ГДЗ до підручника «Хімія» О.В. Григоровича. 9 клас

§ 25. Властивості метану та його гомологів, їх застосування

Контрольні запитання (с. 151)

281. За звичайних умов перші чотири члени гомологічного ряду метану (від СН₄ до С₄Н₁₀) - гази, наступні (від С₅Н₁₂ до С₁₆Н₃₄) - рідини, сполуки з більшим числом атомів Карбону — тверді речовини. Безбарвні. На відміну від газуватих і твердих алканів, рідкі мають специфічний вуглеводневий або квітковий запах. Неполярні, тому майже нерозчинні у воді. Але добре змішуються один з одним і розчиняють інші неполярні сполуки. Тверді алкани - жирні на дотик. Рідкі алкани легші за воду.

Насичені вуглеводні використовують як різноманітне пальне: бензин, гас, дизельне пальне, авіаційний бензин, мазут (його спалюють на теплових електростанціях). З алканів також добувають багато цінних речовин: синтетичні мийні засоби, розчинники, холодоагенти для холодильників, пластмаси, каучуки тощо.

282. Температури плавлення й кипіння у членів одного гомологічного ряду зі збільшенням числа атомів Карбону в молекулі підвищуються. Це пов’язано з тим, що зі збільшенням довжини карбонового ланцюга збільшується молекулярна маса речовин, тому зростає кількість енергії, що необхідна для плавлення або випаровування речовин.

283. Хімічні властивості метану та його гомологів:

• хімічно неактивні (окрім горіння);
• взаємодіють з киснем (горять або окиснюються): СН₄ + 2О₂ → СО₂ + 2Н₂О

284. Неповне згоряння алканів можливе за нестачі кисню. В цьому випадку замість вуглекислого газу серед продуктів реакції можуть утворюватись чадний газ або частинки сажі (вуглецю):

2С₆Н₁₄ + 13О₂ → 12СО + 14Н₂О

2С₂₀Н₄₂ + 21О₂ → 40С + 42Н₂О

Чадний газ є отруйним. Він безбарвний, не має запаху і тому отруєння може настати непомітно.

Завдання для засвоєння матеріалу (с. 152)

285. Порівняння фізичних властивостей бутану та гексану:

Ознаки для порівняння	Бутан	Гексан
Агрегатний стан (за звичайних умов)	Газ	Рідина
Колір	Безбарвний	Безбарвний
Запах	Специфічний	Слабкий
Температура плавлення	-138,4°С	-95°С
Температура кипіння	-0,5°С	+68°С
Розчинність у воді	6,1 мг в 100 мл (за 20°С)	0,95 мг в 100 мл (за 25°С)
Густина	0,00267 г/см3 (за 15°С)	0,65937 г/см3 (за 20°С)

Обидві речовини є безбарвними, мають низькі температури плавлення. Погано розчиняються у воді. Мають малу густину.

Різниця: бутан за звичайних умов є газом, гексан - рідиною. Бутан має більш виражений запах. Гексан - більш високу температуру кипіння та більшу густину. Бутан - дещо більшу розчинність у воді.

286. Способи відрізнити гексан від води:

• змішати з рослинною олією: олія і гексан утворять однорідну суміш, а олія у воді - два окремих шари (олія збереться зверху);
• охолодити до 0°С: вода перетвориться на лід, а гексан залишиться рідким;
• нагріти до температури більше за +68°С: гексан випариться, а вода не змінить агрегатний стан.

287. Рівняння повного згоряння пропану:

С₃Н₈ + 5О₂ → 4Н₂О + 3СО₂

За рівнянням реакції співвідношення кількості речовини пропану, кисню та вуглекислого газу становить відповідно 1:5:3. Визначаємо кількість речовини пропану, що міститься в 5,6 л:

Отже, кількість кисню, що витратиться на спалювання 0,25 моль пропану має бути у 5 разів більшою: 5 • 0,25 моль = 1,25 моль.

Обчислюємо об’єм такої кількості кисню:

Аналогічно проводимо розрахунки кількості речовини вуглекислого газу: 3 • 0,25 моль = 0,75 моль.

Обчислюємо об’єм такої кількості вуглекислого газу:

V(CO₂) = v(CΟ₂) • V_m = 0,75 моль • 22,4 л = 16,8 л

Відповідь: 28 л кисню, 16,8 л вуглекислого газу.

288. Знаючи, що молекули парафіну в середньому містять 24 атоми Карбону, визначаємо теоретичну формулу парафіну за загальною формулою алканів: C₂₄H₅₀.

Визначаємо молярну масу цієї речовини: М(С₂₄Н₅₀) = 339 г/моль.

Розраховуємо кількість речовини в 1 г парафіну:

Складаємо рівняння горіння парафіну:

2С₂₄Н₅₀ + 73О₂ → 50Н₂О + 48CO₂↑

За рівнянням реакції кількість речовини парафіну та вуглекислого газу співвідноситься як 2 : 48, або 1 : 24. Обчислюємо кількість речовини вуглекислого газу, що виділився: 0,00295 • 24 ≈ 0,071 моль.

При пропусканні вуглекислого газу крізь вапняну воду утворюється нерозчинний кальцій карбонат. Рівняння реакції:

СО₂ + Са(ОН)₂ → СаСО₃↓ + Н₂О

За реакцією співвідношення кількості речовини вуглекислого газу та кальцій карбонату складає 1 : 1. Отже, під час реакції утворилося 0,0708 моль осаду. Обчислюємо його масу:

m(СаСО₃) = v(СаСО₃) • М(СаСО₃) = 0,071 моль • 100 г/моль = 7,1 г

Відповідь: маса осаду кальцій карбонату 7,1 г.

289. Складаємо рівняння реакції:

СН₄ + Сl₂ → СН₃Сl + НСl

Обчислюємо кількість речовини метану:

За рівнянням реакції співвідношення кількості речовини метану та хлорметану складає 1 : 1. Отже, під час реакції виділилося також 0,25 моль хлорметану. Обчислюємо його масу:

m(СН₃Сl) = v(СН₃Сl) • М(СН₃Сl) = 0,25 моль • 50,5 г/моль ≈ 12,6 г

Відповідь: 12,6 г хлор метану.

290. а) Визначаємо кількість речовини хлору:

Отже в реакцію вступатиме 0,15 моль метану та 0,15 моль хлору, що співвідноситься як 1 : 1. Рівняння реакції:

СН₄ + Сl₂ → СН₃Сl + НСl

Під час реакції утвориться 0,15 моль хлорметану. Розраховуємо його масу:

m(СН₃Сl) = v(СН₃Сl) • М(СН₃Сl) = 0,15 моль • 50,5 г/моль = 7,575 г

б) Визначаємо кількість речовини хлору:

Отже в реакцію вступатиме 0,15 моль метану та 0,3 моль хлору, що співвідноситься як 1 : 2. Рівняння реакції:

СН₄ + 2Сl₂ → СН₂Сl₂ + 2НСl

Під час реакції утвориться 0,15 моль дихлорметану. Розраховуємо його масу:

m(CH₂Cl₂) = v(СН₂Сl₂) • М(СН₂Сl₂) = 0,15 моль • 85 г/моль = 12,75 г

в) Визначаємо кількість речовини хлору:

Отже в реакцію вступатиме 0,15 моль метану та 0,45 моль хлору, що співвідноситься як 1 : 3. Рівняння реакції:

СН₄ + 3Сl₂ → СНСl₃ + 3НСl

Під час реакції утвориться 0,15 моль трихлорметану. Розраховуємо його масу:

m(СНСl₃) = v(СНСl₃) • М(СНСl₃) = 0,15 моль • 119,5 г/моль = 17,925 г

г) Визначаємо кількість речовини хлору:

Отже в реакцію вступатиме 0,15 моль метану та 0,6 моль хлору, що співвідноситься як 1 : 4. Рівняння реакції:

СН₄ + 4Сl₂ → ССl₄ + 4НСl

Під час реакції утвориться 0,15 моль тетрахлорметану. Розраховуємо його масу:

m(ССl₄) = v(ССl₄) • М(ССl₄) = 0,15 моль • 154 г/моль = 23,1 г

Відповідь: а) 7,575 г; б) 12,75 г; в) 17,925 г; г) 23,1 г.

291. Визначаємо об’єм газу, що витрачається з 8 хвилин:

Обчислюємо кількість речовини природного газу, що міститься у об’ємі 333 м³:

За цей час вивільняється така кількість теплоти:

1,38875 моль • 760 кДж = 1055,45 кДж

Обчислюємо кількість теплоти, потрібної на нагрівання 1 кг води від температури 20°С до 100°С:

4,2 кДж • (100°С - 20°С) = 336 кДж

Визначаємо частку теплоти, що витрачається на нагрівання води:

Відповідно розсіюється: 100 % - 31,8 % = 68,2 %.

Відповідь: витрачається на нагрівання 31,8 %, розсіюється 68,2 %.

292. Застосування алканів (зумовлене в основному їхньою здатністю горіти з вивільненням значної кількості світла та теплоти):

1) Метан використовують як паливо у побуті, а також при здійсненні багатьох хімічних процесів; з нього добувають:

• синтез-газ, з якого одержують метанол, метаналь, водень;
• мурашину й оцтову кислоти, синтетичні каучуки;
• сажу, яку використовують для виготовлення гуми, друкарської фарби;
• ацетилен і нітрометан.

2) Пропан і бутан використовують як паливо у вигляді скрапленого газу в балонах, запальничках.

3) Рідкі насичені вуглеводні - основна складова бензину, дизельного палива.

4) Суміш твердих вуглеводнів (парафін) використовують у медицині та побуті (свічки), для виробництва пластмас, мийних засобів.