Експериментуємо: Стр.179

Експериментуємо в хімічному кабінеті / лабораторії. ДОСЛІДЖУЄМО ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІЕТИЛЕНУ

Дослід	Спостереження	Висновок
Поліетилен у воді	Не розчиняється, спливає	Легший за воду, нерозчинний
Обережне нагрівання гранул	Розм’якшуються й плавляться	Поліетилен — термопластичний полімер
Дія розчинів NaOH, H₂SO₄, H₂O₂	Видимих змін немає	За умов досліду хімічно стійкий

Висновок: поліетилен легкий, нерозчинний у воді, плавиться за нагрівання і стійкий до багатьох реагентів.

§ 32. Поліетилен

347. Які речовини називають мономером і полімером?

Мономер — сполука, молекули якої сполучаються в довгі ланцюги. Полімер — речовина, молекули якої складаються з великої кількості повторюваних ланок.

348. Як утворюються молекули поліетилену із молекул етену?

Молекули етену сполучаються завдяки розриву частини подвійного зв’язку: nCH₂=CH₂ → (—CH₂—CH₂—)ₙ. Це реакція полімеризації.

349. Чому поліетилен, на відміну від етену, не реагує з бромною водою?

Поліетилен не містить подвійних зв’язків C=C, тому, на відміну від етену, не знебарвлює бромну воду шляхом приєднання брому.

350. Складіть рівняння реакції горіння поліетилену в надлишку кисню (повітря), використавши формулу полімеру (-CH 2-CH 2-)n.

(—CH₂—CH₂—)ₙ + 3nO₂ = 2nCO₂ + 2nH₂O.

351. Обчисліть об’єм етилену (н. у.), що перетворився на поліетилен масою 3,5 г.

Дано: m(поліетилену) = 3,5 г.

Знайти: V(C₂H₄) — ?

Розв’язання:

nCH₂=CH₂ → (—CH₂—CH₂—)ₙ.

M(C₂H₄) = 28 г/моль.

n(C₂H₄) = 3,5 : 28 = 0,125 моль.

V(C₂H₄) = 0,125 • 22,4 = 2,8 л.

Відповідь: 2,8 л.

352. На деяких виробах із поліетилену є марковання (мал. 105). За інформацією з інтернету з’ясуйте, на які властивості та умови одержання цього полімеру вказує кожна позначка.

Позначка PE означає поліетилен, HDPE (2) — поліетилен високої густини, LDPE (4) — поліетилен низької густини; трикутник зі стрілок позначає можливість перероблення матеріалу.

353. За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення про утилізацію використаних виробів із поліетилену.

Відходи поліетилену сортують, подрібнюють, миють і переплавляють для виготовлення нових виробів. Важливо зменшувати використання одноразових пакетів і не спалювати їх удома.

354. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Поліетилен — polyethylene; мономер — monomer; полімер — polymer; полімеризація — polymerization; повторювана ланка — repeating unit.

355. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Уміння	Самооцінка
Пояснення полімеризації	Так
Властивості поліетилену	Так
Екологічні наслідки	Так

§ 33. Етин

356. Охарактеризуйте будову молекули етину.

Етин C₂H₂ має будову HC≡CH. Між атомами Карбону — потрійний зв’язок, молекула лінійна.

357. Чим різняться реакції бромування етену й етину?

Етен приєднує одну молекулу Br₂ на подвійний зв’язок, а етин може приєднати послідовно дві молекули Br₂ на потрійний зв’язок.

358. Заповніть таблицю: Характеристика Етен Етин Формули молекули — хімічна, електронна, структурна Фізичні властивості Хімічні властивості

Характеристика	Етен	Етин
Формула і будова	C₂H₄, H₂C=CH₂	C₂H₂, HC≡CH
Фізичні властивості	Безбарвний газ	Безбарвний газ
Хімічні властивості	Горить; приєднує H₂, Br₂	Горить; приєднує H₂ і до 2Br₂

359. Напишіть рівняння реакції горіння ацетилену за нестачі кисню, якщо одним із двох продуктів є карбон(ІІ) оксид.

360. Кальцій карбід CaC2 реагує з водою з утворенням етину і кальцій гідроксиду. Складіть відповідне хімічне рівняння.

CaC₂ + 2H₂O = C₂H₂↑ + Ca(OH)₂.

361. Під час згоряння в кисні одного об’єму вуглеводню утворюються два об’єми вуглекислого газу і один об’єм пари. Назвіть вуглеводень.

З 1 об’єму вуглеводню утворюється 2 об’єми CO₂ і 1 об’єм H₂O:

Відповідь: етин C₂H₂.

362. Обчисліть об’єми етину і водню, які було використано в хімічному експерименті, якщо утворився етан об’ємом 4 л і залишився водень об’ємом 3 л. Об’єми газів виміряно за однакових умов.

На 4 л C₂H₂ потрібно 8 л H₂; утворилося 4 л C₂H₆.

Залишилося ще 3 л H₂.

V(C₂H₂) = 4 л; V(H₂, поч.) = 8 + 3 = 11 л.

Відповідь: 4 л C₂H₂ і 11 л H₂.

363. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Етин — ethyne; ацетилен — acetylene; потрійний зв’язок — triple bond; реакція приєднання — addition reaction; кальцій карбід — calcium carbide.

364. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Знання	Самооцінка
Будова етину	Так
Відмінність етену й етину	Так
Реакції етину	Так

§ 34. Розв’язування розрахункових задач

365. Обчисліть молярну масу алкану, молекула якого містить 16 атомів Гідрогену.

Алкани: CₙH₂ₙ₊₂. 2n + 2 = 16, n = 7.

Формула: C₇H₁₆.

M = 7 • 12 + 16 = 100 г/моль.

Відповідь: 100 г/моль.

366. Виведіть формулу гомолога метану, який має густину 1,96 г/л (н. у.).

M = 1,96 • 22,4 ≈ 44 г/моль.

Алкани: 14n + 2 = 44; n = 3.

Відповідь: C₃H₈.

367. Назвіть вуглеводень, у якому відношення мас Карбону і Гідрогену становить 4 : 1 .

Нехай формула CₓHᵧ. 12x : y = 4 : 1, тому y = 3x.

Із звичайних насичених вуглеводнів цю умову виконує C₂H₆ (24 : 6 = 4 : 1).

Відповідь: етан C₂H₆.

368. Яку формулу сполуки називають найпростішою, а яку — істинною?

Найпростіша формула показує найменше цілочислове відношення атомів елементів, а істинна — фактичну кількість атомів кожного елемента в молекулі.

369. Унаслідок спалювання вуглеводню кількістю речовини 1 моль утворилися вуглекислий газ і пара кількостями речовини по 2 моль. Установіть формулу вуглеводню (усно). Яку формулу сполуки ви отримали — найпростішу чи істинну?

Із 1 моль вуглеводню отримали 2 моль CO₂ і 2 моль H₂O, тому молекула містить 2 атоми C і 4 атоми H.

Відповідь: C₂H₄ — істинна формула молекули.

370. Збільшується чи зменшується масова частка Гідрогену в алканах у ряду «метан — етан — пропан — бутан — ...»? Дайте відповідь, порівнявши хімічні формули вуглеводнів.

Масова частка H поступово зменшується: CH₄ — 25 %, C₂H₆ — 20 %, C₃H₈ — 18,2 %, C₄H₁₀ — 17,2 %.

371. У якому разі витрачається більше кисню — під час горіння однакових об’ємів етену чи етину за достатнього доступу повітря? Відповідь дайте без здійснення розрахунків.

Більше O₂ витратиться під час горіння етену C₂H₄, оскільки в ньому на два атоми C припадає більше атомів H, ніж в етині C₂H₂.

372. З воднем прореагував етен кількістю речовини 0,25 моль. Обчисліть масу та об’єм (н. у.) етану, що утворився.

Дано: n(C₂H₄) = 0,25 моль.

Знайти: m(C₂H₆), V(C₂H₆) — ?

Розв’язання:

n(C₂H₆) = 0,25 моль.

M(C₂H₆) = 30 г/моль.

m = 0,25 • 30 = 7,5 г; V = 0,25 • 22,4 = 5,6 л.

Відповідь: 7,5 г; 5,6 л.

373. Унаслідок повного згоряння газуватого вуглеводню об’ємом 100 мл утворилися вуглекислий газ і пара об’ємами по 300 мл. Об’єми виміряно за однакових умов. Виведіть (усно) формулу вуглеводню.

100 мл вуглеводню дає 300 мл CO₂ і 300 мл H₂O.

Отже, в молекулі 3 атоми C і 6 атомів H.

Відповідь: C₃H₆.

374. Після реакції у 80 мл суміші етину з киснем залишилося 45 мл кисню, який не прореагував. Обчисліть відношення об’ємів газів у суміші до реакції.

Нехай початковий об’єм етину — x мл, тоді O₂, що прореагував, — 2,5x.

x + 2,5x + 45 = 80; x = 10 мл.

V(O₂, поч.) = 25 + 45 = 70 мл.

Відповідь: V(C₂H₂) : V(O₂) = 10 : 70 = 1 : 7.

375. Назвіть вуглеводень із молярною масою не більше 30 г/моль, молекула якого може приєднувати одну або дві молекули водню.

Етен C₂H₄ (28 г/моль) приєднує 1 молекулу H₂, а етин C₂H₂ (26 г/моль) — 2 молекули H₂.

376. Визначте формулу газоподібного гомолога метану, якщо на його горіння витрачається уп’ятеро більший об’єм кисню. Скористайтеся загальною формулою алканів.

Для алканів CₙH₂ₙ₊₂:

CₙH₂ₙ₊₂ + (3n + 1)/2 O₂ → nCO₂ + (n + 1)H₂O.

За умовою (3n + 1)/2 = 5; 3n + 1 = 10; n = 3.

Відповідь: C₃H₈.

377. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Тема	Самооцінка
Складання формул вуглеводнів	Так
Визначення істинної формули	Так
Розрахунки за горінням	Так

§ 35. Галогенопохідні вуглеводнів

378. Наведіть означення сполук, які називають галогенопохідними вуглеводнів.

Галогенопохідні вуглеводнів — органічні сполуки, у молекулах яких один або кілька атомів Гідрогену замінено атомами галогенів.

379. Укажіть серед наведених формул — CHCl3, CCl4, C2H3Cl — формулу речовини, взаємодія якої з хлором є реакцією: а) заміщення; б) приєднання. Відповіді аргументуйте.

а) Заміщення: CHCl₃, оскільки в молекулі є атом Гідрогену.

б) Приєднання: C₂H₃Cl, оскільки молекула містить подвійний зв’язок C=C.

CCl₄ не вступає в ці реакції за звичайних умов.

380. Запишіть формулу хлоропохідного насиченого вуглеводню, якщо відношення кількості атомів елементів у формулі таке: N (C ): N (H ): N(Cl) = 1 : 1 : 2.

N(C) : N(H) : N(Cl) = 1 : 1 : 2.

Відповідь: C₂H₂Cl₄ (Cl₂CH—CHCl₂) — насичена хлоропохідна з відношенням атомів 2 : 2 : 4 = 1 : 1 : 2.

381. Виведіть формулу речовини CHxClx, молярна маса якої становить 85 г/моль.

Нехай формула CHₓClₓ. 12 + x(1 + 35,5) = 85.

x = 73 : 36,5 = 2.

Відповідь: CH₂Cl₂.

382. Обчисліть масу продукту реакції приєднання, якщо з етеном прореагував хлор масою 2,0 г.

Дано: m(Cl₂) = 2 г.

Знайти: m(C₂H₄Cl₂) — ?

Розв’язання:

C₂H₄ + Cl₂ = C₂H₄Cl₂.

M(Cl₂) = 71 г/моль;

M(C₂H₄Cl₂) = 99 г/моль.

m(C₂H₄Cl₂) = 2 • 99 : 71 ≈ 2,8 г.

Відповідь: 2,8 г.

383. Обчисліть об’єм брому (р = 3,12 г/см), який прореагує на першій стадії бромування з етаном об’ємом 5,6 л (н. у.).

Дано: V(C₂H₆) = 5,6 л;

ρ(Br₂) = 3,12 г/см³.

Знайти: V(Br₂) — ?

Розв’язання:

C₂H₆ + Br₂ = C₂H₅Br + HBr (освітлення).

n(C₂H₆) = 5,6 : 22,4 = 0,25 моль.

m(Br₂) = 0,25 • 160 = 40 г.

V(Br₂) = 40 : 3,12 ≈ 12,8 см³.

Відповідь: 12,8 см³.

384. Чи реагуватиме, на вашу думку, тефлон з водою, воднем, хлороводнем, галогенами? Свої міркування підтвердьте відомостями з інтернету.

Тефлон (—CF₂—CF₂—)ₙ є хімічно дуже стійким: за звичайних умов практично не реагує з водою, воднем, хлороводнем чи галогенами.

385. За матеріалами з інтернету з’ясуйте, які ризики для людини і довкілля пов’язані з використанням галогенопохідних вуглеводнів.

Деякі галогенопохідні токсичні, накопичуються в довкіллі, а фреони здатні руйнувати озоновий шар; у побуті їх використовують лише за призначенням.

386. На упаковках деяких аерозольних засобів є позначки «No CFC». З інтернету дізнайтеся, про що свідчить така позначка.

Позначка «No CFC» означає, що засіб не містить хлорфторвуглеводнів (фреонів, які руйнують озоновий шар).

387. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Галогенопохідна — halogen derivative; хлорування — chlorination; бромування — bromination; фреон — freon; тефлон — teflon.

388. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Знання	Самооцінка
Галогенопохідні	Так
Реакції заміщення й приєднання	Так
Екологічна небезпека фреонів	Так

§ 36. Природні джерела вуглеводнів

389. Охарактеризуйте склад і властивості нафти.

Нафта — природна суміш переважно рідких вуглеводнів з домішками інших речовин; масляниста, легша за воду, майже не розчиняється в ній, горюча.

390. Чим супутній нафтовий газ відрізняється від природного газу?

Супутній нафтовий газ видобувають разом із нафтою; він зазвичай містить більше етану, пропану та бутану, ніж природний газ, у якому переважає метан.

391. Назвіть основні сфери застосування природних джерел вуглеводнів.

Природний газ, нафта й кам’яне вугілля — джерела пального та хімічної сировини для одержання пластмас, розчинників, синтетичних волокон й інших речовин.

392. Унаслідок спалювання антрациту масою 10 г у надлишку кисню утворився карбон(ІV) оксид об’ємом 18 л (н. у.). Обчисліть масову частку Карбону в антрациті.

Дано: m(антрациту) = 10 г;

V(CO₂) = 18 л.

Знайти: w(C) — ?

Розв’язання:

n(CO₂) = 18 : 22,4 ≈ 0,804 моль.

m(C) = 0,804 • 12 ≈ 9,64 г.

w(C) = 9,64 : 10 • 100 % ≈ 96,4 %.

Відповідь: 96,4 %.

393. Природний газ одного з родовищ містить 94 % метану, 2 % етану, 2 % пропану (частки об’ємні), а також азот і вуглекислий газ. Обчисліть об’єм повітря, необхідний для повного згоряння цього газу об’ємом 1 м3. Вважайте, що об’ємна частка кисню в повітрі становить 20 %.

Дано: V(газу) = 1 м³;

φ(CH₄) = 94 %;

φ(C₂H₆) = 2 %;

φ(C₃H₈) = 2 %;

φ(O₂) = 20 %.

Знайти: V(повітря) — ?

Розв’язання:

V(O₂) = 0,94 • 2 + 0,02 • 3,5 + 0,02 • 5 = 2,05 м³.

V(повітря) = 2,05 : 0,20 = 10,25 м³.

Відповідь: 10,25 м³.

394. За матеріалами з інтернету з’ясуйте, які переваги і недоліки має застосування природного газу або пропан-бутанової суміші як пального в транспортних засобах порівняно з бензином.

Газове пальне може згоряти чистіше, ніж бензин, і містить менше деяких шкідливих домішок. Недоліки — необхідність балонів, спеціального обладнання та дотримання правил безпеки.

395. Оцініть вплив спалювання викопного палива на колообіги Оксигену і Карбону в природі.

Спалювання викопного палива витрачає O₂ і збільшує вміст CO₂ в атмосфері. Це змінює природні колообіги Оксигену й Карбону та посилює парниковий ефект.

396. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Нафта — petroleum; природний газ — natural gas; кам’яне вугілля — coal; викопне паливо — fossil fuel; вуглеводні — hydrocarbons.

397. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Уміння	Самооцінка
Властивості природних джерел вуглеводнів	Так
Рівняння горіння	Так
Екологічні наслідки	Так

§ 37. Перероблення нафти

398. Як здійснюють перегонку нафти?

Нафту нагрівають, випаровують, а пару охолоджують у ректифікаційній колоні. Речовини розділяються на фракції за різними температурами кипіння.

399. Назвіть продукти перегонки нафти. Вони є чистими речовинами чи сумішами речовин?

Продукти перегонки: газова, бензинова, гасова, дизельна фракції, мазут. Усі вони — суміші речовин.

400. З якою метою переробляють фракції нафти і які саме?

Фракції нафти переробляють, щоб отримати більше цінного пального й хімічної сировини та поліпшити якість продуктів. Застосовують крекінг і риформінг.

401. На яку особливість пального вказує значення октанового числа? Більше чи менше октанове число має якісніший бензин?

Октанове число характеризує стійкість бензину до детонації. Якісніший бензин має вище октанове число.

402. Завдяки яким властивостям нафта спливає на поверхню води й перебуває на ній протягом тривалого часу?

Нафта має меншу густину за воду й практично не змішується з нею, тому спливає та утворює плівку на поверхні.

403. Унаслідок перероблення фракції нафти утворилася суміш вуглеводнів, у якій масові частки ізооктану та гексану становили відповідно 11,4 і 4,3 %. Обчисліть, скільки молекул ізооктану припадає в цій суміші на одну молекулу гексану.

Дано: w(C₈H₁₈) = 11,4 %;

w(C₆H₁₄) = 4,3 %.

Знайти: N(C₈H₁₈) : N(C₆H₁₄) — ?

Розв’язання:

M(C₈H₁₈) = 114 г/моль; M(C₆H₁₄) = 86 г/моль.

n(C₈H₁₈) : n(C₆H₁₄) = (11,4 : 114) : (4,3 : 86) = 0,1 : 0,05 = 2 : 1.

Відповідь: дві молекули ізооктану на одну молекулу гексану.

404. За матеріалами з інтернету з’ясуйте, які випадки забруднення Дніпра й Чорного моря нафтою і нафтопродуктами виявила природоохоронна організація Greenpeace за останні три роки. Підготуйте повідомлення.

Нафтопродукти забруднюють воду й узбережжя, утворюють плівки та загрожують живим організмам. Конкретні випадки, які виявив Greenpeace протягом останніх трьох років, потребують перевірки його актуальних повідомлень; підручник їх не перелічує.

405. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Перегонка нафти — oil distillation; фракція — fraction; бензин — gasoline; гас — kerosene; крекінг — cracking; октанове число — octane rating.

406. Складіть двомовний словничок «Вуглеводні» із клю­ чових слів і словосполучень, виписаних вами з параграфів 26-37.

Вуглеводень — hydrocarbon; алкан — alkane; алкен — alkene; алкін — alkyne; полімер — polymer; ізомер — isomer; нафта — petroleum.

407. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Тема	Самооцінка
Вуглеводні та їх формули	Так
Властивості вуглеводнів	Так
Перероблення нафти	Так

408. Виконайте розміщені за QR-кодами або покликаннями тестові завдання за матеріалом параграфів 26-37.

Повторення алкани мають прості зв’язки, алкени — подвійний, алкіни — потрійний; природний газ містить переважно метан; нафта — суміш вуглеводнів.

§ 38. Оксигеновмісні органічні сполуки. Спирти

409. Які органічні сполуки називають спиртами?

Спирти — органічні сполуки, молекули яких містять одну або кілька гідроксильних груп —OH, сполучених із вуглеводневим залишком.

410. Як впливають водневі зв’язки між молекулами спирту на фізичні властивості речовини?

Водневі зв’язки посилюють притягання молекул спиртів, тому збільшують температури кипіння та сприяють розчиненню у воді.

411. Дехто вважає термін «одноатомні спирти» не дуже вдалим. Як ви думаєте, чому?

«Одноатомний» стосується не всієї молекули, а наявності однієї гідроксильної групи —OH; молекула має багато атомів.

412. Який зв’язок у молекулі спирту є більш полярним — O-H чи C-O? Відповідь аргументуйте.

Зв’язок O—H більш полярний, ніж C—O, бо різниця електронегативностей Оксигену й Гідрогену більша.

413. Чому метанол і етанол важко розрізнити за фізичними властивостями?

Метанол і етанол — безбарвні рідини зі схожим запахом, добре розчинні у воді. За зовнішнім виглядом їх важко розрізнити; метанол отруйний.

414. У промисловості метанол одержують взаємодією чадного газу з воднем за нагрівання, підвищеного тиску і наявності каталізатора. Складіть хімічне рівняння.

CO + 2H₂ → CH₃OH (нагрівання, тиск, каталізатор).

415. Змішали однакові кількості речовини етанолу і води. Обчисліть масову частку спирту в утвореному розчині.

Дано: n(C₂H₅OH) = n(H₂O).

Знайти: w(спирту) — ?

Розв’язання:

M(C₂H₅OH) = 46 г/моль;

M(H₂O) = 18 г/моль.

За 1 моль кожної речовини:

w = 46 : (46 + 18) • 100 % = 71,875 % ≈ 72 %.

Відповідь: 72 %.

416. Обчисліть масу метанолу, унаслідок згоряння якого утворився вуглекислий газ об’ємом 5,6 л (н. у.).

Дано: V(CO₂) = 5,6 л.

Знайти: m(CH₃OH) — ?

Розв’язання:

n(CO₂) = 5,6 : 22,4 = 0,25 моль.

n(CH₃OH) = 0,25 моль.

M(CH₃OH) = 32 г/моль; m = 0,25 • 32 = 8 г.

Відповідь: 8 г.

417. Обчисліть об’єм етанолу, який потрібно розчинити у воді об’ємом 300 мл, щоб виготовити розчин із масовою часткою спирту 20 %. Густину етанолу наведено в тексті параграфа.

Дано: V(H₂O) = 300 мл;

w(C₂H₅OH) = 20 %;

ρ(етанолу) ≈ 0,79 г/мл.

Знайти: V(спирту) — ?

Розв’язання:

Нехай маса спирту x: x : (x + 300) = 0,20.

x = 0,20x + 60; x = 75 г.

V = 75 : 0,79 ≈ 95 мл.

Відповідь: 95 мл.

418. Етанол має ізомер. Складіть структурну формулу молекули цієї речовини, узявши до уваги відсутність у ній гідроксильної групи. З інтернету довідайтеся про назву цієї сполуки.

Ізомер етанолу — диметиловий етер CH₃—O—CH₃. Його молекула має формулу C₂H₆O, але не містить гідроксильної групи.

419. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Спирт — alcohol; метанол — methanol; етанол — ethanol; гідроксильна група — hydroxyl group; водневий зв’язок — hydrogen bond.

420. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Знання	Самооцінка
Будова спиртів	Так
Властивості метанолу й етанолу	Так
Розрахунки з розчинами	Так