)
Вправа 3 За даними таблиці 1 накресліть графік залежності температур кипіння алканів нормальної будови від кількості атомів у молекулі. Який характер має ця залежність — монотонний чи періодичний? Монотонний
Вправа 4 Якого об’єму кисень треба затратити для спалювання суміші газів об’ємом 1 м3, що складається з 75% метану та 25% етану?
Відомо: V(суміші)=1 м3, φ(СН4)=75%, φ(С2Н6)=25%
Знайти: V(О2)-?
Розв'язування
1. Обчислюємо об'єми метану і етану з формули обчислення об'ємної частки речовини (φ):
V(CH4)=φ(СН4)•V(суміші):100%=75%•1 м3:100%=0,75 м3
V(C2H6)=φ(С2Н6)•V(суміші):100%=25%•1 м3:100%=0,25 м3
2. Записуємо рівняння реакцій горіння метану і етану:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (1)
2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O (2)
За рівнянням реакції (1) V(CH4):V1(О2)=1:2, тому
V1(O2)=2•V(CH4)=2•0,75 м3=1,5 м3
За рівнянням реакції (2) V(C2H6):V2(О2)=2:7, тому
V2(O2)=7•V(C2H6):2=7•0,25 м3:2=0,875 м3
3. Обчислюємо сумарний об'єм кисню:
V(О2)= V1(О2)+V2(О2)=1,5 м3 + 0,875 м3=2,375 м3
Відповідь: 2,375 м3
Вправа 5 Спалили речовини такої будови:
|
1) CH3–(СH2)2—CH3 |
CH2—CH2 | | CH2—CH2 |
|
2) CH3–CH2—CH2—CH2—CH3
|
CH3 | CH3–CH2—CH—CH3 |
Чи можна розрізнити ці речовини за об’ємом газів (разом із водяною парою), що утворилися в результаті згоряння?
Відповідь: 1) можна, 2) не можна
1) Двом речовинам С4Н10 і С4Н8, що мають різні молекулярні формули, відповідають два різні рівняння реакції горіння й, відповідно, різні мольні співвідношення сполук:
2С4Н10 + 13О2 → 8CO2 + 10H2O (1)
С4Н8 + 6О2 → 4CO2 + 4H2O (2)
За рівнянням реакції (1) утвориться 8 моль СО2 і 10 моль Н2О, разом 18 моль газів, а за рівнянням (2) — 4 моль СО2 і 4 моль Н2О, разом 8 моль газів. Оскільки 18 моль>8 моль, тому й об'єми будуть різними.
1) Речовини є ізомерами, тому їм відповідає однакова молекулярна формула і одне рівняння реакції горіння й, відповідно, однакові мольні співвідношення сполук:
2С5Н15 + 8О2 → 5CO2 + 6H2O
За рівнянням реакції горіння двох цих сполук утвориться 5 моль СО2 і 6 моль Н2О, разом 11 моль газів, тому й об'єми будуть однаковими
Вправа 6 Кисню, що міститься в повітрі кухні (площа — 10 м2, висота — 2,5 м), вистачить на спалювання метану таким об’ємом? Вважати, що вміст кисню в повітрі становить 20% за об’ємом.
А 2,5 м3
Б 5 м3
В 10 м3
Г 20 м3
Відповідь: А
Відомо: S=10 м2, h=2,5 м, φ(О2)=20%
Знайти: V(повітря)-?
Розв'язування
1. Розраховуємо об'єм повітря:
V(повітря)=S•h=10 м2•2,5 м=25 м3
2. Розраховуємо об'єм кисню, що міститься у 25 м3 повітря з формули обчислення об'ємної частки кисню у повітрі:
V(О2)=V(повітря)•φ(О2):100%=25 м3•20%:100%=5 м3
3. Записуємо рівняння реакції горіння метану:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O
За рівнянням реакції V(CH4):V(O2)=1:2, метану є удвічі менше за повітря, тому
V(СН4)=V(O2):2=5 м3:2=2,5 м3
Відповідь: 2,5 м3
Вправа 7 Позначте гомологи серед наведених сполук.
А 1,5,6
Б 1,3
В 3,4
Г 2,4
Відповідь: АГ
Гомологи — речовини, які мають схожу будову, але відрізняються на одну чи декілька груп атомів СН2. Отже гомологами є речовини А і Г.
А С3H8, С2Н6, С4Н10
Б С3Н8, С3Н8
В С3Н8, С6Н14
Г С5Н12, С6Н14
Вправа 8 На основі даних таблиці 3 та враховуючи, що теплота згоряння вугілля (у перерахунку на чистий вуглець) становить 394 кДж/моль, поясніть, який продукт — природний газ чи вугілля — доцільніше (за масою) використовувати як паливо у побуті. Природний газ, оскільки виділяється більша кількість теплоти.
Які переваги й недоліки цих видів палива? Перевагою цих видів палива є низька їх собівартість, а недоліком — утворення отруйних речовин під час згоряння при обмеженому доступі повітря у приміщенні.
Вправа 9 Визначте молекулярну формулу хлоропохідної сполуки, якщо масові частки елементів у ній такі: Карбону — 10%, Хлору — 90%, густина за воднем 118,5.
Оскільки масові частки елементів Карбону і Хлору у сполуці разом становлять 100%, тому загальна формула сполуки має вигляд CxCly
Відомо: СхСlу, ω(С)=10%, або 0,1, ω(Сl)=90%, або 0,9, DH2(CxCly)=118,5
Знайти: формулу СхClу-?
Розв'язування
Mr(CxCly)=DH2(CxCly)•Mr(H2)=118,5•2=237
х=ω(C)•Mr(CxCly):Ar(C)=0,1•237:12=2
у=ω(Сl)•Mr(CxCly):Ar(Cl)=0,9•237:35,6=6
Отже, формула вуглеводню С2Cl6
Відповідь: С2Cl6