Решение задач по химии: Углеводороды (задачи 1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 5.1, 6.1)

Ниже представлены решения выбранных заданий из зачетной работы по теме «Углеводороды». Задание 1.1 Вещество №1: \(CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CHCH_{3}\) (вероятно, опечатка в условии, должно быть \(CH_{3}CH_{2}CH(CH_{3})CH_{2}CH_{3}\) или алкен. Разберем как алкан: \(CH_{3}-CH_{2}-CH(CH_{3})-CH_{2}-CH_{3}\)). А. Класс: углеводороды Б. Ациклические В. Предельные Г. Алканы Д. 3-метилпентан Вещество №2: \(CH_{2}=C(CH_{3})CH=CCH_{2}CH_{3}\) (вероятно, пропущен водород у четвертого атома: \(CH_{2}=C(CH_{3})-CH=C(H)-CH_{2}-CH_{3}\)). А. Класс: углеводороды Б. Ациклические В. Непредельные Г. Алкадиены Д. 2-метилгексадиен-1,3 Задание 2.1 Вещество: пентен-1 \(CH_{2}=CH-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}\) Голомоги: 1. Бутен-1: \(CH_{2}=CH-CH_{2}-CH_{3}\) 2. Гексен-1: \(CH_{2}=CH-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}\) Изомеры: 1. Изомер углеродного скелета (2-метилбутен-1): \(CH_{2}=C(CH_{3})-CH_{2}-CH_{3}\) 2. Изомер положения кратной связи (пентен-2): \(CH_{3}-CH=CH-CH_{2}-CH_{3}\) 3. Межклассовый изомер (циклопентан): пятиугольник из групп \(CH_{2}\). Задание 3.1 Вещество: бутан \(CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}\) 1. Реакция замещения (галогенирование): \[CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3} + Cl_{2} \xrightarrow{hv} CH_{3}-CHCl-CH_{2}-CH_{3} + HCl\] Условие: свет (квант света). Продукт: 2-хлорбутан. 2. Реакция горения (окисление): \[2C_{4}H_{10} + 13O_{2} \rightarrow 8CO_{2} + 10H_{2}O\] Условие: поджигание. Продукты: углекислый газ и вода. 3. Реакция дегидрирования: \[CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3} \xrightarrow{Ni, t} CH_{2}=CH-CH_{2}-CH_{3} + H_{2}\] Условие: катализатор, температура. Продукт: бутен-1. Задание 4.1 Получение пропана \(C_{3}H_{8}\): 1. Гидрирование пропена: \[CH_{2}=CH-CH_{3} + H_{2} \xrightarrow{Ni, t} CH_{3}-CH_{2}-CH_{3}\] 2. Реакция Вюрца (из хлорметана и хлорэтана): \[CH_{3}Cl + C_{2}H_{5}Cl + 2Na \rightarrow C_{3}H_{8} + 2NaCl\] 3. Гидрирование циклопропана: \[C_{3}H_{6} (цикл) + H_{2} \xrightarrow{Pt, t} CH_{3}-CH_{2}-CH_{3}\] Задание 5.1 Цепочка превращений: 1. \(CH_{4} + Cl_{2} \xrightarrow{hv} CH_{3}Cl + HCl\) (замещение) 2. \(2CH_{3}Cl + 2Na \rightarrow C_{2}H_{6} + 2NaCl\) (реакция Вюрца) 3. \(C_{2}H_{6} + Br_{2} \xrightarrow{hv} C_{2}H_{5}Br + HBr\) (замещение) 4. \(C_{2}H_{5}Br + KOH (спирт.) \rightarrow C_{2}H_{4} + KBr + H_{2}O\) (элиминирование) 5. \(C_{2}H_{4} + Cl_{2} \rightarrow C_{2}H_{4}Cl_{2}\) (присоединение, 1,2-дихлорэтан) 6. \(C_{2}H_{4} \xrightarrow{t, Ni} C_{2}H_{2} + H_{2}\) (дегидрирование до ацетилена \(CH \equiv CH\)) 7. \(CH_{4} + 2O_{2} \rightarrow CO_{2} + 2H_{2}O\) (горение метана) 8. \(C_{2}H_{4} + H_{2}O \xrightarrow{H_{3}PO_{4}} C_{2}H_{5}OH\) (гидратация этилена до этанола) Задание 6.1 1. Дано: \(D_{возд}(алкана) = 3,931\). Найти: формулу. Решение: \[M(алкана) = D \cdot M(возд) = 3,931 \cdot 29 \approx 114 \text{ г/моль}\] Общая формула алканов: \(C_{n}H_{2n+2}\). \[12n + 1(2n + 2) = 114\] \[14n = 112 \Rightarrow n = 8\] Формула: \(C_{8}H_{18}\) (октан). 2. Дано: \(m(циклобутана) = 6,72 \text{ г}\). Найти: \(m(продукта)\). Решение: При гидрировании циклобутана образуется бутан: \[C_{4}H_{6} + H_{2} \rightarrow C_{4}H_{10}\] \[n(C_{4}H_{8}) = \frac{6,72}{56} = 0,12 \text{ моль}\] По уравнению \(n(C_{4}H_{10}) = n(C_{4}H_{8}) = 0,12 \text{ моль}\). \[m(C_{4}H_{10}) = 0,12 \cdot 58 = 6,96 \text{ г}\] Ответ: 6,96 г бутана.