Изомеры - это вещества с одинаковой молекулярной формулой, но разным строением. Например, гексан и 2,3-диметилбутан являются изомерами.
check_circle
Подробное решение
Вот решения задач, оформленные так, чтобы их было удобно переписать в тетрадь.
Часть В
В2. Изомерами являются:
Для того чтобы вещества были изомерами, они должны иметь одинаковый качественный и количественный состав, то есть одинаковую молекулярную формулу, но разное строение.
Рассмотрим предложенные пары:
а) гексан и 2,3-диметилбутан
Гексан имеет молекулярную формулу \(C_6H_{14}\).
2,3-диметилбутан также имеет молекулярную формулу \(C_6H_{14}\).
Оба вещества являются алканами и имеют одинаковую молекулярную формулу, но разное строение (гексан - неразветвленный, 2,3-диметилбутан - разветвленный).
Следовательно, гексан и 2,3-диметилбутан являются изомерами.
б) гексан и циклогексан
Гексан имеет молекулярную формулу \(C_6H_{14}\).
Циклогексан имеет молекулярную формулу \(C_6H_{12}\).
Молекулярные формулы разные, поэтому они не являются изомерами.
в) метилциклопентан и циклогексан
Метилциклопентан имеет молекулярную формулу \(C_6H_{12}\).
Циклогексан имеет молекулярную формулу \(C_6H_{12}\).
Оба вещества являются циклоалканами и имеют одинаковую молекулярную формулу, но разное строение (метилциклопентан - пятичленный цикл с метильным заместителем, циклогексан - шестичленный цикл).
Следовательно, метилциклопентан и циклогексан являются изомерами.
г) бутан и пропан
Бутан имеет молекулярную формулу \(C_4H_{10}\).
Пропан имеет молекулярную формулу \(C_3H_8\).
Молекулярные формулы разные, поэтому они не являются изомерами.
д) бутан и метилпропан
Бутан имеет молекулярную формулу \(C_4H_{10}\).
Метилпропан (изобутан) также имеет молекулярную формулу \(C_4H_{10}\).
Оба вещества являются алканами и имеют одинаковую молекулярную формулу, но разное строение (бутан - неразветвленный, метилпропан - разветвленный).
Следовательно, бутан и метилпропан являются изомерами.
Ответ запишите в виде последовательности букв.
Изомерами являются пары: а), в), д).
Ответ: авд
Часть С
С1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения, укажите условия протекания:
\[CH_4 \rightarrow C_2H_2 \rightarrow C_2H_4 \rightarrow C_2H_5Cl \rightarrow C_2H_4 \rightarrow C_2H_4Cl_2\]
1. Превращение метана в ацетилен (пиролиз метана):
\[2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} C_2H_2 + 3H_2\]
Условия: очень высокая температура (около \(1500^\circ C\)).
2. Превращение ацетилена в этилен (гидрирование ацетилена):
\[C_2H_2 + H_2 \xrightarrow{Ni, Pd \text{ или } Pt} C_2H_4\]
Условия: катализатор (никель, палладий или платина), нагревание. Важно использовать "отравленный" катализатор (например, палладий на сульфате бария с добавлением хинолина), чтобы реакция остановилась на стадии образования этилена и не пошла дальше до этана.
3. Превращение этилена в хлорэтан (гидрогалогенирование этилена):
\[C_2H_4 + HCl \rightarrow C_2H_5Cl\]
Условия: реакция протекает при комнатной температуре или небольшом нагревании, иногда с катализатором (например, \(FeCl_3\)).
4. Превращение хлорэтана в этилен (дегалогенирование или дегидрогалогенирование):
\[C_2H_5Cl + KOH \xrightarrow{\text{спиртовой раствор}, \Delta} C_2H_4 + KCl + H_2O\]
Условия: спиртовой раствор щелочи (например, гидроксида калия) при нагревании.
5. Превращение этилена в 1,2-дихлорэтан (галогенирование этилена):
\[C_2H_4 + Cl_2 \rightarrow C_2H_4Cl_2\]
Условия: реакция протекает при комнатной температуре, иногда на свету или с катализатором (например, \(FeCl_3\)).
С2. Рассчитайте массовую долю углерода в пентане.
Пентан - это алкан с пятью атомами углерода. Его молекулярная формула \(C_5H_{12}\).
Для расчета массовой доли элемента в соединении используется формула:
\[\omega(\text{элемента}) = \frac{n \cdot A_r(\text{элемента})}{M_r(\text{соединения})} \cdot 100\%\]
где:
\(\omega\) - массовая доля
\(n\) - число атомов элемента в молекуле
\(A_r\) - относительная атомная масса элемента
\(M_r\) - относительная молекулярная масса соединения
1. Определим относительные атомные массы элементов:
\(A_r(C) = 12\)
\(A_r(H) = 1\)
2. Рассчитаем относительную молекулярную массу пентана \(C_5H_{12}\):
\(M_r(C_5H_{12}) = 5 \cdot A_r(C) + 12 \cdot A_r(H)\)
\(M_r(C_5H_{12}) = 5 \cdot 12 + 12 \cdot 1\)
\(M_r(C_5H_{12}) = 60 + 12\)
\(M_r(C_5H_{12}) = 72\)
3. Рассчитаем массовую долю углерода в пентане:
\[\omega(C) = \frac{5 \cdot A_r(C)}{M_r(C_5H_{12})} \cdot 100\%\]
\[\omega(C) = \frac{5 \cdot 12}{72} \cdot 100\%\]
\[\omega(C) = \frac{60}{72} \cdot 100\%\]
\[\omega(C) = 0.8333... \cdot 100\%\]
\[\omega(C) \approx 83.33\%\]
Ответ: Массовая доля углерода в пентане составляет примерно \(83.33\%\).
