- •Н а вопросы к экзаменационным билетам по предмету «Химия» для профессий «Оператор эвм», «Радиомеханик».
- •2001 – 2002 Учебный год
- •Вопрос №1
- •Периодический закон и периодическая система химических элементов
- •Д. И. Менделеева
- •Значение периодического закона
- •Простые и кратные связи
- •Вопрос №4 Классификация химических реакций Неорганическая химия
- •Вопрос №5 Обратимость химических реакций, химическое равновесие
- •Вопрос №6 Скорость химических реакций
- •Катализ и катализаторы
- •Вопрос №7 Реакции ионного обмена
- •Вопрос №8 Окислительно-восстановительные реакции (овр)
- •Вопрос №9 Оксиды
- •Вопрос №10 Кислоты
- •Классификация
- •Специфические свойства серной кислоты
- •Вопрос №11 Основания
- •Свойства Вопрос №12 Соли
- •Вопрос №13 Электролиз расплавов солей
- •Применение электролиза.
- •Вопрос №14 Металлы
- •Вопрос №15 Железо
- •Физические свойства
- •Применение и биологическая роль железа и его соединений
- •Вопрос №16 Электрохимический ряд металлов
- •Вопрос №17 Коррозия металлов
- •Способы борьбы с коррозией
- •Вопрос №18 Неметаллы
- •Характеристика неметалличности
- •Характеристика атомов-неметаллов 2-го периода
- •Вопрос №19 Сера (s)
- •Вопрос №20 Водородные соединения неметаллов
- •Вопрос №21 Теория химического строения органических веществ а. М. Бутлерова
- •Вопрос №22 Предельные углеводороды (Алканы)
- •Химические свойства
- •Вопрос №25 Диеновые углеводороды (Алкадиены)
- •Получение
- •Применение
- •Природный каучук
- •Физические свойства:
- •Химические свойства
- •Вопрос №29 Предельные одноатомные спирты
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Применение
- •Вопрос №34 Глюкоза
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Применение
- •Вопрос №35 Крахмал
- •Применение крахмала
- •Биологическая роль
- •Получение
- •Вопрос №36 Целлюлоза Строение молекулы
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Применение
- •Вопрос №37 Анилин
- •Физические свойства
- •Важнейшие химические свойства анилина
- •Применение
- •Вопрос №38 Аминокислоты
- •Физические свойства
- •Химические вещества
- •Применение
- •Вопрос №39 Изомерия органических соединений
- •Вопрос №40 Белки
- •Структура белка
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Функции белков в организме
- •Вопрос №41 (Вопросы №42 – 47) Общая характеристика высоко молекулярных веществ (вмв, полимеры)
- •Вопрос №50 Синтетический каучук
- •Вопрос №51 Металлы и сплавы
- •Вопрос №52 Физические свойства металлов
- •Способы борьбы с коррозией
- •Вопрос №53 Измерение разности потенциалов металлов
- •Вопрос №56 Алюминий
- •Вопрос №57 Медь и благородные металлы
- •Вопрос №58 Металлы побочных подгрупп
- •Вопрос №59 Полупроводники
- •Вопрос №60 Использование неорганических материалов в качестве проводников и диэлектриков
Получение
Из этиленового спирта
2H3C – CH2OH H2C = CH – CH = CH2 + 2H2O + H2 (Реакция проходит при t = 425 С и в присутствии Al2O3 и ZnO)
Из бутана, предельных углеводородов
CH3 = CH2 – CH2 = CH3 CH2 = CH2 – CH2 = CH2 +H2 (Реакция проходит при t = 560 – 620 С и в присутствии Al2O3 и Cr2O3)
Применение
Диены применяются в производстве каучуков.
Природный каучук
Каучуки – природные или синтетические продукты полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями.
Его получают из млечного сока дерева гевея.
(C5H8)n – природный изопреновый каучук. В основе природного каучука находится изопрен. Каучук – это природный полимер. Макромолекулы натурального каучука состоят из остатков молекул изопрена. Полимеризацию изопрена можно отобразить следующим образом:
Природный каучук – стереорегулярное строение (цисизомерия).
Физические свойства:
Эластичность
Водогазонепроницаемость
Диэлектрик
Высокая износоустойчивость
Неустойчив к действию высоких и низких t
Химические свойства
Вулканизация каучука
При нагревании каучука с серой происходит образование дисульфидных связей между макромолекулами каучука по месту разрыва некоторых двойных связей, при этом образуется резина («сшивание» линейных молекул).
Чем больше серы, тем больше образуется дисульфидных связей. В результате этого процесса, который называется вулканизацией каучука, образуются мягкие или твёрдые резины.
Применение каучуков
Шины, обувь, ткани, ленты, ремни, трубки, строительные материалы, электротехника.
Вопрос №26
Ацетиленовые углеводороды (Алкины)
CnH2n-2
Алкины – это УВ, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sp-гибридизации и связаны друг с другом тройной связью:
Длина связи в алкинах равна 0,120 нм. Валентный угол = 180.
Каждый атом углерода в состоянии sp-гибридизации связан с двумя другими атомами и может присоединять ещё два атома.
В молекуле одна σ-связь и две π-связи.
Химические свойства
Реакции присоединения
Гидрирование
+ H2 CH2 = CH2
этин этен
CH2 = CH2 +H2 CH3 – CH3
этен этан
Присоединение галогенов
+ Cl2 CHCl = CHCl
этин 1,2 дихлорэтан
CHCl = CHCl + Cl2 CHCl2 – CHCl2
1,1,2,2 тетрахлорэтан
Присоединение галогенно-водородных
+ HCl CH2 – CHCl
Гидратация (реакция Кучерова)
уксусный альдегид
Реакции окисления
Горение
2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O
Обесцвечивание KMnO4
Полимеризация
3C2H2 C6H6 (t, активированный уголь)
бензол
Получение
Из метана
2CH4 C2H2 + 3H2
Из карбида кальция
CaC2 + 2HOH C2H2 + Ca(OH)2
Применение
Винилацетилен, щавельная кислота, винилхлорид, ацельдегид, сварка и резка металлов.
Вопрос №27
Ароматические углеводороды (Арены)
CnH2n-6
Ароматические УВ (арены) – это УВ, молекулы которых содержат одно или несколько бензольных колец или ядер.
Строение молекул бензола
C6H6
SP2 – гибридизация
1200 – валентный угол
l = 0,140 нм (длина связи)
π-электронное облако состоит из 6 Pe (электронов).
Гомологический ряд
С6H6 – бензол
С6H5 – CH3 – метилбензол
С6H5 – C3H5 – этилбензол
С6H5 – C3H7 – пропилбензол
С6H5 – C4H9 – бутилбензол
Физические свойства
Бензол – бесцветная, нерастворимая в воде жидкость со своеобразным запахом. Его t кипения = 80,10 С. При охлаждении он легко застывает в белую кристаллическую массу с t плавления = 5,50 С.
Химические свойства
Реакции замещения
Взаимодействие с галогенами
C6H6 + Br2 C6H5Br + HBr (в присутствии FeCl3)
Взаимодействие с HNO3
C6H6 + HONO2 C6H5NO2 + H2O (в присутствии H2SO4)
нитробензол
Реакции присоединения
Гидрирование (присоединение Н2)
+ 3H2
бензол циклогексан
Присоединение галогенов
+ 3Cl2 (при температуре)
бензол гексохлорциклогексан
Реакции окисления
Горение
2C6H6 + 15O2 12CO2 + 6H2O
Бензол стоек к действию окислителей. Окисляются только гомологи по боковой цепи.
C6H5 – CH3 + 3O C6H5 – COOH + H2O (в присутствии KMnO4)
бензойная кислота
Получение
Из циклогексана
C6H12 3H2 + C6H6 (при t и катализаторе)
циклогексан бензол
Из гексана
C6H14 C6H6 + 4H2 (при t и катализаторе)
Из ацетилена
3C2H2 C6H6 (при t и катализаторе)
Применение бензола: получение пластмасс, красителей, растворителей, бутадиенового каучука, волокна лавсана, сахарина, анилина, лекарств, средств для борьбы с вредными насекомыми и болезнями.
Вопрос №28
Газ, нефть, кокс.
Природный газ
Месторождения: Уренгойское, Заполярное, Вуктыльское, Оренбургское, Газли, Ставропольское.
Основным компонентом природного газа является метан. В нём содержаться также этан, пропан, бутан. Существует следующая закономерность: чем выше относительная молекулярная масса углеводорода, тем меньше его содержится в природном газе.
Применение
При сгорании природного газа выделяется много теплоты, поэтому он служит энергетически эффективным и дешёвым топливом в котельных установках, доменных, мартеновских и стекловаренных печах и так далее.
Природный газ – источник сырья для химической промышленности: получение ацетилена, этилена, водорода, сажи, различных пластмасс, уксусной кислоты, красителей, медикаментов и других продуктов.
Нефть
Нахождение: в недрах Земли на различной глубине. Если она под давлением газов, то поднимается по скважине на поверхность Земли.
Физические свойства:
Масляная жидкость от светло-бурого до чёрного цвета, легче воды, не растворима в ней, нет определённой температуры кипения.
Состав зависит от месторождения.
Фракции нефти:
Собираемая от 40 до 200 С – газолиновая фракция бензинов (от C5H12 ДО C11H24). При дальнейшей перегонке получают: газолин (от 40 до 70 С), бензин (от 70 до 120 С) – авиационный, автомобильный и так далее.
Лигроиновая фракция, собираемая от 150 до 250 С, (от С8Н18 до С14Н30). Применение: как горячее для тракторов.
Керосиновая фракция (от С23Н26 до С18Н38) с температурой кипения = 180 – 300 С. После очистки – горючее для тракторов, реактивных самолётов и ракет.
В следующей фракции получают газойль (выше 275 С) – дизельное топливо.
Остаток после перегонки – мазут разделяют на фракции: соляровые масла – дизельное топливо, смазочные масла (автотракторные, авиационные, индустриальные и другие), вазелин (основа для косметических средств и лекарств). Из некоторых сортов нефти получают парафин (для производства спичек, свечей и др.). После отгонки остаётся гудрон. Его широко применяют в дорожном строительстве.
Установка для перегонки нефти состоит из:
трубчатой печи;
ректификационной колонны;
холодильника.
Главный недостаток перегонки – малый выход бензина (не более 20%).
Крекингом называется процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле.
C6H14 C8H18 + C8H16
гексадекан октан октен
Пиролизом называется разложение органического вещества без доступа воздуха при высокой температуре.
Термический крекинг |
Каталитический крекинг |
Расщепление углеводородов происходит при сравнительно высокой температуре (470 – 550 С). Процесс протекает медленно, образуются углеводороды с неразветвлённой цепью атомов углерода. |
Расщепление молекул углеводородов протекает в присутствии катализаторов и при более низкой температуре (450 – 500 С). По сравнению с термическим крекингом процесс протекает значительно быстрее, при этом происходит не только расщепление молекул углеводородов, но и их изомеризация, то есть образуются углеводороды с разветвлённой цепью атомов. |
БЕНЗИН |
|
Много непредельных углеводородов (обладает больше детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки). В бензине термического крекинга содержится много непредельных УВ, которые легко окисляются и полимеризуются. Поэтому этот бензин менее устойчив при хранении. При его сгорании могут засориться различные части двигателя. Для устранения этого вредного воздействия к такому бензину добавляют антиокислители. |
Бензин каталитического крекинга по сравнению с бензином термического крекинга обладает ещё большей детонационной стойкостью, ибо в нём содержаться УВ с разветвлённой цепью углеродных атомов. В бензине каталитического крекинга непредельных УВ содержится меньше, и поэтому процессы окисления и полимеризации в нём не протекают. Такой бензин более устойчив при хранении. |
Кокс
Одним из основных способов получения углеводородов (в том числе и ароматических) является коксование (пиролиз) каменного угля.
При нагревании каменного угля сложные органические вещества, входящие в его состав, постепенно разлагаются с образованием летучих продуктов. Последние поступают в общий газосборник, где из них конденсируется каменная смола. Из неё путём фракционной дистилляции получают гомологи бензола, фенол и другие вещества.
В газосборнике одновременно со смолой конденсируется и вода, в которой растворяются аммиак, сероводород, фенол и другие вещества. Из надсмольной воды в специальной колонне отгоняется аммиак, а затем и другие продукты.
Коксовый газ охлаждают и пропускают через электрофильтры для отделения смолы. Затем из несконденсировавшегося газа извлекают аммиак и ароматические углеводороды (бензол). С целью извлечения аммиака газ пропускают через раствор серной кислоты и получают сульфат аммония – азотное удобрение. Из коксового газа выделяются водород и этилен для различных синтезов. Газ после очистки используется в качестве топлива в промышленности и быту.