Номер 5, страница 42 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. Бензол взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) $C_2H_5OH$ и $Cl_2$

2) $HNO_3$ и $HBr$

3) $H_2O$ и $O_2$

4) $O_2$ и $HNO_3$

Решение

Для того чтобы определить, с какими из предложенных пар веществ будет взаимодействовать бензол ($C_6H_6$), необходимо проанализировать его химические свойства. Бензол является простейшим ароматическим углеводородом, для которого характерны реакции электрофильного замещения (нитрование, галогенирование, сульфирование, алкилирование), горение, а также реакции присоединения, протекающие в жестких условиях (высокое давление, температура, УФ-облучение). Рассмoтрим каждую пару веществ.

1) $C_2H_5OH$ и $Cl_2$

Бензол не реагирует с этанолом ($C_2H_5OH$) в обычных условиях. Взаимодействие с хлором ($Cl_2$) возможно. В присутствии катализатора (например, $FeCl_3$) протекает реакция электрофильного замещения с образованием хлорбензола: $C_6H_6 + Cl_2 \xrightarrow{FeCl_3} C_6H_5Cl + HCl$. Так как реакция с этанолом не идет, данный вариант ответа является неверным.

2) $HNO_3$ и $HBr$

Бензол вступает в реакцию нитрования с азотной кислотой ($HNO_3$) в присутствии концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$) в качестве катализатора и водоотнимающего агента. Продуктом реакции является нитробензол: $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4, t} C_6H_5NO_2 + H_2O$. Однако бензол, в отличие от алкенов, не реагирует с бромоводородом ($HBr$), так как ароматическая система устойчива и не склонна к реакциям присоединения галогеноводородов. Следовательно, этот вариант неверен.

3) $H_2O$ и $O_2$

Бензол практически нерастворим в воде ($H_2O$) и химически с ней не взаимодействует. С кислородом ($O_2$) бензол вступает в реакцию горения, как и все углеводороды, образуя углекислый газ и воду: $2C_6H_6 + 15O_2 \xrightarrow{t} 12CO_2 + 6H_2O$. Поскольку реакция с водой не происходит, данный вариант ответа не подходит.

4) $O_2$ и $HNO_3$

Как было установлено ранее, бензол реагирует с обоими веществами из этой пары. С кислородом ($O_2$) он вступает в реакцию полного окисления (горения), а с азотной кислотой ($HNO_3$) в присутствии серной кислоты — в реакцию нитрования. Поскольку бензол взаимодействует с каждым из этих двух веществ, данный вариант ответа является правильным.

Ответ: 4.