Генетическая связь между различными классами неорганических соединений

Знание химических свойств простых веществ и различных классов соединений позволяет осуществлять превращения одного соединения в другое.

Такие превращения используются при получении различных веществ в лаборатории и промышленном синтезе.

 

Задания

Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

1. Cu à CuSO4 à Cu(OH)2 à CuO à Cu(NO3)2

2. S à SO2 à SO3 à Na2SO4 à Na2SO3 à SO2

3. Feà FeO à Fe à Fe(NO3)3 à Fe(OH)3 à Fe2O3

4. Zn à Zn(NO3)2 à Zn(OH)2 à Na2ZnO2 à ZnCl2 à ZnSO4

5. Ag à AgNO3 à AgCl à AgOH à Ag2O

6. N2 à… à N2O à NO2 à HNO3

7. C à … à … à CO2

8. Путём последовательных превращений получите из кислорода кремниевую кислоту. Используйте любые неорганические вещества.

 

 

Органическая химия (изомеры и гомологи, номенклатура, химические свойства органических веществ)

Органическая химия является отдельным разделом химии. Это химия соединений углерода. Несмотря на малое число элементов, входящих в состав органических веществ, их количество на порядок превышает количество неорганических веществ. Это объясняется способностью углерода образовывать цепи различной длины и разветвлённости.

Вещества, имеющие одинаковый состав молекул, но разное строение, называются изомерами. Вещества, схожие по строению, но отличающиеся сот составу на группу --СН2, называются гомологами. В каждом классе органических соединений существуют целые ряды, образованные гомологами (гомологические ряды).

Для названия органических веществ используют правила номенклатуры:

1) Выбирают наиболее длинную углеродную цепь и нумеруют её с того конца, к которому ближе разветвление (для алканов), кратная связь(для алкенов и алкинов), функциональная группа(для производных).

2) Цифрами указывают положение заместителей в цепи, начиная с простейшего, и их названия

3) За основу названия берётся корень алкана по числу атомов углерода

4) После корня добавляется суффикс, обозначающий класс соединения

5) В конце названия соответствующим суффиксом и цифрами указывают характер и положение кратных связей.

Химические свойства органических соединений определяется их классами. Для каждого класса соединений существует ряд свойств, знание которых позволяет осуществлять превращения одного класса соединений в другой.

Важным вопросом в органической химии является установление молекулярной формулы вещества по данным о процентном составе или по данным о продуктах сгорания. Молярная масса вещества определяется по плотности данного вещества относительно другого вещества с известной молярной массой.

Многие задачи, решаемые в разделе органической химии основаны на общих принципах химических расчётов.

 

Пример 1. Назовите предложенное вещество в соответствии с правилами номенлкатуры:

 

CH3 –CH –CH2—CH=CH—CH3

I

CH3

Решение:

Согласно первому правилу, выбираем самую длинную цепь и нумеруем её с правого конца (ближе положение кратной связи):

6 5 4 3 2 1

CH3 –CH—CH2 –CH=CH –CH3

I

CH3 16

 

 

Указываем положение заместителя: 5-метил,

Даём название углеродной цепи с соответствующим суффиксом для двойной связи: 5-метил, пентен-

Указываем положение кратной связи: 5-метил, пентен-2. Это будет полное название углеводорода.

Пример 2. Из приведённых ниже веществ выберите изомеры:

А) СН2 = СН –СН2 –СН3 Б) CH3 –C =CH2

I

CH3

B) CH2= CH—CH2 –CH2 –CH3 Г) СН3 –СН=СН –СН3

Д) CH3

I

CH2=C –CH2—CH3

Решение: по определению изомеры должны иметь одинаковый молекулярный состав. Составу С4Н8 соответствуют вещества А), Б), Г).

Пример 3. При разложении 200 г технического карбида кальция с водой получили 44,8 л ацетилена. Найдите массовую долю чистого карбида в образце.

Решение:

Дано: Решение:

m(техн. карб.) = 200г Запишем уравнение происходящей реакции

V(CaC2) = 44, 8 л х г 44.8 л

CaC2 +2 H2O = Ca(OH)2 + C2H2

64 г 22.4 л

По данным задачи составим пропорцию и решим её

Из 64 г - 22,4 л ацетилена

Из х г - 44.8 л ацетилена

Х = 64 * 44.8 / 22,4 = 128 г.

m(CaC2)

по формуле w= * 100% найдём массовую

m(техн. карб.)

долю карбида в образце:

w = 64* 100/ 200 = 32%

 

Пример 4. Получите из метана уксусную кислоту.

Решение: для выполнения заданий по синтезу органических веществ необходимо знать и применять реакции перехода из одного класса органических веществ в другой (генетическая взаимосвязь различных классов).

При решении данной задачи метан à уксусная кислота можно использовать следующий ряд превращений: метан à ацетилен à уксусный альдегид à уксусная кислота

1) 2) 3)

CH4 à C2H2 à CH3 –C =O à CH3 –C =O

H 17 OH

 

1) 2CH4 à C2H2 + 3H2

2) C2H2 +H2O à CH3 –C=O по реакции Кучерова

 

3) СH3 –C = O + Ag2O à CH3 –C =O + 2Ag по реакции серебряного зеркала

 

Пример 5. Известно, что органическое вещество содержит 85,7% углерода и 14,3% водорода. Плотность вещества по азоту равна 1. Определите формулу вещества.

Решение: находим атомное соотношение элементов в соединении:

С: H =------: ------- = 7,15: 14,3 = 1: 2. Следовательно, простейшая формула этого соединения СН2. Определим истинную формулу вещества по данным о плотности: M(вещества) = М(азота)* D(по азоту) = 28* 1 = 28 (г/моль).

М(СН2) = 14. Следовательно, вещество содержит две группы СН2: M(вещества) = 2*М(СН2) = 28 (г/моль).

Формула вещества С2Н4, это этилен.

 

Пример 6. При сжигании 2.1г вещества образовалось 6.6г углекислого газа и 2.7г воды. Плотность вещества по воздуху 2,91. Определите молекулярную формулу вещества.

Решение: найдём молекулярную массу данного вещества из данных о плотности. М(в-ва) = М(воздуха)* D(возд.) = 29*2,91 =

Составим уравнение сгорания вещества в общем виде подпишем в уравнение все имеющиеся данные:

2,1 г 6,6 г 2,7 г

СxHyOz + nO2 à XCO2 + y/2H2O

84 г/моль х 44г/моль y*9г

 

Коэффициенты X и Y позволят установить формулу вещества. Составим пропорцию для нахождения коэффициента Х:

2,1 6,6 84*6,6

---- = ---- x = ---------- = 6

84 44x 2,1*44

 

Аналогично составим пропорцию для нахождения коэффициента Y:

2,1 2,7 84*2,7

---- = ----- Y = --------- = 12

84 9y 2,1*9

Таким образом, вероятная формула вещества С6Н12. Чтобы определить, входит ли в состав вещества кислород, подсчитаем молярную массу С6Н12:

M(C6H12) = 6*12 + 12*1 = 84(г/моль). По массе вещества видно, что оно не содержит кислород.

 

 

 

 

Задания для самоконтроля

1.Назовите вещества, согласно правилам международной номенклатуры:

 

CH2= C –CH –CH2 –CH3 CH3 –CH –CH2 –CH –CH3

I I I I

CH3 CH3 OH CH3

 

C2H5 Cl

I I

CH3 –C = CH –CH –CH3 CH3 –CH –CH2 –C=O

I

OH

CH3 –CH2 –C = C—CH2 –CH –C H3

2. Изобразите структурные формулы следующих веществ:

а) 2-метилпентан ж) 3-метилпентен-2

б) 2,4,4-триметилгексан з) 3-этилгептанол-2

в) 2.2.3 – триметилпентан и) 3-этилпентановая кислота

г) 2-метил-3-этилпентан к) 4-метилгептаналь

д) 2-метилпропен-1 л) пропионат калия

е) пентин-2 м) этиловый эфир бутановой кислоты

 

3. Изобразите по одному изомеру к веществам из первого столбца предыдущего задания.

4. Изобразите формулы гомологов по одному к веществам из второго столбца предыдущего задания.

5. какой объём и массу углекислого газа можно получить при сжигании 100г этана?

6. Воду массой 100г подвергли разложению. Какой объём этана можно сжечь в полученном кислороде?

7. Сожгли 44,8л пропана. Какую массу глюкозы можно получить из образовавшегося углекислого газа в процессе фотосинтеза?

8. В ходе фотосинтеза образовалось 45г глюкозы. Какая масса и какой объём кислорода при этом выделился?

9. Какую массу спирта можно получить из 90г глюкозы при брожении?

10. Глюкозу, полученную из 88г углекислого газа, растворили в 300г воды. Какова массовая доля глюкозы в полученном растворе?

11. Осуществите превращения:

а) C à CH4 à CH3ClàC2H6

б) CH4 à C2H2 àC2H4 àC2H6 àC2H5Cl

в) C2H2 à C6H6 à C6H5NO2 àC6H5NH2

г) CaC2 àC2H2 àC6H6 àCO2 àCaCO3

д) С2H2 à C2H4 àC2H6 àC2H5Cl àC2H5OH

 

 

 

е) этан à бромэтанà этанол à этилен à этанол à углекислый газ

ж) метан à ацетилен à уксусный альдегид à àуксусная кислота à ацетат магния

з) этан à этиленà бромэтанà этанолà уксусный альдегидà уксусная кислота à ацетат меди

12. Получите из: а) этана пропан е) метана уксусный альдегид

б) пропана пентан ж) этана уксусную кислоту

в) пентана пентанол з) пропана бутановую кислоту

г) пентана октан и) пентана пентановую кислоту

д) бутана гексан к) бутана бутановую кислоту

13. Определите формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором 82,2%, а плотность этого вещества составляет 2,59г/л.

14. Выведите молекулярную формулу органического вещества, если известно, что массовая доля углерода в нём равна 80%, а водорода 20%. Относительная плотность вещества по водороду составляет 15.

15. Определите формулу красителя анилина, если известно, что массовая доля углерода в нём 77,4%, водорода 7,5%, азота 15,1%. Плотность паров этого вещества по воздуху равна 3,21.

16. при сжигании 4,7г органического кислородсодержащего вещества образовалось 13,2г углекислого газа и 2,7 воды. Плотность по водороду этого вещества равна 47. Определите формулу вещества.

17. при сжигании 3,2г кислородсодержащего органического вещества образовалось 2,2г углекислого газа и 0,9г воды. Плотность этого вещества по этану равна 1.

18. при сгорании 9,4г органического вещества образовалось 26,4г углекислого газа и 5,4г воды. Плотность этого вещества по этану равна 2. Определите формулу этого вещества.

19. При сжигании вещества массой 2,5г выделилось оксида углерода массой 8,46г и воды массой 1.73г. Объём 1л вещества имеет массу 3,5г. Определите молекулярную и возможную структурную формулу этого вещества.

20. при сжигании 3г вещества образовалось оксида углерода 4,4г и воды 1,8г.

 

 

 

Задания для контрольной работы

 

1. Относительная атомная масса и её вычисление. Вычислите относительную атомную массу кислорода, серы и алюминия.

2. Число Авогадро. Моль и молярная масса. Вычислите молярную массу угольной кислоты.

3. Закон Авогадро. Какой объём занимают 3,4 г аммиака при нормальных условиях?

4. Сколько молекул содержится в 40г сульфата меди? Какой объём занимают 2 моль хлора?

5. Cколько граммов составляют 0.1 моль серной кислоты, 60 граммов гидроксида натрия?

6. Закон сохранения массы веществ и его применение. Определите массу продукта реакции, образующегося в результате взаимодействия 1 моль гидроксида натрия с избытком серной кислоты.

7. Закон сохранения состава веществ. Определите массу продукта реакции, образующегося в результате взаимодействия 2 моль гидроксида калия с соляной кислотой.

8. Основные классы неорганических соединений. Класс оксидов. Определите массу продукта реакции, образовавшегося в результате взаимодействия 0,2 моль гидроксида калия с оксидом углерода.

9. Класс кислот. Определите массу продукта реакции, образующегося при взаимодействии 40г оксида магния с 3,65г соляной кислоты.

10. Класс оснований. Определите массу соли, образующуюся при взаимодействии 1 моль гидроксида калия с соляной кислотой.

11. Класс солей. Определите количество моль и массу оксида меди, при взаимодействии которого с серной кислотой образовалось 16г сульфата меди.

12. Устройство периодической системы Д. И. Менделеева. Опишите положение элемента кислорода.

13. Типы электронных орбиталей. Укажите элемент, имеющий 4s4p валентные электроны.

14. Физический смысл порядкового номера элемента. Определите число нейтронов, содержащихся в атоме гелия.

15. Как изменяются свойства элементов по периодам и группам? Напишите электронную формулу атома азота.

16. Периодический закон и его две формулировки. Напишите электронную формулу атома фосфора.

17. Физический смысл номера периода и номера группы. Укажите элемент, имеющий 4s3d валентные электроны.

18. Устройство атома и его модели. Определите число протонов, содержащееся в атоме калия.

19. Типы химических связей. Ионная связь.

20. Типы химических связей. Ковалентная полярная и неполярная связь.

21. Водородная связь и её значение.

22. Зависимость свойств веществ от типа химической связи.

23. Типы химических связей. Металлическая связь.

24. Донорно-акцепторный механизм образования связи.

25. Как изменяется прочность связи в молекулах HCl, HBr, HI. Объясните.

26. Укажите тип связи в молекулах CuO, KCl, (HF)2, H2S, PH3, CO2, CL2, CH4.

27. Покажите механизм образования катиона аммония.

28. Как изменяется прочность связи в молекулах H2O, H2S, H2Te? Объясните.

29. Укажите тип связи в FeO, LiBr, HI, PH3, SiO2, Br2, Na2S, C2H2.

30. Нарисуйте схему образования молекулы воды.

31. Покажите механизм образования молекулы аммиака.

32. Основные типы химических реакций. Приведете пример реакции разложения.

33. Какая реакция называется реакцией обмена? Приведите пример.

34. Сущность реакции нейтрализации. Приведите пример такой реакции.

35. Какая реакция называется реакцией соединения? Приведите пример.

36. Приведите примеры экзо- и эндотермических реакций и дайте им определения.

37. Определение окислительно-восстановительных реакций и что такое степень окисления, как она определяется? Рассчитайте степень окисления хлора в HClO, Cl2O7, HCl, HClO4.

38. Какие процессы называются окислением и восстановлением? Приведите примеры.

39. Дайте определение окислителей и восстановителей.Приведите примеры.

40. В чём сущность метода электронного баланса?

41. Понятие высшей и низшей степени окисления. Какие степени окисления проявляет фосфор?

42. В какой степени окисления азот проявляет только восстановительные свойства?

43. Какими свойствами с точки зрения окислительно-восстановительных обладают ионы Cl, H, NO3?

44. Какие степени окисления может проявлять сера? Ответ обоснуйте строением атома серы.

45. Уравняйте реакцию методом электронного баланса:

NH4NO3 à N2 + H2O

46. Уравняйте реакцию методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель:

Zn + HNO3 à Zn(NO3)2 + N2 + H2O

47. Уравняйте реакцию методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановилель:

Cu + H2SO4 à CuSO4 + SO2 + H2O

48. Определите степени окисления хрома в H2CrO4, K2Cr2O7, CrO3, Cr(OH)3.

49. В какой степени окисления сера может проявлять окислительно-восстановительную двойственность? Поясните.

50. Может ли ион водорода Н+ проявлять восстановительные свойства? Ответ поясните.

51. Определите степени окисления хлора в Cl2O, HClO2, KClO3, Ca(ClO)2, Cl2O7, Cl2.

52. Может ли ион кислорода проявлять восстановительные свойства? Ответ обоснуйте.

53. Какими свойствами с точки зрения окислительно-восстановительных обладают ионы Сu и MnO4? Объясните.

54. Уравняйте реакцию методом электронного баланса: Pb(NO3)2 à PbO + NO2 + O2

55. Получите гидроксид цинка и докажите его амфотерность.

56. Получите фосфорную кислоту и напишите её ступенчатую диссоциацию.

57. Напишите молекулярные и ионные уравнения гидролиза карбоната калия. Укажите реакцию среды.

58. Получите гидроксид алюминия и напишите его ступенчатую диссоциацию.

59. Напишите молекулярные и ионные уравнения гидролиза фосфата натрия. Укажите реакцию среды.

60. Получите серную кислоту и напишите её диссоциацию.

61. Напишите молекулярные и ионные уравнения гидролиза хлорида хрома (III). Укажите реакцию среды.

62. Получите угольную кислоту и напишите её диссоциацию.

63. Напишите молекулярное и ионное уравнение гидролиза сульфата меди. Укажите реакцию среды.

64. Получите сернистую кислоту и напишите её диссоциацию.

65. Напишите уравнения гидролиза нитрата цинка. Укажите реакцию среды.

66. Опишите принцип Ле-Шателье. Приведите пример.

67. В какую сторону сместится равновесие реакции 3H2 (г) + N2(г) à 2NH3(г) +Q при а)увеличении температуры

б) понижении давления

в) увеличении концентрации азота. Поясните.

67. Изменением каких параметров и как можно сместить равновесие данной реакции в сторону продуктов: N2(г) + O2(г) à 2NO(г) +Q

68. Сформулируйте закон Вант-Гоффа. Приведите пример.

69. Во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении температуры на 40 С, если температурный коэффициент равен 2?

70. В какую сторону сместится равновесие данной реакции:

SO2(г) + O2(г) à SO3(г) – Q при:

а) увеличении давления

б) понижении температуры

в) увеличении концентрации кислорода. Поясните.

71. Изменением каких параметров можно сместить равновесие данной реакции в сторону исходных веществ. Все вещества являются газами.

NO + NO2 à N2O3 + Q

72. Как изменится скорость реакции при увеличении температуры на 30 С, если температурный коэффициент равен 3?

73. Как повлияет увеличение давления на равновесие в следующих реакциях (все вещества взяты в виде газов).

а) SO2 + Cl2 à SO2Cl2

б) H2 + Cl2 à 2HCl

74. Изменением каких параметров можно сместить равновесие данной реакции в сторону прямой реакции:

4HCl + O2 à 2Cl2 + 2H2O +Q Все вещества в виде газов.

75. На сколько градусов надо уменьшить температуру реакции, чтобы скорость реакции уменьшилась в 16 раз? Температурный коэффициент равен 2.

76. В какую сторону сместится равновесие данной реакции N2 + 2O2 à 2NO2 – Q при: а) увеличении концентрации азота

б) повышении температуры

в) введении катализатора? Все продукты в реакции газы.

77. Как изменится скорость реакции при увеличении температуры на 20 С, если температурный коэффициент равен 2,5?

78. Вычислите массу и объём углекислого газа, которые можно получить при разложении 200г карбоната кальция, содержащего 40% примесей.

79. Массовая доля карбоната кальция в известняке составляет 90%. Какую массу известняка надо взять, чтобы получить 20г гидроксида кальция?

80. При взаимодействии 8г железа с хлором получили хлорид железа (III). Соль растворили в 50г воды. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

81. При взаимодействии 1,32г технического цинка с избытком серной кислоты получили 0,448 л водорода. Определите массовую долю цинка в техническом цинке.

82. При действии избытка соляной кислоты на 100г раствора карбоната натрия выделился газ. Занимающий объём 2л. Определите массовую долю карбоната натрия в растворе.

83. Вычислите, какая масса нитрата кальция может быть получена из гидроксида кальция массой 120г, в котором массовая доля примесей составляет 10%?

84. Из 250г 20%-ного раствора хлорида калия выпарили 100 мл воды. Какой стала массовая доля соли в растворе?

85. В 180 г 15%-ного раствора гидроксида натрия растворили ещё 20г щёлочи. Какой стала массовая доля щёлочи в полученном растворе?

86. Слили два раствора серной кислоты: 240г 30%-ного и 180г 5% -ного. Какой стала массовая доля кислоты в образовавшемся растворе?

87. Определите массу воды, необходимую для взаимодействия с 112г оксида кальция.

88. Теория строения органических веществ А. М. Бутлерова.

89. Типы гибридизации атома углерода в органических соединениях.

90. Классификация органических соединений. Перечислите функциональные группы по классам органических соединений.

91. Строение метана. Тип гибридизации, пространственная форма, структурная и электронная формулы.

92. Класс алканов (общая формула, гомологический ряд, изомерия и номенклатура). Изобразите и назовите изомер октана.

93. Химические свойства алканов. Получите из метана бутан, используя синтез Вюрца.

94. Класс алкенов (общая формула, гомологический ряд, изомерия и номенклатура). Изобразите и назовите изомер и гомолог бутена-1.

95. Химические свойства алкенов. Напишите реакцию взаимодействия пентена-1 с соляной кислотой.

96. Класс алкинов (общая формула, гомологический ряд. Изомерия и номенклатура). Изобразите и назовите изомер и гомолог пентина.

97. Химические свойства алкинов. Получите из карбида кальция уксусный альдегид.

98. Диеновые углеводороды и их значение в промышленности. Напишите реакцию взаимодействия бутадиена с хлороводородом.

99. Ароматические углеводороды, их схожесть и отличие от предельных углеводородов. Получите из метана бензол.

100. Характеристика класса спиртов. Осуществите превращения:

C2H5OH à C2H4 àC2H5Cl à C2H5OH

101. Характеристика класса альдегидов. Напишите реакцию окисления пропанола-2.

102. Характеристика класса кетонов на примере пропанона. Напишите все возможные изомеры пентанона и назовите их.

103. Характеристика класса карбоновых кислот. Получите из этанола уксусную кислоту.

104. Общая формула сложных эфиров. Номенклатура эфиров. Гидролиз на примере пропилформиата.

105. Осуществите превращения: пропен à хлорпропанà гексанà гексанà гексенà гексанолà сложный эфир (назвать).

106. Характеристика жиров (состав, виды). Значение жиров.

107. Углеводы и их классификация. Моносахариды на примере глюкозы.

108. Характеристика класса аминов.

109. Характеристика и значение аминокислот.

110. Характеристика класса белков (классификация, строение и структура). Значение белков.

 

 

Номер варианта соответствует номеру Вашей фамилии в журнале

Номер Номера заданий

Варианта

 

1 1, 10, 20, 30, 70, 90

2 2, 12, 22, 32, 72, 92

3 3, 13, 23, 33, 73, 93

4 4, 14, 24, 34, 74, 94

5 5, 15, 25, 35, 75, 95

6 6, 16, 26, 36, 76, 96

7 7, 17, 27, 37, 77, 97

8 8, 18, 28, 38, 78, 98

9 9, 19, 29, 39, 79. 99

10 11, 21, 31, 71, 81, 91

11 1, 11, 41, 51, 61. 101

12 2, 22, 42, 52, 62, 102

13 3, 23, 43, 53, 63, 103

14 4, 24, 44, 54, 64, 104

15 5, 25, 45, 55, 65, 105

16 6, 26, 46. 56. 66, 106

17 7, 27, 47, 57, 67, 107

18 8, 28, 48, 58, 68, 108

19 9, 29, 49, 59, 69, 109

20 10, 19. 40. 50. 60 110

21 5, 17, 26, 49, 67, 92

22 4, 16. 36, 52, 72, 104

23 7, 31, 49, 66, 82, 105

24 8, 27, 51, 73, 83, 106

25 2, 15, 35, 71, 85, 107

26 1, 16, 36, 69, 86, 108

27 9, 19, 38, 54, 87, 109

28 3, 20, 33, 59. 88, 99

29 6, 13, 44, 60, 89, 100