Решение Теста 1 по химии 10 класс

Хорошо, давайте разберем каждое задание по химии. Тест 1 1. В какой группе каждое из веществ может реагировать с пропаном? Пропан — это алкан (\(C_3H_8\)). Алкены характеризуются реакциями замещения, горения и крекинга. 1) \(H_2\), \(Cl_2\), \(HCl\) - \(H_2\) (водород) — не реагирует с алканами в обычных условиях. - \(Cl_2\) (хлор) — реагирует с пропаном по механизму радикального замещения (хлорирование). - \(HCl\) (хлороводород) — не реагирует с алканами. 2) \(N_2\), \(O_2\), \(Cl_2\) - \(N_2\) (азот) — не реагирует с алканами. - \(O_2\) (кислород) — реагирует с пропаном при горении. - \(Cl_2\) (хлор) — реагирует с пропаном. 3) \(H_2\), \(Br_2\), \(Cl_2\) - \(H_2\) (водород) — не реагирует с алканами. - \(Br_2\) (бром) — реагирует с пропаном по механизму радикального замещения (бромирование). - \(Cl_2\) (хлор) — реагирует с пропаном. 4) \(O_2\), \(Cl_2\), \(Br_2\) - \(O_2\) (кислород) — реагирует с пропаном (горение). - \(Cl_2\) (хлор) — реагирует с пропаном (хлорирование). - \(Br_2\) (бром) — реагирует с пропаном (бромирование). Таким образом, в группе 4 все вещества могут реагировать с пропаном. Ответ: 4 2. Для алканов характерны реакции Алкены — это насыщенные углеводороды, для них характерны реакции замещения. 1) гидратации — характерна для алкенов и алкинов (присоединение воды). 2) галогенирования — характерна для алканов (замещение водорода на галоген) и для алкенов/алкинов (присоединение галогена). 3) гидрирования — характерна для алкенов, алкинов, аренов (присоединение водорода). 4) гидрогалогенирования — характерна для алкенов и алкинов (присоединение галогеноводорода). Из предложенных вариантов, галогенирование является характерной реакцией для алканов. Ответ: 2 3. Пропен взаимодействует с каждым из веществ, указанных в ряду Пропен — это алкен (\(CH_2=CH-CH_3\)). Для алкенов характерны реакции присоединения по двойной связи, а также реакции окисления. 1) \(H_2\), \(O_2\), \(CH_4\) - \(H_2\) (водород) — реагирует (гидрирование). - \(O_2\) (кислород) — реагирует (горение). - \(CH_4\) (метан) — не реагирует. 2) \(C_2H_6\), \(H_2O\), \(HBr\) - \(C_2H_6\) (этан) — не реагирует. - \(H_2O\) (вода) — реагирует (гидратация). - \(HBr\) (бромоводород) — реагирует (гидрогалогенирование). 3) \(HCl\), \(KOH\), \(H_2O\) - \(HCl\) (хлороводород) — реагирует (гидрогалогенирование). - \(KOH\) (гидроксид калия) — не реагирует. - \(H_2O\) (вода) — реагирует (гидратация). 4) \(HCl\), \(KMnO_4\), \(Br_2\) - \(HCl\) (хлороводород) — реагирует (гидрогалогенирование). - \(KMnO_4\) (перманганат калия) — реагирует (окисление, обесцвечивание раствора). - \(Br_2\) (бром) — реагирует (галогенирование, присоединение брома по двойной связи). В группе 4 все вещества взаимодействуют с пропеном. Ответ: 4 4. Этилен из этанола можно получить в результате реакции Этилен (\(C_2H_4\)) из этанола (\(C_2H_5OH\)) получают путем дегидратации (отщепления воды). 1) дегидратации — да, это правильный способ. 2) дегидрогалогенирования — это отщепление галогеноводорода, например, из галогеналканов. 3) дегидрирования — это отщепление водорода, например, из алканов. 4) дегалогенирования — это отщепление галогена, например, из дигалогеналканов. Ответ: 1 5. Преобладающим продуктом взаимодействия бромоводорода (в присутствии перекиси водорода) с пропеном является Пропен (\(CH_2=CH-CH_3\)) взаимодействует с бромоводородом (\(HBr\)). В присутствии перекиси водорода (пероксидный эффект Караша) присоединение происходит против правила Марковникова. То есть водород присоединяется к менее гидрированному атому углерода при двойной связи, а бром — к более гидрированному. Обычное присоединение \(HBr\) к пропену (по правилу Марковникова) дало бы 2-бромпропан. Присоединение \(HBr\) в присутствии перекиси водорода (против правила Марковникова) даёт 1-бромпропан. Ответ: 4 6. Натрий может взаимодействовать с Натрий — это активный металл, который может взаимодействовать с веществами, содержащими подвижный атом водорода (например, спирты, карбоновые кислоты, алкины с концевой тройной связью) или с галогеналканами (реакция Вюрца). 1) этаном — этан (\(C_2H_6\)) — алкан, не реагирует с натрием. 2) этиленом — этилен (\(C_2H_4\)) — алкен, не реагирует с натрием. 3) ацетиленом — ацетилен (\(CH\equiv CH\)) — алкин с концевой тройной связью, имеет подвижные атомы водорода, реагирует с натрием с образованием ацетиленида натрия. \[2CH\equiv CH + 2Na \rightarrow 2CH\equiv CNa + H_2\] 4) полиэтиленом — полиэтилен — полимер, не реагирует с натрием. Ответ: 3 7. При полимеризации ацетилена в присутствии смеси хлорида меди (I) и хлорида аммония образуется Полимеризация ацетилена (\(CH\equiv CH\)) в присутствии \(CuCl\) и \(NH_4Cl\) (катализатор Реппе) приводит к образованию винилацетилена. \[2CH\equiv CH \xrightarrow{CuCl, NH_4Cl} CH_2=CH-C\equiv CH\] 1) винилацетилен — да, это правильный продукт. 2) бензол — образуется при тримеризации ацетилена (реакция Зелинского). 3) стирол — образуется из бензола и этилена. 4) полиацетилен — образуется при полимеризации ацетилена в других условиях. Ответ: 1 8. Формула вещества, которое может реагировать и с бутадиеном-1,3, и с ацетальдегидом, и с ацетиленом, следующая: Бутадиен-1,3 (\(CH_2=CH-CH=CH_2\)) — диен, имеет две двойные связи. Ацетальдегид (\(CH_3CHO\)) — альдегид, имеет карбонильную группу. Ацетилен (\(CH\equiv CH\)) — алкин, имеет тройную связь и подвижные атомы водорода. Рассмотрим предложенные варианты: 1) \(HBr\) (бромоводород) - С бутадиеном-1,3: реагирует по двойным связям (присоединение). - С ацетальдегидом: не реагирует. - С ацетиленом: реагирует по тройной связи (присоединение). 2) \(Cu(OH)_2\) (гидроксид меди (II)) - С бутадиеном-1,3: не реагирует. - С ацетальдегидом: реагирует (качественная реакция на альдегиды, при нагревании образуется красный осадок \(Cu_2O\)). - С ацетиленом: не реагирует. 3) \(H_2\) (водород) - С бутадиеном-1,3: реагирует (гидрирование по двойным связям). - С ацетальдегидом: реагирует (гидрирование карбонильной группы до спирта). - С ацетиленом: реагирует (гидрирование по тройной связи). 4) \(Al_2O_3\) (оксид алюминия) — амфотерный оксид, не реагирует с органическими веществами в данном контексте. Таким образом, водород (\(H_2\)) может реагировать со всеми тремя веществами. Ответ: 3 9. Перманганат калия \(KMnO_4\) обесцвечивается обоими веществами: Перманганат калия (\(KMnO_4\)) является сильным окислителем и обесцвечивается веществами, которые могут быть окислены. Это, как правило, ненасыщенные углеводороды (алкены, алкины, диены), спирты, альдегиды. 1) \(C_2H_4\), \(C_6H_5CH_3\) - \(C_2H_4\) (этилен) — алкен, обесцвечивает \(KMnO_4\). - \(C_6H_5CH_3\) (толуол) — арены с алкильными заместителями окисляются \(KMnO_4\) по боковой цепи, обесцвечивает \(KMnO_4\). 2) \(C_2H_2\), \(CH_4\) - \(C_2H_2\) (ацетилен) — алкин, обесцвечивает \(KMnO_4\). - \(CH_4\) (метан) — алкан, не обесцвечивает \(KMnO_4\) в обычных условиях. 3) \(CH_4\), \(C_2H_5OH\) - \(CH_4\) (метан) — не обесцвечивает \(KMnO_4\). - \(C_2H_5OH\) (этанол) — спирт, окисляется \(KMnO_4\) (до альдегида, затем до карбоновой кислоты), обесцвечивает \(KMnO_4\). 4) \(CH_4\), \(C_6H_6\) - \(CH_4\) (метан) — не обесцвечивает \(KMnO_4\). - \(C_6H_6\) (бензол) — арены без алкильных заместителей устойчивы к окислению \(KMnO_4\), не обесцвечивает \(KMnO_4\). Таким образом, в группе 1 оба вещества обесцвечивают перманганат калия. Ответ: 1 10. Если к толуолу добавить бром, то Толуол (\(C_6H_5CH_3\)) — это метилбензол. Бромирование толуола может идти по двум направлениям: 1. По бензольному кольцу (электрофильное замещение) в присутствии катализатора (например, \(FeBr_3\)). Метильная группа является орто-пара-ориентантом, поэтому образуются 2-бромтолуол и 4-бромтолуол. 2. По метильной группе (радикальное замещение) при нагревании или УФ-облучении. Образуется бромфенилметан (бензилбромид). В задании не указаны условия, но обычно, если не указан катализатор, подразумевается реакция по боковой цепи при нагревании или УФ-облучении. Если же подразумевается электрофильное замещение, то образуются орто- и пара-изомеры. Рассмотрим варианты: 1) образуется вещество 3,5-дибромтолуол — маловероятно, так как метильная группа является орто-пара-ориентантом. 2) образуется вещество бромфенилметан — да, это продукт бромирования по метильной группе. 3) образуется вещество строения 2,4,6-трибромтолуол — это продукт полного бромирования по кольцу, но обычно при добавлении брома образуются моно- или дизамещенные продукты. 4) вещества не взаимодействуют — неверно, толуол активно реагирует с бромом. Наиболее вероятный ответ, учитывая отсутствие катализатора для электрофильного замещения, это реакция по боковой цепи. Ответ: 2 11. Способ получения бутадиена-1,3 — это Бутадиен-1,3 (\(CH_2=CH-CH=CH_2\)) — это диен, важный мономер для производства синтетических каучуков. 1) гидрирование бензола — гидрирование бензола даёт циклогексан. 2) дегидратация и дегидрирование этанола — это реакция Лебедева, при которой из этанола получают бутадиен-1,3. \[2C_2H_5OH \xrightarrow{ZnO, Al_2O_3, 400-450^\circ C} CH_2=CH-CH=CH_2 + 2H_2O + H_2\] 3) гидратация этилена — гидратация этилена даёт этанол. 4) алкилирование бензола в присутствии \(AlCl_3\) — это реакция Фриделя-Крафтса, которая приводит к образованию алкилбензолов. Ответ: 2 12. Верны ли следующие суждения? А. Алканы вступают в реакцию полимеризации. - Неверно. Алканы — насыщенные углеводороды, они не имеют двойных или тройных связей и не вступают в реакции полимеризации. Полимеризация характерна для ненасыщенных соединений (алкенов, алкинов, диенов). Б. Этилен обесцвечивает раствор перманганата калия. - Верно. Этилен (\(C_2H_4\)) — алкен, имеет двойную связь, которая легко окисляется перманганатом калия, что приводит к обесцвечиванию раствора (качественная реакция на ненасыщенные соединения). Таким образом, верно только суждение Б. Ответ: 2 13. При действии водного раствора щелочи на монобромалканы преимущественно образуются Монобромалканы (например, \(R-Br\)) могут реагировать со щелочами (\(NaOH\), \(KOH\)) по двум основным механизмам: 1. Нуклеофильное замещение (в водном растворе щелочи): атом брома замещается на гидроксильную группу, образуются спирты. \[R-Br + NaOH_{(водн.)} \rightarrow R-OH + NaBr\] 2. Элиминирование (в спиртовом растворе щелочи при нагревании): отщепляется \(HBr\), образуются алкены. \[R-CH_2-CH_2-Br + NaOH_{(спирт.)} \xrightarrow{t} R-CH=CH_2 + NaBr + H_2O\] В данном случае указан водный раствор щелочи, поэтому преимущественно образуются спирты. Ответ: 3 14. При нагревании бромметана и бромэтана с металлическим натрием образуется органических веществ Это реакция Вюрца, которая используется для синтеза алканов из галогеналканов с удвоением углеродного скелета. Бромметан (\(CH_3Br\)) и бромэтан (\(C_2H_5Br\)) реагируют с натрием. Возможны три реакции: 1. Взаимодействие двух молекул бромметана: \[2CH_3Br + 2Na \rightarrow CH_3-CH_3 + 2NaBr\] Образуется этан. 2. Взаимодействие двух молекул бромэтана: \[2C_2H_5Br + 2Na \rightarrow C_2H_5-C_2H_5 + 2NaBr\] Образуется бутан. 3. Взаимодействие одной молекулы бромметана и одной молекулы бромэтана: \[CH_3Br + C_2H_5Br + 2Na \rightarrow CH_3-C_2H_5 + 2NaBr\] Образуется пропан. Таким образом, образуются три различных органических вещества: этан,