Номер 261, страница 65 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.261. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следующие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:

а) карбид кальция ⟶ ацетилен ⟶ бензол ⟶ нитробензол;

б) 1-бромпропан ⟶ гексан ⟶ бензол ⟶ бромбензол;

в) толуол ⟶ бензойная кислота ⟶ бензоат натрия ⟶ бензол;

г) бензол ⟶ циклогексан ⟶ бромциклогексан ⟶ циклогексен;

д) хлорциклогексан ⟶ циклогексен ⟶ циклогексан ⟶ бензол;

е) карбид алюминия ⟶ метан ⟶ ацетилен ⟶ бензол;

ж) циклогексан ⟶ бензол ⟶ 1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан;

з) гептан ⟶ толуол ⟶ хлорметилбензол ⟶ бензиловый спирт;

и) толуол ⟶ пара-бромтолуол ⟶ пара-бромбензойная кислота ⟶ пара-бромбензоат натрия;

к) бензол ⟶ кумол ⟶ бензойная кислота ⟶ мета-нитробензойная кислота;

л) гексан ⟶ бензол ⟶ нитробензол ⟶ мета-нитробромбензол;

м) этилбензол ⟶ 1-бром-1-фенилэтан ⟶ стирол ⟶ бензойная кислота.

а) 1. Получение ацетилена из карбида кальция гидролизом:

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$

2. Тримеризация ацетилена в бензол (реакция Зелинского) при пропускании над активированным углем при высокой температуре:

$3C_2H_2 \xrightarrow{C_{\text{акт.}}, 600^{\circ}C} C_6H_6$

3. Нитрование бензола нитрующей смесью (смесь концентрированных азотной и серной кислот):

$C_6H_6 + HNO_3 (\text{конц.}) \xrightarrow{H_2SO_4 (\text{конц.})} C_6H_5NO_2 + H_2O$

Ответ: 1. $H_2O$; 2. Активированный уголь, $t^{\circ}$; 3. $HNO_3 (\text{конц.}), H_2SO_4 (\text{конц.})$.

б) 1. Получение гексана из 1-бромпропана по реакции Вюрца:

$2CH_3CH_2CH_2Br + 2Na \rightarrow CH_3(CH_2)_4CH_3 + 2NaBr$

2. Ароматизация (каталитическая дегидроциклизация) гексана в бензол:

$C_6H_{14} \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} C_6H_6 + 4H_2$

3. Бромирование бензола в присутствии катализатора (бромида железа(III)):

$C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr$

Ответ: 1. $Na$; 2. $Pt, t^{\circ}$; 3. $Br_2, FeBr_3$.

в) 1. Окисление толуола до бензойной кислоты перманганатом калия в кислой среде:

$5C_6H_5CH_3 + 6KMnO_4 + 9H_2SO_4 \rightarrow 5C_6H_5COOH + 3K_2SO_4 + 6MnSO_4 + 14H_2O$

2. Нейтрализация бензойной кислоты гидроксидом натрия:

$C_6H_5COOH + NaOH \rightarrow C_6H_5COONa + H_2O$

3. Декарбоксилирование бензоата натрия сплавлением с твердой щелочью (реакция Дюма):

$C_6H_5COONa + NaOH (\text{тв.}) \xrightarrow{t^{\circ}} C_6H_6 + Na_2CO_3$

Ответ: 1. $KMnO_4, H_2SO_4$; 2. $NaOH$; 3. $NaOH (\text{тв.}), t^{\circ}$.

г) 1. Гидрирование бензола до циклогексана на катализаторе при нагревании и повышенном давлении:

$C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{Ni, t^{\circ}, p} C_6H_{12}$

2. Радикальное бромирование циклогексана на свету:

$C_6H_{12} + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_{11}Br + HBr$

3. Дегидробромирование бромциклогексана спиртовым раствором щелочи:

$C_6H_{11}Br + KOH (\text{спирт.}) \xrightarrow{t^{\circ}} C_6H_{10} + KBr + H_2O$

Ответ: 1. $H_2, Ni, t^{\circ}, p$; 2. $Br_2, h\nu$; 3. $KOH (\text{спирт.}), t^{\circ}$.

д) 1. Дегидрохлорирование хлорциклогексана спиртовым раствором щелочи:

$C_6H_{11}Cl + KOH (\text{спирт.}) \xrightarrow{t^{\circ}} C_6H_{10} + KCl + H_2O$

2. Гидрирование циклогексена до циклогексана на катализаторе:

$C_6H_{10} + H_2 \xrightarrow{Ni, t^{\circ}} C_6H_{12}$

3. Каталитическое дегидрирование (ароматизация) циклогексана:

$C_6H_{12} \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} C_6H_6 + 3H_2$

Ответ: 1. $KOH (\text{спирт.}), t^{\circ}$; 2. $H_2, Ni, t^{\circ}$; 3. $Pt, t^{\circ}$.

е) 1. Получение метана гидролизом карбида алюминия:

$Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 3CH_4\uparrow + 4Al(OH)_3\downarrow$

2. Пиролиз метана для получения ацетилена:

$2CH_4 \xrightarrow{1500^{\circ}C} C_2H_2 + 3H_2$

3. Тримеризация ацетилена в бензол:

$3C_2H_2 \xrightarrow{C_{\text{акт.}}, t^{\circ}} C_6H_6$

Ответ: 1. $H_2O$; 2. $t^{\circ}=1500^{\circ}C$; 3. $C_{\text{акт.}}, t^{\circ}$.

ж) 1. Каталитическое дегидрирование циклогексана в бензол:

$C_6H_{12} \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} C_6H_6 + 3H_2$

2. Радикальное присоединение хлора к бензолу на свету с образованием гексахлорциклогексана (гексахлорана):

$C_6H_6 + 3Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_6Cl_6$

Ответ: 1. $Pt, t^{\circ}$; 2. $3Cl_2, h\nu$.

з) 1. Каталитическая дегидроциклизация гептана в толуол:

$CH_3(CH_2)_5CH_3 \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} C_6H_5CH_3 + 4H_2$

2. Радикальное хлорирование толуола в боковую цепь на свету (получение бензилхлорида):

$C_6H_5CH_3 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_5CH_2Cl + HCl$

3. Гидролиз хлорметилбензола (бензилхлорида) водным раствором щелочи:

$C_6H_5CH_2Cl + NaOH (\text{водн.}) \rightarrow C_6H_5CH_2OH + NaCl$

Ответ: 1. $Pt, t^{\circ}$; 2. $Cl_2, h\nu$; 3. $NaOH (\text{водн.})$.

и) 1. Бромирование толуола в ядро в присутствии катализатора (метильная группа - орто-, пара-ориентант):

$C_6H_5CH_3 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} p-BrC_6H_4CH_3 + HBr$ (пара-бромтолуол как основной продукт)

2. Окисление пара-бромтолуола до пара-бромбензойной кислоты:

$5(p-BrC_6H_4CH_3) + 6KMnO_4 + 9H_2SO_4 \rightarrow 5(p-BrC_6H_4COOH) + 3K_2SO_4 + 6MnSO_4 + 14H_2O$

3. Нейтрализация пара-бромбензойной кислоты гидроксидом натрия:

$p-BrC_6H_4COOH + NaOH \rightarrow p-BrC_6H_4COONa + H_2O$

Ответ: 1. $Br_2, FeBr_3$; 2. $KMnO_4, H_2SO_4$; 3. $NaOH$.

к) 1. Алкилирование бензола пропеном (реакция Фриделя-Крафтса) для получения кумола (изопропилбензола):

$C_6H_6 + CH_2=CH-CH_3 \xrightarrow{H_3PO_4, t^{\circ}} C_6H_5CH(CH_3)_2$

2. Окисление кумола до бензойной кислоты сильным окислителем в кислой среде:

$C_6H_5CH(CH_3)_2 \xrightarrow{KMnO_4, H_2SO_4, t^{\circ}} C_6H_5COOH$

3. Нитрование бензойной кислоты (карбоксильная группа - мета-ориентант):

$C_6H_5COOH + HNO_3 (\text{конц.}) \xrightarrow{H_2SO_4 (\text{конц.})} m-NO_2C_6H_4COOH + H_2O$

Ответ: 1. $CH_2=CH-CH_3, H_3PO_4, t^{\circ}$; 2. $KMnO_4, H_2SO_4, t^{\circ}$; 3. $HNO_3 (\text{конц.}), H_2SO_4 (\text{конц.})$.

л) 1. Ароматизация гексана в бензол:

$C_6H_{14} \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} C_6H_6 + 4H_2$

2. Нитрование бензола:

$C_6H_6 + HNO_3 (\text{конц.}) \xrightarrow{H_2SO_4 (\text{конц.})} C_6H_5NO_2 + H_2O$

3. Бромирование нитробензола (нитрогруппа - мета-ориентант):

$C_6H_5NO_2 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3, t^{\circ}} m-BrC_6H_4NO_2 + HBr$

Ответ: 1. $Pt, t^{\circ}$; 2. $HNO_3 (\text{конц.}), H_2SO_4 (\text{конц.})$; 3. $Br_2, FeBr_3, t^{\circ}$.

м) 1. Радикальное бромирование этилбензола в боковую цепь по бензильному атому углерода:

$C_6H_5CH_2CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_5CH(Br)CH_3 + HBr$

2. Дегидробромирование 1-бром-1-фенилэтана спиртовым раствором щелочи с образованием стирола:

$C_6H_5CH(Br)CH_3 + KOH (\text{спирт.}) \xrightarrow{t^{\circ}} C_6H_5CH=CH_2 + KBr + H_2O$

3. Жесткое окисление стирола с разрывом двойной связи до бензойной кислоты:

$C_6H_5CH=CH_2 \xrightarrow{KMnO_4, H_2SO_4, t^{\circ}} C_6H_5COOH$

Ответ: 1. $Br_2, h\nu$; 2. $KOH (\text{спирт.}), t^{\circ}$; 3. $KMnO_4, H_2SO_4, t^{\circ}$.