Номер 18, страница 65 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

18. И с этиленом, и с ацетиленом реагирует

1) $Na$.

2) $NaOH$.

3) $HNO_3$.

4) $H_2O$.

Для решения этой задачи необходимо рассмотреть химические свойства этилена ($C_2H_4$) и ацетилена ($C_2H_2$) и их способность взаимодействовать с каждым из предложенных веществ.

Этилен ($CH_2=CH_2$) является алкеном и содержит двойную связь, а ацетилен ($HC \equiv CH$) — алкином с тройной связью. Оба класса соединений являются ненасыщенными, для них характерны реакции присоединения и окисления. Ацетилен также обладает слабыми кислотными свойствами за счет атомов водорода при тройной связи.

Проанализируем каждый вариант:

1) Na

Натрий — это активный щелочной металл, который реагирует с соединениями, имеющими подвижный (кислотный) атом водорода. Ацетилен, как терминальный алкин, обладает такими свойствами и реагирует с натрием, образуя ацетиленид натрия:

$2HC \equiv CH + 2Na \rightarrow 2NaC \equiv CH + H_2 \uparrow$

Этилен не проявляет кислотных свойств и с натрием не реагирует. Следовательно, этот вариант не подходит.

2) NaOH

Гидроксид натрия является сильным основанием, но его силы недостаточно, чтобы отщепить протон от ацетилена (ацетилен — очень слабая кислота). С этиленом, не имеющим кислотных свойств, реакция также не идет. Следовательно, этот вариант не подходит.

3) HNO₃

Азотная кислота является сильным окислителем. Ненасыщенные углеводороды, такие как этилен и ацетилен, легко окисляются сильными окислителями по месту кратной (двойной или тройной) связи. Эта область молекулы имеет повышенную электронную плотность и уязвима для атаки окислителей.

Этилен будет окисляться азотной кислотой. В жестких условиях происходит разрыв связи $C=C$.

Ацетилен также энергично окисляется азотной кислотой, вплоть до разрыва тройной связи.

Таким образом, азотная кислота реагирует с обоими углеводородами. Этот вариант является правильным.

4) H₂O

Вода способна присоединяться к этилену и ацетилену (реакции гидратации), но эти процессы требуют специфических и, что важно, разных каталитических условий.

Гидратация этилена протекает в присутствии кислотного катализатора (например, $H_3PO_4$) при высокой температуре и давлении с образованием этанола:

$CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+, t, p} CH_3-CH_2OH$

Гидратация ацетилена (реакция Кучерова) требует присутствия солей ртути(II) в качестве катализатора и приводит к образованию ацетальдегида:

$HC \equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} CH_3-CHO$

Хотя реакции возможны, они не протекают при простом смешивании с водой, в отличие от реакции с сильным окислителем, таким как $HNO_3$. Поэтому вариант с азотной кислотой является более общим и точным ответом на поставленный вопрос.

Ответ: 3