Номер 3, страница 63 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. В отличие от пропана, бутан способен вступать в реакцию

1) с хлором.

2) с азотной кислотой.

3) сгорания.

4) изомеризации.

Решение

Пропан ($C_3H_8$) и бутан ($C_4H_{10}$) являются гомологами, принадлежат к классу алканов и обладают схожими химическими свойствами. Однако существуют реакции, характерные для одних членов гомологического ряда, но не для других. Проанализируем предложенные варианты реакций.

1) с хлором

Реакция с хлором (галогенирование) является типичной реакцией для всех алканов. Она протекает по свободно-радикальному механизму при освещении или нагревании.

Пропан реагирует с хлором: $C_3H_8 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_3H_7Cl + HCl$

Бутан также реагирует с хлором: $C_4H_{10} + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_4H_9Cl + HCl$

Следовательно, эта реакция не является отличительной для бутана.

2) с азотной кислотой

Реакция с разбавленной азотной кислотой при нагревании и повышенном давлении (реакция Коновалова) также характерна для алканов, начиная с метана.

Пропан вступает в реакцию нитрования: $C_3H_8 + HNO_3 \xrightarrow{t, p} C_3H_7NO_2 + H_2O$

Бутан также вступает в реакцию нитрования: $C_4H_{10} + HNO_3 \xrightarrow{t, p} C_4H_9NO_2 + H_2O$

Эта реакция также не является отличительной.

3) сгорания

Горение (полное окисление) в кислороде с образованием углекислого газа и воды — общее свойство всех органических веществ, включая все алканы.

Горение пропана: $C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$

Горение бутана: $2C_4H_{10} + 13O_2 \rightarrow 8CO_2 + 10H_2O$

Это свойство не отличает бутан от пропана.

4) изомеризации

Изомеризация — это процесс перестройки углеродного скелета молекулы с образованием изомера. Для алканов это реакция превращения соединений с линейной цепью в их разветвленные изомеры. Реакция изомеризации возможна для алканов, имеющих в цепи 4 и более атомов углерода.

Пропан ($C_3H_8$) имеет всего три атома углерода, из которых невозможно составить разветвленную цепь. Поэтому пропан в реакцию изомеризации не вступает.

Бутан ($C_4H_{10}$), имеющий линейное строение (н-бутан), может быть превращен в свой изомер с разветвленной цепью — изобутан (2-метилпропан) в присутствии катализатора (например, $AlCl_3$) при нагревании.

$CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 \text{ (н-бутан)} \xrightarrow{t, AlCl_3} CH_3-CH(CH_3)-CH_3 \text{ (изобутан)}$

Таким образом, способность вступать в реакцию изомеризации является отличительным свойством бутана по сравнению с пропаном.

Ответ: 4