ДОМАШНЯ КОНТРОЛЬНА РОБОТА з теми "ВУГЛЕВОДНІ"

І-ІІ рівні

1. Підкресліть формули насичених і ненасичених вуглеводнів серед запропонованих формул речовин: С₂Н₆, С₃Н₆, C₆H₁₄, С₂Н₄, С₃Н₈, С₄Н₈, С₅Н₁₂, С₂Н₂. Напишіть скорочені структурні формули алканів.

Насичені (алкани) підкреслені, решта - ненасичені. С₂Н₆, С₃Н₆, C₆H₁₄, С₂Н₄, С₃Н₈, С₄Н₈, С₅Н₁₂, С₂Н₂.

Скорочені структурні формули алканів:

СН₃─СН₃

СН₃─(СН₂)₄─СН₃

СН₃─СН₂─СН₃

СН₃─(СН₂)₃─СН₃

2. Напишіть назву реакції, характерної для насичених вуглеводнів, та сформулюйте її визначення.

Дегідрування. Під дегідруванням розуміють хімічні процеси, пов'язані з відщепленням атомів водню від органічної сполуки.

3. Напишіть рівняння реакцій між речовинами:

а) СН₄ + 4Сl₂-> CCl₄ + 4HCl;

б) СН₂=СН₂ + Вг₂ -> C₂H₄Br₂   або  СН₂=СН₂ + Вг₂ -> CH₂Br─CH₂Br;

СH2	=	СH2	+	Br2	→	СH2	─	СH2
						│		│
						Br		Br

в) СН≡СН + 2Н₂ -> C₂H₆   або  СН≡СН + 2Н₂ -> СН₃─СН₃

						Н		Н
						│		│
СH	≡	СH	+	2Н2	→	СH	─	СH
						│		│
						Н		Н

4.Обчисліть масову частку Карбону у пентані.

Дано: C₅H₁₂                   Знайти: W(C)-?

Розв'язування:

Mr(C₅H₁₂)=5•Ar(C)+12•Ar(H)=5•12+12•1=72

W(C)=5•Ar(C)/Mr(C₅H₁₂)=5•12/72=0,83

або, помноживши знайдене число на 100%, одержимо 83%

Відповідь: W(C)=0,83 або 83%.

5. Етин об'ємом 40 л повністю згорів у кисні. Обчисліть об'єм утвореного карбон (ІV) оксиду (н. у.).

Дано: V(C₂H₂)=40 л        Знайти: V(СО₂)-? 

Розв'язування:

І спосіб.

Запишемо рівняння горіння етину.

40 л                 х л            

2С₂Н₂  + 5О₂    →  4СО₂   + 2Н₂О

2 об'єми               4 об'єми 

Для складання пропорції скористаємося законом об'ємних відношень газів (ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮССАКА).

40 л / 2 = х / 4, х = 40 • 4 / 2 = 80 л.

Відповідь: V(СО₂)=80 л.

ІІ спосіб.

Запишемо рівняння горіння етину.

2С₂Н₂ + 5О₂ → 4СО₂ + 2Н₂О          

За рівнянням реакції під час згоряння етину об'ємом 40 л карбон (IV) оксиду утворюється у 2 рази більше (V(C₂H₂):V(CO₂)=2:4=1:2), тому V(СО₂)=V(C₂H₂)•2=40 л•2=80 л.

Відповідь: V(СО₂)=80 л.

III рівень

1. Порівняйте властивості алканів і алкенів. Напишіть рівняння реакцій, що характеризують їхні властивості.

Спільні хімічні властивості:

1. Згоряють всі з утворенням карбон (IV) оксиду і водяної пари. Реакції горіння супроводжуються виділенням тепла.

СН₄+2О₂→СО₂+2Н₂О або СН₂=СН₂+3О₂→2СО₂+2Н₂О

2. Вступають в реакцію дегідрування (відщеплення водню).

2СН₄  → С₂Н₂ + 3Н₂ (над → вкажіть каталізатор Nі)

СН₂=СН₂ → СН≡СН + Н_{2 (над → вкажіть каталізатор Nі)}

Відмінні хімічні властивості.

Насичені вуглеводні (алкани):

1. Вступають в реакцію заміщення (хлорування).

СН₄ + Сl₂ → CCl₄ + HCl.

2. Термічний розклад. .

С₂H₆→2C+3H₂    або  С_nH_2n+2→хC+уH₂

3. Стійкі до дії кислот, лугів, окисників (не знебарвлюють перманганат калію).  

Несичені вуглеводні (алкени). Характерною властивістю є здатність вступати в реакції приєднання.

1. Гідрування (приєднання водню).

СН₂=СН₂+Н₂→CH₃—CH₃  або  С₂Н₄+Н₂→C₂H₆.

(над → вкажіть каталізатор Nі)

2. Приєднання галогенів.

СН₂=СН₂+Br₂→CH₂Br—CH₂Br або С₂Н₄+Br₂→C₂H₄Br₂.

3. Приєднання галогеноводнів.

СH₂=CH₂+НBr→CH₃─СН₂Br.

4. Гідратація (приєднання води відбувається за наявності концентрованої сульфатної кислоти H₂SO₄).

СH₂=CH₂+Н─ОН→CH₃─СН₂─ОН - етиловий спирт

5. Знебарвлюють перманганат калію (чи бромну воду)..

2. Поясніть, які дві речовини можуть утворитися внаслідок реакції СН≡СН+Вг₂—>. Напишіть рівняння реакцій та назвіть продукти.

Через наявність у молекулі ацетилену потрійного зв’язку реакції приєднання відбуваються у дві стадії. Спочатку молекула ацетилену приєднує одну молекулу реагенту (потрійний зв’язок між атомами Карбону перетворюється на подвійний), потім — другу (подвійний зв’язок перетворюється на простий). 

CH	≡	CH	+	Br2	→	CH	=	CH
						│		│
						Br		Br

Продукт реакції 1,2-дибромоетен

						Br		Br
						│		│
CH	≡	CH	+	2Br2	→	CH	─	CH
						│		│
						Br		Br

Продукт реакції 1,1,2,2-тетрабромоетан

3.Напишіть рівняння реакцій, що лежать в основі схеми: СН₄—>С₂Н₂—>С₂Н₄—>С₂Н₄Сl₂. Укажіть умови їх перебігу.

2CH₄→C₂H₂+3H₂ (над стрілкою вкажіть t=1500⁰C)

CH ≡ CH + H₂ → CH₂ = CH₂ (над стрілкою вкажіть кат. Pt)

CH₂ = CH₂ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂

4.На повне згоряння бутану витратили кисень об'ємом 78 л. Обчисліть об'єми бутану, що вступив у реакцію, та карбон (ІV) оксиду, що утворився (н. у.).

Дано: V(О₂)=78 л.  Знайти: V(С₄H₁₀)-? V(CО₂)-?

Розв'язування:

І спосіб.

Запишемо рівняння реакції.

х л         78 л        у л    

2С₄Н₁₀ +  13О₂    →    8СО₂ +  10Н₂О

2 об'єми    13 об'ємів    8 об'ємів

Для складання пропорцій скористаємося законом об'ємних відношень газів (ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮССАКА).

Пропорція для обчислення об'єму бутану С₄Н₁₀.

х л / 2 = 78 л / 13,     х = 78 л • 2 / 13 = 12 л.

Пропорція для обчислення об'єму карбон (IV) оксиду СO₂.

78 л / 13 = у л / 8,     у = 78 л • 8 / 13 = 48 л.

Відповідь: V(C₄Н₁₀)=12 л; V(CO₆)=48 л.

ІІ спосіб.

Запишемо рівняння реакції.

2С₄Н₁₀+13О₂→8СО₂+10 Н₂О       

За рівнянням реакції бутану витрачається в 6,5 разів менше , ніж кисню (V(C₄H₁₀):V(О₂)=2:13=1:6,5), тому V(С₄Н₁₀)=V(О₂):6,5=78 л : 6,5 = 12 л.

За рівнянням реакції карбон (IV) оксиду утворюється в 1,625 разів менше, ніж кисню (V(О₂):V(CО₂)=13:8=1,625:1), тому V(CО₆)=V(О₂):1,625 = 78 л : 1,625 =48 л.

Відповідь: V(С₄Н₁₀)=12 л; V(CО₂)=48 л.

5.Обчисліть відносну молекулярну масу алкіну та встановіть його формулу, якщо відомо, що цей алкін масою 8 г може приєднати хлор масою 28,4 г.

Дано: m(C_nH_2n-2)=8 г; m(Cl₂)=28,4 г. Знайти: С_nН_2n-2-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:С_nН_2n-2+2Cl₂ →С_nН_2n-2Cl₄

Обчислюємо кількість речовини хлору масою 28,4 г  за формулою y=m/M, де M г/моль=Mr .

Mr(Cl₂)=2•Ar(Cl)=2•35,5=71   M(Cl₂)=71 г/моль.

y(Cl₂)=28,4 г : 71 г/моль = 0,4 моль

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль невідомого алкіну С_nH_2n-2 з 2 моль хлором Cl₂, кількість речовини алкіну є 2 рази меншою,

тому y(С_nН_2n-2)=y(Cl₂):2=0,4 моль :2=0,2 моль.

Знаходимо молярну масу невідомого алкіну кількістю речовини 0,2 моль.

З формули y=m/M, де M г/моль=Mr , знаходимо М=m/y.

M(С_nH_2n-2)=8 г : 0,2 моль=40 г/моль. 

Маса 1 моль = 40 г, тому  Mr(С_nH_2n-2)=40.

Загальна формула алкінів С_nH_2n-2, тому

Mr(С_nH_2n-2)=Ar(C)•n+Ar(H)•(2n-2)=12•n+1•(2n-2)=12n+2n-2 

Складаємо рівняння і розв'язуємо його.

12n+2n-2=40                          

14n=40+2                                

14n=42                                 

n=42:14                                  

n=3

Отже,  формула невідомого алкіну C₃H₄.

Відповідь: Mr(C₃H₄)=40.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції.

 8 г                28,4 г

С_nН_2n-2     +     2Cl₂      →   С_nН_2n-2Cl₄

 14n-2 г          142 г

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль алкіну С_nН_2n-1 з 2 моль хлору Cl_2.

Обчислюємо молярну масу (M г/моль = Mr) хлору й, відповідно, масу 2 моль.

Mr(Cl₂)=2•Ar(Cl)=2•35,5=71   M(Cl₂)=71 г/моль.  

Маса 1 моль=71 г, а маса 2 моль=142 г.

Обчислюємо молярну масу (M г/моль = Mr) алкіну й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(С_nН_2n-2)=n•Ar(C)+(2n-2)•Ar(H)=n•12+(2n-2)•1=12n+2n-2  

M(С_nН_2n-2)=12n+2n-2=14n-2 г/моль.  Маса 1 моль=14n-2 г

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.

8 /(14n-2) =28,4 /142 , тому 14n-2 =8•142/28,4, 14n-2=40, 14n=42, n=42:14=3 

Mr(С_nН_2n-2)=14n-2, при n=3 Mr(С_nН_2n-2)=14•3-2=40

При n=3, формула невідомого алкіну C_nH_2n-2 буде мати вигляд C₃H₄.

Відповідь: Mr(C₃H₄)=40.

IV рівень

1.Порівняйте хімічні властивості алканів, алкенів і алкінів. Поясніть спільні та відмінні властивості й з'ясуйте причини відмінностей.

Спільні хімічні властивості:

1. Згоряють усі з утворенням карбон (IV) оксиду і водяної пари. Реакції горіння супроводжуються виділенням тепла.

2. Вступають в реакцію дегідрування (відщеплення водню).

Відмінні хімічні властивості.

Насичені вуглеводні (алкани):

1. Вступають в реакцію заміщення (хлорування).

2. Термічний розклад.

3. Стійкі до дії кислот, лугів, окисників, (не знебарвлюють перманганат калію).

Ненасичені вуглеводні (алкени і алкіни). Характерною властивістю є здатність вступати в реакції приєднання.

1. Приєднання водню (гідрування).

2. Приєднання галогенів.

3. Приєднання галогеноводнів.

4. Гідратація (приєднання води відбувається за наявності певних умов).

5. Знебарвлюють перманганат калію чи бромну воду.

   Причиною відмінностей властивостей є наявність одинарних (в алканів) і кратних: подвійних (в алкенів) і потрійних (в алкінів) хімічних зв'язків між атомами Карбону). Кратні зв'язки руйнуються швидше, тому ненасичені вуглеводні (алкіни і алкени) є хімічно активнішими, ніж насичені (алкани).

2. Поясніть, на прикладі полімеризації етену, процес утворення полімерів.

Полімеризація - процес послідовного сполучення молекул низькомолекулярної речовини з утворенням високомолекулярної.

СН₂=СН₂ + СН₂=СН₂+ СН₂=СН₂+...

nCH₂=CH₂, де n - ступінь полімеризації, що показує скільки молекул мономера сполучається.        

3. Поясніть, які зміни відбуваються з речовинами, якщо пропускати метан і етен через бромну воду.

Метан з бромною водою не реагує, тому ніякі зміни з речовинами не відбуваються.

Етен реагує з розчином брому, так званою бромною водою (рідина бурого кольору), знебарвлюючи її. 

4. Напишіть рівняння реакцій, що зображені схемами, використовуючи скорочені структурні формули. Назвіть речовини, позначені літерами.

а) Етен + А —> 1,2-дихлороетан;

СН2	=	СН2	+	Cl2	→	СН2	─	СН2
						│		│
						Cl		Cl

А - хлор.

б) Бутин + O₂ —> Б + В;

2CН≡C─CH₂─CH₃ + 9O₂ → 8CO₂ + 6H₂O

Б - карбон (IV) оксид,  В - вода.

в) Пентен + O₂ —> А + Б;

2CH₂=CH─CH₂─CH₂─CH₃ + 13O₂ → 10CO₂ + 6H₂O

А - карбон (IV) оксид,  Б - вода.

г) Етин + В —> 1,1,2,2-тетрабромоетан. 

						Br		Br
						│		│
СН	≡	СН	+	2Br2	→	СН	─	СН
						│		│
						Br		Br

В - бромна вода.

5. Під час пропускання суміші пропану і пропену масою 21,4 г крізь розчин бромної води, маса її збільшилася на 48 г. Обчисліть масові частки газів у вихідній суміші.

 Із суміші газів пропану і пропену з бромною водою реагує тільки пропен, тому маса бромної води може збільшитися за рахунок маси пропену, яка за умовою задачі рівна 48 г. Виходить, що маса суміші газів є меншою, ніж маса одного з газів у цій суміші. Очевидно, що є помилка в умові даних задачі. 

Розв'яжемо задачу з такою умовою. Під час пропускання суміші пропану і пропену масою 21,4 г крізь розчин бромної води, маса її збільшилася на 4,8 г. Обчисліть масові частки газів у вихідній суміші.

Дано: m(суміші)=21,4 г; m(пропену)=4,8 г.

Знайти: W(пропену)-? W(пропану)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Із суміші газів пропану і пропену з бромною водою реагує тільки пропен, тому маса бромної води збільшилася на 4,8 г за рахунок маси пропену. 

Знайдемо масову частку пропену у суміші за формулою:

W(пропену)=m(пропену)/m(суміші).

W(пропену)= 4,8 кг / 21,4 кг = 0,224,

або, помноживши знайдене число на 100%, одержимо 22,4%

Масову частку пропану можна знайти:

   W(пропану)= 1 - W(пропену)= 1 - 0,224 = 0,776  

або

   W(пропану)= 100% - W(пропену)=100% -22,4%= 77,6%

Відповідь: W(пропену)=0,224 або 22,4%; W(пропану)=0,776 або 77,6%.

ІІ спосіб.

Із суміші газів пропану і пропену з бромною водою реагує тільки пропен, тому маса бромної води збільшилася на 4,8 г за рахунок маси пропену. 

Знайдемо масу пропену у 100 г суміші, тобто масову частку пропену у суміші. Для цього складаємо пропорцію і розв'язуємо її.

У 21,4 г суміші газів міститься 4,8 г газу пропену

у 100 г суміші газів - х г газу пропену

21,4 г/100 г= 4,8 г/х г, звідси х=4,8 г•100 г/21,4 г=22,4,

тобто W(пропену)= 22,4% або 0,224.

Масову частку пропану можна знайти:

   W(пропану)= 1 - W(пропену)= 1 - 0,224 = 0,776  

або

   W(пропану)= 100% - W(пропену)=100% -22,4%= 77,6%

Відповідь: W(пропену)=22,4% або 0,224; W(пропану)=77,6% або 0,76.