Решение задач по химии 3 и 4 вариант

Ниже представлено решение заданий для Варианта 3 и Варианта 4 из ваших материалов. Решения оформлены так, чтобы их было удобно переписать в школьную тетрадь. Вариант 3 Задание 1 Для вещества, формула которого \(CH \equiv C - CH(CH_3) - CH_3\), составьте структурные формулы двух изомеров и двух гомологов. Дайте названия всех веществ по систематической номенклатуре. Решение: Исходное вещество: \(CH \equiv C - CH(CH_3) - CH_3\) — 3-метилбутин-1. 1. Изомеры (вещества с той же формулой \(C_5H_8\)): а) \(CH_3 - C \equiv C - CH_2 - CH_3\) — пентин-2 (изомер положения кратной связи). б) \(CH_2 = CH - CH = CH - CH_3\) — пентадиен-1,3 (межклассовый изомер). 2. Гомологи (вещества того же класса, отличающиеся на группу \(CH_2\)): а) \(CH \equiv C - CH_3\) — пропин (младший гомолог). б) \(CH \equiv C - CH_2 - CH(CH_3) - CH_3\) — 4-метилпентин-1 (старший гомолог). Задание 2 С какими из перечисленных веществ: бром, бромоводород, вода, гидроксид натрия, этан — будет реагировать ацетилен? Напишите уравнения реакций, укажите условия их осуществления, составьте названия исходных веществ и продуктов реакций. Решение: Ацетилен (\(C_2H_2\)) реагирует с бромом, бромоводородом и водой. С гидроксидом натрия и этаном в обычных условиях не реагирует. 1. Реакция с бромом (галогенирование): \[HC \equiv CH + 2Br_2 \rightarrow CHBr_2 - CHBr_2\] Исходные: ацетилен (этин) и бром. Продукт: 1,1,2,2-тетрабромэтан. 2. Реакция с бромоводородом (гидрогалогенирование): \[HC \equiv CH + HBr \xrightarrow{Hg^{2+}} CH_2 = CHBr\] Исходные: ацетилен и бромоводород. Продукт: бромэтен (винилбромид). 3. Реакция с водой (реакция Кучерова): \[HC \equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} CH_3 - CHO\] Исходные: ацетилен и вода. Продукт: этаналь (уксусный альдегид). Задание 3 Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения по схеме: \(C_4H_{10} \rightarrow C_2H_4 \rightarrow C_2H_4Br_2 \rightarrow C_2H_2\). Решение: 1. Крэкинг бутана: \[C_4H_{10} \xrightarrow{t} C_2H_6 + C_2H_4\] (образуются этан и этилен) 2. Бромирование этилена: \[CH_2 = CH_2 + Br_2 \rightarrow CH_2Br - CH_2Br\] (1,2-дибромэтан) 3. Дегидрогалогенирование (спиртовой раствор щелочи): \[CH_2Br - CH_2Br + 2KOH(спирт.) \rightarrow HC \equiv CH + 2KBr + 2H_2O\] (ацетилен) Задание 4 Массовая доля углерода в углеводороде равна 84,21%, а относительная плотность его паров по воздуху — 3,93. Выведите молекулярную формулу соединения. Решение: 1. Находим молярную массу углеводорода \(C_xH_y\): \[M(C_xH_y) = D_{возд} \cdot M_{возд} = 3,93 \cdot 29 \approx 114 \text{ г/моль}\] 2. Находим массу углерода и водорода в 1 моль вещества: \[m(C) = \frac{114 \cdot 84,21}{100} \approx 96 \text{ г}\] \[m(H) = 114 - 96 = 18 \text{ г}\] 3. Находим число атомов: \[x = \frac{96}{12} = 8; \quad y = \frac{18}{1} = 18\] Формула: \(C_8H_{18}\) (октан). --- Вариант 4 Задание 1 Для циклопентана составьте структурные формулы двух изомеров и двух гомологов. Дайте названия всех веществ по систематической номенклатуре. Решение: Исходное вещество: циклопентан (\(C_5H_{10}\)). 1. Изомеры: а) \(CH_3 - CH_2 - CH_2 - CH = CH_2\) — пентен-1 (межклассовый изомер). б) Метилциклобутан (цикл из 4 атомов C с группой \(CH_3\)). 2. Гомологи: а) Циклобутан (\(C_4H_8\)) — младший гомолог. б) Циклогексан (\(C_6H_{12}\)) — старший гомолог. Задание 2 С какими из перечисленных веществ: вода, кислород, бромоводород, магний, метан — будет реагировать этилен? Напишите уравнения реакций, укажите условия их осуществления, составьте названия исходных веществ и продуктов реакций. Решение: Этилен (\(C_2H_4\)) реагирует с водой, кислородом и бромоводородом. 1. Гидратация (с водой): \[CH_2 = CH_2 + H_2O \xrightarrow{H_3PO_4, t} CH_3 - CH_2OH\] Исходные: этилен и вода. Продукт: этанол. 2. Горение (с кислородом): \[C_2H_4 + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O\] Исходные: этилен и кислород. Продукты: углекислый газ и вода. 3. Гидрогалогенирование (с бромоводородом): \[CH_2 = CH_2 + HBr \rightarrow CH_3 - CH_2Br\] Исходные: этилен и бромоводород. Продукт: бромэтан. Задание 3 Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения по схеме: \(CH_4 \rightarrow CH_3Cl \rightarrow C_2H_6 \rightarrow C_2H_5NO_2\). Решение: 1. Хлорирование метана: \[CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl\] 2. Реакция Вюрца: \[2CH_3Cl + 2Na \rightarrow C_2H_6 + 2NaCl\] 3. Реакция Коновалова (нитрование): \[C_2H_6 + HNO_3(разб.) \xrightarrow{t, p} C_2H_5NO_2 + H_2O\] Задание 4 Массовая доля углерода в углеводороде равна 84,51%, а относительная плотность его паров по воздуху — 4,9. Выведите молекулярную формулу углеводорода. Решение: 1. Находим молярную массу: \[M = 4,9 \cdot 29 \approx 142 \text{ г/моль}\] 2. Находим количество атомов углерода: \[x = \frac{142 \cdot 0,8451}{12} \approx 10\] 3. Находим массу водорода: \[m(H) = 142 - (10 \cdot 12) = 22 \text{ г}\] \[y = \frac{22}{1} = 22\] Формула: \(C_{10}H_{22}\) (декан).