Номер 8, страница 48 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Укажите характерный тип реакций для бензола и метана.

1) обмена

2) присоединения

3) замещения

4) разложения

Решение

Для того чтобы определить характерный тип реакций для бензола и метана, необходимо рассмотреть строение и химические свойства каждого из этих веществ.

Метан ($CH_4$)

Метан является простейшим представителем класса алканов, или предельных углеводородов. В его молекуле все связи — одинарные $\sigma$-связи, которые обладают высокой прочностью. Атомы углерода в алканах находятся в состоянии $sp^3$-гибридизации. Из-за насыщенности связей для метана и других алканов невозможны реакции присоединения. Наиболее характерными для них являются реакции замещения, которые протекают по свободно-радикальному механизму. В ходе этих реакций происходит замена одного или нескольких атомов водорода на другие атомы или группы.

Примером такой реакции является галогенирование метана на свету:

$CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$

В этой реакции атом водорода в метане замещается на атом хлора.

Бензол ($C_6H_6$)

Бензол — это ароматический углеводород (арен). Его молекула представляет собой плоский шестичленный цикл из атомов углерода в состоянии $sp^2$-гибридизации. В бензольном кольце образуется единая сопряженная $\pi$-электронная система, которая обеспечивает высокую стабильность молекулы (ароматичность).

Из-за этой стабильности бензол, в отличие от непредельных углеводородов (алкенов), с трудом вступает в реакции присоединения, так как это привело бы к разрушению выгодной ароматической системы. Наиболее характерными для бензола являются реакции замещения, при которых атомы водорода, связанные с кольцом, замещаются на другие группы, а ароматическая система сохраняется. Эти реакции, как правило, протекают по механизму электрофильного замещения.

Примером реакции замещения для бензола является его бромирование в присутствии катализатора:

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

Здесь атом водорода в бензольном кольце замещается на атом брома.

Таким образом, и для метана, и для бензола наиболее характерным типом реакций является замещение, хотя механизмы этих реакций различны (радикальный для метана и электрофильный для бензола).

Рассмотрим предложенные варианты:

• 1) Реакции обмена — типичны для неорганических ионных соединений.
• 2) Реакции присоединения — типичны для соединений с кратными связями (алкенов, алкинов).
• 3) Реакции замещения — характерны как для алканов, так и для аренов.
• 4) Реакции разложения — происходят при сильном нагревании, но не являются основной характеристикой химических свойств этих классов.

Следовательно, общий характерный тип реакций для бензола и метана — это реакции замещения.

Ответ: 3