Номер 7, страница 46 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. Нитробензол образуется при взаимодействии бензола

1) с нитратом натрия

2) с нитроэтаном

3) с оксидом азота(IV)

4) с азотной кислотой

Нитрование бензола, приводящее к образованию нитробензола ($C_6H_5NO_2$), является классическим примером реакции электрофильного ароматического замещения. В этой реакции атом водорода в бензольном кольце замещается на нитрогруппу ($-NO_2$). Для осуществления такой реакции необходим сильный электрофил — катион нитрония ($NO_2^+$). Рассмотрим предложенные варианты.

1) с нитратом натрия
Нитрат натрия ($NaNO_3$) — это ионное соединение, соль сильной кислоты и сильного основания. Он не является источником катиона нитрония и не вступает в реакцию нитрования с бензолом в обычных условиях.

2) с нитроэтаном
Нитроэтан ($C_2H_5NO_2$) — это нитросоединение, а не нитрующий агент для ароматических систем. Реакция между бензолом и нитроэтаном с образованием нитробензола не протекает.

3) с оксидом азота(IV)
Оксид азота(IV) ($NO_2$) в некоторых условиях может выступать в качестве нитрующего агента, однако эта реакция не является типичной и эффективной для получения нитробензола. Стандартный метод использует другие реагенты.

4) с азотной кислотой
Это правильный ответ. Нитрование бензола проводят действием нитрующей смеси, которая представляет собой смесь концентрированных азотной ($HNO_3$) и серной ($H_2SO_4$) кислот. Серная кислота выступает в роли катализатора: она протонирует молекулу азотной кислоты, что облегчает отщепление молекулы воды и образование высокореакционного катиона нитрония $NO_2^+$.
Процесс можно описать уравнениями:
$HNO_3 + 2H_2SO_4 \rightleftharpoons NO_2^+ + H_3O^+ + 2HSO_4^-$
$C_6H_6 + NO_2^+ \rightarrow C_6H_5NO_2 + H^+$
Суммарное уравнение реакции:
$C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4, t} C_6H_5NO_2 + H_2O$
Таким образом, нитробензол образуется при взаимодействии бензола с азотной кислотой (в присутствии серной кислоты).

Ответ: 4