Решение: Реакция горения бензола C6H6

Хорошо, давайте решим все задания из Варианта 5.

Вариант 5

1. Написать реакцию горения бензола и посчитать коэффициенты.

Реакция горения бензола (полное сгорание) выглядит следующим образом:

\[\text{C}_6\text{H}_6 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}\]

Теперь расставим коэффициенты:

Сначала уравняем углерод (C): в бензоле 6 атомов C, значит, перед \(\text{CO}_2\) ставим 6.

\[\text{C}_6\text{H}_6 + \text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}\]

Затем уравняем водород (H): в бензоле 6 атомов H, значит, перед \(\text{H}_2\text{O}\) ставим 3 (потому что \(3 \times 2 = 6\)).

\[\text{C}_6\text{H}_6 + \text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}\]

Теперь уравняем кислород (O):

В правой части: \(6 \times 2\) (из \(\text{CO}_2\)) \(+\) \(3 \times 1\) (из \(\text{H}_2\text{O}\)) \(=\) \(12 + 3 = 15\) атомов кислорода.

В левой части у нас \(\text{O}_2\), поэтому нам нужно \(15/2\) молекул \(\text{O}_2\).

\[\text{C}_6\text{H}_6 + \frac{15}{2}\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}\]

Чтобы избавиться от дробного коэффициента, умножим все коэффициенты на 2:

\[2\text{C}_6\text{H}_6 + 15\text{O}_2 \rightarrow 12\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}\]

Проверим коэффициенты:

• Углерод (C): \(2 \times 6 = 12\) слева, \(12 \times 1 = 12\) справа. Уравнено.
• Водород (H): \(2 \times 6 = 12\) слева, \(6 \times 2 = 12\) справа. Уравнено.
• Кислород (O): \(15 \times 2 = 30\) слева, \(12 \times 2 + 6 \times 1 = 24 + 6 = 30\) справа. Уравнено.

Ответ: Реакция горения бензола с коэффициентами:

\[2\text{C}_6\text{H}_6 + 15\text{O}_2 \rightarrow 12\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}\]

2. n=83. Сделать формулы алканов, алкенов, алкинов и алкадиенов.

Дано: \(n = 83\).

Алканы:

Общая формула алканов: \(\text{C}_n\text{H}_{2n+2}\).

Подставляем \(n = 83\):

\[\text{C}_{83}\text{H}_{2 \times 83 + 2} = \text{C}_{83}\text{H}_{166 + 2} = \text{C}_{83}\text{H}_{168}\]

Формула алкана: \(\text{C}_{83}\text{H}_{168}\)

Алкены:

Общая формула алкенов: \(\text{C}_n\text{H}_{2n}\).

Подставляем \(n = 83\):

\[\text{C}_{83}\text{H}_{2 \times 83} = \text{C}_{83}\text{H}_{166}\]

Формула алкена: \(\text{C}_{83}\text{H}_{166}\)

Алкины:

Общая формула алкинов: \(\text{C}_n\text{H}_{2n-2}\).

Подставляем \(n = 83\):

\[\text{C}_{83}\text{H}_{2 \times 83 - 2} = \text{C}_{83}\text{H}_{166 - 2} = \text{C}_{83}\text{H}_{164}\]

Формула алкина: \(\text{C}_{83}\text{H}_{164}\)

Алкадиены:

Общая формула алкадиенов: \(\text{C}_n\text{H}_{2n-2}\).

Подставляем \(n = 83\):

\[\text{C}_{83}\text{H}_{2 \times 83 - 2} = \text{C}_{83}\text{H}_{166 - 2} = \text{C}_{83}\text{H}_{164}\]

Формула алкадиена: \(\text{C}_{83}\text{H}_{164}\)

Примечание: Общие формулы алкинов и алкадиенов совпадают, так как и те, и другие содержат по две ненасыщенные связи (тройная связь эквивалентна двум двойным связям по степени ненасыщенности).

3. Написать структурную формулу: 2,3,4-триметилдекан.

Название "2,3,4-триметилдекан" указывает на следующее:

• "Декан" - это основной углеродный скелет, состоящий из 10 атомов углерода.
• "Триметил" - означает три метильные группы (\(\text{CH}_3\)).
• "2,3,4-" - указывает на положение этих метильных групп у 2-го, 3-го и 4-го атомов углерода основной цепи.

Сначала нарисуем основную цепь из 10 атомов углерода:

\[\text{C}-\text{C}-\text{C}-\text{C}-\text{C}-\text{C}-\text{C}-\text{C}-\text{C}-\text{C}\]

Теперь пронумеруем атомы углерода (например, слева направо) и добавим метильные группы:

У 2-го атома углерода: \(\text{CH}_3\)

У 3-го атома углерода: \(\text{CH}_3\)

У 4-го атома углерода: \(\text{CH}_3\)

Затем добавим атомы водорода, чтобы каждый атом углерода имел 4 связи.

Структурная формула 2,3,4-триметилдекана:

\[\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3\]

Или в более развернутом виде:

    CH3   CH3   CH3
    |     |     |
CH3-CH - CH - CH - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3

4. Дать характеристику белкам: функция, структура и качественная реакция.

Белки - это высокомолекулярные органические соединения, состоящие из аминокислот, соединенных пептидными связями в длинные полипептидные цепи. Они играют ключевую роль во всех жизненных процессах организмов.

Функции белков:

1. Каталитическая (ферментативная): Белки-ферменты ускоряют биохимические реакции в организме (например, пищеварение, синтез ДНК).
2. Структурная: Белки являются основным строительным материалом клеток и тканей (например, коллаген в коже, кератин в волосах и ногтях).
3. Транспортная: Переносят различные вещества (например, гемоглобин переносит кислород, альбумин переносит жирные кислоты).
4. Защитная: Участвуют в иммунной защите (антитела), свертывании крови (фибриноген).
5. Сократительная (двигательная): Обеспечивают движение (актин и миозин в мышцах).
6. Регуляторная (гормональная): Некоторые гормоны являются белками (например, инсулин регулирует уровень сахара в крови).
7. Запасающая: Являются источником аминокислот (например, казеин в молоке, альбумин в яйцах).
8. Рецепторная: Расположены на поверхности клеток и воспринимают сигналы извне.

Структура белков:

Выделяют четыре уровня организации белковой молекулы:

1. Первичная структура: Это уникальная последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Она определяется генетическим кодом и является основой для всех последующих структур. Связи: пептидные.
2. Вторичная структура: Это пространственная укладка полипептидной цепи, стабилизированная водородными связями между атомами водорода аминогрупп и атомами кислорода карбонильных групп. Основные типы:
   • \(\alpha\)-спираль: Цепь закручена в спираль.
   • \(\beta\)-складчатый слой: Цепи расположены параллельно или антипараллельно, образуя складки.
3. Третичная структура: Это трехмерная пространственная конфигурация всей полипептидной цепи, образованная взаимодействиями между боковыми радикалами аминокислот. Стабилизируется различными типами связей: водородными, ионными, дисульфидными мостиками (\(-\text{S}-\text{S}-\)), гидрофобными взаимодействиями. Именно третичная структура определяет биологическую активность белка.
4. Четвертичная структура: Образуется при объединении нескольких полипептидных цепей (субъединиц) в единый функциональный комплекс. Стабилизируется теми же типами связей, что и третичная структура. Пример: гемоглобин состоит из четырех субъединиц.

Качественные реакции на белки:

1. Биуретовая реакция:
   • Суть: Обнаружение пептидных связей.
   • Проведение: К раствору белка добавляют раствор щелочи (например, \(\text{NaOH}\)) и несколько капель раствора сульфата меди(II) (\(\text{CuSO}_4\)).
   • Наблюдение: Появление фиолетового или сине-фиолетового окрашивания. Интенсивность окраски зависит от количества пептидных связей.
2. Ксантопротеиновая реакция:
   • Суть: Обнаружение ароматических аминокислот (тирозин, триптофан, фенилаланин), содержащих бензольное кольцо.
   • Проведение: К раствору белка добавляют концентрированную азотную кислоту (\(\text{HNO}_3\)) и нагревают.
   • Наблюдение: Появление желтого окрашивания. При добавлении избытка щелочи (например, \(\text{NaOH}\)) желтая окраска переходит в оранжевую.

5. Применение нефти.

Нефть - это важнейший природный ресурс, "черное золото", которое является основой современной энергетики и химической промышленности. Её применение чрезвычайно широко и охватывает практически все сферы жизни.

Основные направления применения нефти:

1. Топливо:
   • Бензин: Основное топливо для легковых автомобилей.
   • Дизельное топливо (солярка): Используется в дизельных двигателях грузовиков, автобусов, железнодорожного транспорта, сельскохозяйственной техники, судов.
   • Керосин: Авиационное топливо для реактивных двигателей, а также используется для освещения и отопления в некоторых регионах.
   • Мазут: Тяжелое топливо для котельных, промышленных печей, судов, тепловых электростанций.
   • Сжиженные углеводородные газы (пропан, бутан): Используются как автомобильное топливо, для бытовых нужд (газовые плиты, отопление), в промышленности.
2. Сырье для химической промышленности (нефтехимия):

   Это одно из важнейших направлений, так как из нефти получают огромное количество ценных химических продуктов:

   • Пластмассы и полимеры: Полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид (ПВХ), полистирол и многие другие, из которых изготавливают упаковку, трубы, детали автомобилей, бытовую технику, одежду, игрушки.
   • Синтетические каучуки: Для производства шин, резинотехнических изделий.
   • Синтетические волокна: Нейлон, лавсан, акрил, используемые в текстильной промышленности.
   • Растворители: Для красок, лаков, чистящих средств.
   • Смазочные материалы: Моторные масла, трансмиссионные масла, консистентные смазки для машин и механизмов.
   • Асфальт и битум: Для дорожного строительства, гидроизоляции.
   • Парафин: Для свечей, косметики, пищевой промышленности.
   • Косметика и фармацевтика: Многие компоненты косметических средств и лекарств производятся из нефтепродуктов.
   • Удобрения: Некоторые азотные удобрения производятся с использованием продуктов переработки нефти.
3. Энергетика:

   Нефть и нефтепродукты используются для производства электроэнергии на тепловых электростанциях, хотя в последние годы наблюдается тенденция к снижению доли нефти в энергетическом балансе в пользу газа и возобновляемых источников.

4. Дорожное строительство:

   Битум, получаемый из нефти, является основным связующим компонентом асфальтобетонных смесей для строительства дорог.

Таким образом, нефть является не только источником энергии, но и ключевым сырьем для производства тысяч различных продуктов, без которых невозможно представить современную цивилизацию.