Решение задачи №3: Гомологи пропена

Задача №3

Из предложенного перечня выберите два вещества, которые являются гомологами пропена.

1. циклопропан
2. этилен
3. стирол
4. бутин-1
5. гексен-3

Запишите номера выбранных ответов.

Решение:

Для начала вспомним, что такое гомологи. Гомологи – это вещества, принадлежащие к одному классу органических соединений, имеющие схожее строение и химические свойства, но отличающиеся друг от друга на одну или несколько гомологических разностей \((-\text{CH}_2-)\).

Пропен – это алкен с тремя атомами углерода и одной двойной связью. Его формула \(\text{C}_3\text{H}_6\).

Теперь рассмотрим предложенные вещества:

1. Циклопропан – это циклоалкан с формулой \(\text{C}_3\text{H}_6\). Он является изомером пропена, но не гомологом, так как относится к другому классу соединений (циклоалканы).
2. Этилен (этен) – это алкен с двумя атомами углерода. Его формула \(\text{C}_2\text{H}_4\). Он отличается от пропена на одну группу \((-\text{CH}_2-)\) и является его гомологом.
3. Стирол – это ароматическое соединение, винилбензол. Его формула \(\text{C}_8\text{H}_8\). Он не является гомологом пропена.
4. Бутин-1 – это алкин с четырьмя атомами углерода и одной тройной связью. Его формула \(\text{C}_4\text{H}_6\). Он не является гомологом пропена, так как относится к другому классу соединений (алкины).
5. Гексен-3 – это алкен с шестью атомами углерода и одной двойной связью. Его формула \(\text{C}_6\text{H}_{12}\). Он отличается от пропена на три группы \((-\text{CH}_2-)\) и является его гомологом.

Таким образом, гомологами пропена являются этилен и гексен-3.

Ответ: 25

Задача №4

Из предложенного перечня выберите два вещества, с которыми реагирует бутадиен-1,3, но не реагирует бутан.

1. кислород
2. водород
3. бром
4. хлороводород
5. оксид углерода(IV)

Запишите в поле ответа номера выбранных веществ.

Решение:

Для решения этой задачи нужно знать химические свойства бутадиена-1,3 и бутана.

Бутадиен-1,3 – это диен, то есть углеводород, содержащий две двойные связи. Его формула \(\text{CH}_2=\text{CH}-\text{CH}=\text{CH}_2\). Наличие двойных связей обуславливает его высокую реакционную способность, особенно в реакциях присоединения.

Бутан – это алкан, насыщенный углеводород. Его формула \(\text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3\). Алканы относительно инертны и вступают в реакции замещения (например, с галогенами при УФ-излучении) и горения.

Рассмотрим предложенные вещества:

1. Кислород (\(\text{O}_2\)):
   • Бутадиен-1,3 горит в кислороде (реакция полного сгорания).
   • Бутан также горит в кислороде (реакция полного сгорания).
   Поскольку оба вещества реагируют с кислородом, этот вариант не подходит.
2. Водород (\(\text{H}_2\)):
   • Бутадиен-1,3 вступает в реакцию гидрирования (присоединения водорода) по двойным связям, образуя бутан. Реакция протекает при нагревании и наличии катализатора (например, никеля, платины). \[\text{CH}_2=\text{CH}-\text{CH}=\text{CH}_2 + 2\text{H}_2 \xrightarrow{\text{Ni, t}} \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3\]
   • Бутан – это насыщенный углеводород, он не присоединяет водород.
   Этот вариант подходит, так как бутадиен-1,3 реагирует с водородом, а бутан – нет.
3. Бром (\(\text{Br}_2\)) (бромная вода):
   • Бутадиен-1,3 обесцвечивает бромную воду, вступая в реакцию присоединения по двойным связям. \[\text{CH}_2=\text{CH}-\text{CH}=\text{CH}_2 + 2\text{Br}_2 \rightarrow \text{CH}_2\text{Br}-\text{CH}\text{Br}-\text{CH}\text{Br}-\text{CH}_2\text{Br}\]
   • Бутан не реагирует с бромной водой в обычных условиях (без УФ-излучения). С чистым бромом при УФ-излучении бутан вступает в реакцию замещения, но не присоединения.
   Этот вариант подходит, так как бутадиен-1,3 реагирует с бромом (присоединение), а бутан – нет (в условиях реакции присоединения).
4. Хлороводород (\(\text{HCl}\)):
   • Бутадиен-1,3 вступает в реакцию гидрогалогенирования (присоединения хлороводорода) по двойным связям. \[\text{CH}_2=\text{CH}-\text{CH}=\text{CH}_2 + \text{HCl} \rightarrow \text{CH}_3-\text{CH}\text{Cl}-\text{CH}=\text{CH}_2 \text{ (1,2-присоединение)}\] или \[\text{CH}_2=\text{CH}-\text{CH}=\text{CH}_2 + \text{HCl} \rightarrow \text{CH}_3-\text{CH}=\text{CH}-\text{CH}_2\text{Cl} \text{ (1,4-присоединение)}\]
   • Бутан не реагирует с хлороводородом.
   Этот вариант также подходит.
5. Оксид углерода(IV) (\(\text{CO}_2\)):
   • Ни бутадиен-1,3, ни бутан не реагируют с оксидом углерода(IV) в обычных условиях.
   Этот вариант не подходит.

Из предложенных вариантов, водород, бром и хлороводород реагируют с бутадиеном-1,3, но не реагируют с бутаном. Поскольку нужно выбрать два вещества, можно выбрать любые два из них. Например, водород и бром.

Ответ: 23 (или 24, или 34)