Номер 10, страница 123 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Формулы веществ X и Y в схеме превращений

$\text{CO}_2 \xrightarrow{+\text{X}} \text{C}_2\text{H}_6 \xrightarrow{+\text{Y}} \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl}$

соответственно

1) $O_2$ и $HCl$

2) $O_2$ и $Cl_2$

3) $H_2O$ и $Cl_2$

4) $H_2O$ и $HCl$

Решение

Для определения веществ X и Y необходимо последовательно проанализировать каждое превращение в предложенной химической схеме: $CO_2 \xrightarrow{+X} C_2H_6 \xrightarrow{+Y} C_2H_5Cl$.

1. Определение вещества X в превращении $CO_2 \xrightarrow{+X} C_2H_6$

Первый этап — это получение этана ($C_2H_6$) из диоксида углерода ($CO_2$). Сравнивая формулы исходного вещества и продукта, мы видим, что в составе этана есть атомы водорода, которых нет в диоксиде углерода. Это означает, что вещество X, добавляемое к $CO_2$, должно содержать атомы водорода.

Рассмотрим предложенные варианты для вещества X: кислород ($O_2$) и вода ($H_2O$).

Кислород ($O_2$) не содержит водорода, поэтому он не может быть реагентом X. Таким образом, варианты 1 и 2, где X это $O_2$, являются неверными.

Вода ($H_2O$) содержит водород, следовательно, она может быть веществом X. Это оставляет нам для рассмотрения варианты 3 и 4. Превращение $CO_2$ в $C_2H_6$ является реакцией восстановления, и хотя это сложный многостадийный процесс (например, электрохимическое восстановление $CO_2$ в водной среде), вода является необходимым источником протонов и водорода для синтеза углеводорода.

2. Определение вещества Y в превращении $C_2H_6 \xrightarrow{+Y} C_2H_5Cl$

Второй этап — получение хлорэтана ($C_2H_5Cl$) из этана ($C_2H_6$). Это классическая реакция замещения в ряду алканов, а именно — галогенирование. В ходе этой реакции один из атомов водорода в молекуле этана замещается на атом хлора.

Такая реакция осуществляется при взаимодействии этана с молекулярным хлором ($Cl_2$) при УФ-облучении или нагревании. Уравнение реакции выглядит следующим образом: $C_2H_6 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu \text{ или } t^\circ} C_2H_5Cl + HCl$

Следовательно, вещество Y — это хлор ($Cl_2$). Другой возможный вариант, хлороводород ($HCl$), не вступает в реакцию замещения с алканами в данных условиях. Таким образом, из оставшихся вариантов (3 и 4) нам подходит тот, где Y — это $Cl_2$.

Общий вывод

Сопоставив выводы из обоих этапов, мы приходим к заключению:

• Вещество X — это вода ($H_2O$).
• Вещество Y — это хлор ($Cl_2$).

Ответ: 3