Алканами называются предельные (насыщенные) углеводороды, содержащие только простые связи С-С. Общая формула алканов - СnН2n+2. Названия простейших алканов сложились исторически, для остальных - производятся от греческих числительных добавлением суффикса - ан.
СН4метанС5Н10пентанС9Н20нонанС2Н6этанС6Н12гексанС10Н22деканС3Н8пропанС7Н16гептанС11Н24ундеканС4Н10бутанС8Н18октанС12Н26додеканАлканы с числом атомов углерода больше четырех имеют скелетные изомеры. Разветвленные предельные углеводороды рассматривают как алканы, в которых некоторые атомы водорода заменены на радикалы.
Физические свойства
Первые четыре алкана - газы, далее до алкана С16Н34 - жидкости, остальные - твердые вещества. Все они нерастворимы в воде.
Получение
I. Основной промышленный метод - переработка нефти и газа:
перегонка - физический процесс разделения нефти на фракции с различными температурами кипения углеводородов: бензин (40-150 °С), лигроин (120-240 °С), керосин (150-300 °С) и соляровое масло(>300 °С);
крекинг:
получение алканов из угля и водорода при высокой температуре:
С+2Н2 СН4 .
нагреванием оксида углерода(П) с водородом в присутствии катализатора:
nСО + (2n+1) H2 CnH2n+2 + nН20
II. Лабораторные методы.
Восстановление непредельных соединений:
Сплавление натриевых солей карбоновых кислот со щелочью:
Взаимодействие галогенопроизводных с металлическим натрием (реакция Вюрца):
СНзВг + 2 Na + Br-CH3 СНзСНз + 2 NaBr
Этот метод удобен для получения симметричных алканов, в противном случае образуется смесь продуктов.
Химические свойства алканов
Благодаря своей предельной насыщенности и малой полярности связей С-Н алканы очень прочны, вступают только в реакции радикального замещения, инициируемого условиями проведения реакции.
Галогенирование - протекает на свету. Обычно не заканчивается замещением одного атома водорода, приводя к смеси моно-, ди-, три- и т.д. галогенпроизводных.
CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl (SR)
Каждая такая реакция протекает в соответствии с цепным свободно-радикальным механизмом:
Инициирование цепи:
Рост цепи:
Обрыв цепи:
2) Нитрование (реакция Коновалова).
Взаимодействие алканов с разбавленной азотной кислотой (12%) при повышенных температуре и давлении.
СНзСНз + HONO2 CH3CH2NO2 + Н2O
3) Окисление.
Мягкие окислители (бромная вода, перманганат калия) на алканы не действуют. Любые алканы сгорают до углекислого газа и воды с выделением большого количества тепла.
Сульфоокисление.
Крекинг - это и получения, и химическое свойство алканов и алкенов. Процесс проходит при высокой температуре, давлении и обычно в присутствии катализаторов.
Циклоалканы: общая формула класса CnH2n, т.е. циклоалканы изомерны алкенам. Названия образуются прибавлением приставки цикло- к названию соответвующего алкана.
Циклопропан оказывает сильное наркотическое действие, применяется при хирургических операциях. Циклопентатвые и циклогексановые кольца содержатся в некоторых природных веществах.
Получение
Действие металлического цинка на дигалогенпроизводные.
Гидрирование ароматических углеводородов.
Химические свойства
Химические свойства циклоалканов аналогичны реакциям алканов, но для малых циклов (циклопропан, циклобутан) характерны реакции присоединения с разрывом цикла
Объяснение:
Часть А. Выберите один правильный ответ.
А1. Четыре энергетических уровня содержит электронная оболочка атома:
а) калия
А2. Шесть электронов находятся на внешнем энергетическом уровне атома:
г) кислорода
А3. Ряд чисел 2,8,5 соответствует распределению электронов по энергетическим уровням атома: в) фосфора
А4. Наиболее ярко выражены неметаллические свойства у: г) C
А5. Выберите соединение с ковалентной полярной связью:
б) H2S
А6. Выберите формулу соединения серы, в котором она проявляет степень окисления -2:
в) MgS
А7. Выберите ряд формул, в котором все вещества являются основаниями:
в) КОН, Fe(OH)3, NaОН
А8. Выберите формулу оксида железа (III): в) Fe2O3
А9. Уравнение реакции замещения:
а) Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
А10.Оксид кальция реагирует с: а) HNO3
А11. В лаборатории кислород получают:
б) разложением перманганата калия
в) электролизом воды г) взаимодействием натрия с водой
А12. Какой объем при н.у. занимает 2 моль водорода Н2:
в) 44,8 л
А13. В каком ряду расположены азотная кислота, карбонат натрия, оксид фосфора (V):
б) HNO3, Na2 CO3, P2O5
А14. В каком ряду расположены только кислотные оксиды:
б) Р2O5, CO2, SO3
А15. Чему равна сумма коэффициентов в уравнении реакции:
Сa(OH)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O б) 6
А16. Какое из веществ взаимодействует с серной кислотой:
б) алюминий
А17. Реакция взаимодействия серной кислоты и цинка относится к реакциям:
г) замещения
А18. К окислительно-восстановительным реакциям относится реакция между:
а) водородом и кислородом
А19. Какое количество вещества составляет 5,4 г воды:
г) 3 моль
А20. Чему равна масса 1,5 моль CО2 -- б) 66г.
Часть В.
В1. Ядро атома 15N содержит 7 протонов и 8 нейтронов.
В2. Расположите элементы в порядке усиления металлических свойств
г) Si б) Al а) Mg в) Na
В3. Установите соответствие между формулой вещества и его принадлежностью к определенному классу неорганических соединений.
Класс веществ: Формула вещества:
1) оксиды е) P2O5
2) основания д) Fe(OH)3
3) кислоты а) HNO2
4) средние соли г) Mg(NO3)2
б) NaHSO4 кислая соль
в) Mg(OH)NO3 основная соль
В4. Установите соответствие между реагентами и названием продуктов реакции
Реагенты Продукты реакции
1) BaCl2 + Na2SO4 д) сульфат бария и хлорид натрия
2) BaO + HCl а) хлорид бария и вода
3) Ba + H2O в) гидроксид бария и водород
4) Ba(OH)2 + HNO3 б) нитрат бария и вода
В5. Массовая доля кислорода в серной кислоте H2SO4 равна 65,3%
Часть С.
С1. Пронумеруйте реакции и запишите уравнения химических реакций, соответствующих схеме превращений:
Cu → CuO → CuCl2 → Cu(OH)2 → Cu SO4 → Cu
2Cu+O₂ = 2CuO
CuO+2HCI = CuCl₂+H₂O
CuCl₂+2NaOH = Cu(OH)₂↓+2NaCI
Cu(OH)₂+H₂SO₄ = CuSO₄+2H₂O
CuSO₄+Fe = Cu↓ +FeSO₄
С2. Вычислите массу оксида кальция, полученного при обжиге 250 г карбоната кальция.
Дано:
m(CaCO₃)=250г.
m(CaO)-?
1. Определим молярную массу карбоната кальция:
M(CaCO)₃=40+12+48=100г./моль
2. Определим количество вещества карбоната кальция в 250г.:
n₁(CaCO)₃)=m(CaCO₃)÷M(CaCO)₃=250г÷100г./моль=2,5моль
3. Запишем уравнение реакции:
CaCO₃=CaO+CO₂
а) по уравнению реакции количество вещества:
n(CaCO₃)=1моль n(CaO) =1моль
б) по условию задачи количество вещества:
n₁(CaCO₃)=2,5моль n₁(CaO) =2,5моль
4. Определим молярную массу оксида кальция :
M(CaO)=40+16=56г./моль
5. Определим массу количеством вещества 2,5моль:
m(CaO)= n₁(CaO)×M(CaO)=2,5моль×56г./моль=140г.
6. ответ: m(CaO)=140г.
