Задача: Из предложенного перечня выберите все вещества, с которыми реагируют ацетилен и пропилен.
Предложенные вещества:
- водород
- натрий
- хлороводород
- бром
- вода
Решение:
Для начала вспомним, что такое ацетилен и пропилен, и какие у них химические свойства.
Ацетилен — это алкин, его формула \(C_2H_2\). Он содержит тройную связь между атомами углерода.
Пропилен — это алкен, его формула \(C_3H_6\). Он содержит двойную связь между атомами углерода.
Оба этих вещества относятся к ненасыщенным углеводородам, что означает, что они способны вступать в реакции присоединения по месту кратных связей (двойной или тройной).
Рассмотрим каждое из предложенных веществ:
1. Водород (\(H_2\))
- Ацетилен реагирует с водородом (гидрирование) в присутствии катализатора (например, никеля или платины) с образованием сначала этилена, а затем этана. \[CH \equiv CH + H_2 \xrightarrow{Ni, Pt} CH_2 = CH_2\] \[CH_2 = CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni, Pt} CH_3 - CH_3\]
- Пропилен также реагирует с водородом (гидрирование) в присутствии катализатора с образованием пропана. \[CH_2 = CH - CH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni, Pt} CH_3 - CH_2 - CH_3\]
Таким образом, водород подходит.
2. Натрий (\(Na\))
- Ацетилен содержит кислые атомы водорода (связанные с углеродом при тройной связи), поэтому он может реагировать с активными металлами, такими как натрий, образуя ацетилениды. \[2CH \equiv CH + 2Na \rightarrow 2CH \equiv CNa + H_2\]
- Пропилен не содержит кислых атомов водорода и не реагирует с натрием.
Поскольку пропилен не реагирует с натрием, натрий не подходит.
3. Хлороводород (\(HCl\))
- Ацетилен реагирует с хлороводородом (гидрогалогенирование) с образованием винилхлорида, а затем 1,1-дихлорэтана. \[CH \equiv CH + HCl \rightarrow CH_2 = CHCl\] \[CH_2 = CHCl + HCl \rightarrow CH_3 - CHCl_2\]
- Пропилен также реагирует с хлороводородом (гидрогалогенирование) по правилу Марковникова с образованием 2-хлорпропана. \[CH_2 = CH - CH_3 + HCl \rightarrow CH_3 - CHCl - CH_3\]
Таким образом, хлороводород подходит.
4. Бром (\(Br_2\))
- Ацетилен реагирует с бромом (галогенирование) с обесцвечиванием бромной воды, образуя сначала 1,2-дибромэтен, а затем 1,1,2,2-тетрабромэтан. \[CH \equiv CH + Br_2 \rightarrow CHBr = CHBr\] \[CHBr = CHBr + Br_2 \rightarrow CHBr_2 - CHBr_2\]
- Пропилен также реагирует с бромом (галогенирование) с обесцвечиванием бромной воды, образуя 1,2-дибромпропан. \[CH_2 = CH - CH_3 + Br_2 \rightarrow CH_2Br - CHBr - CH_3\]
Таким образом, бром подходит.
5. Вода (\(H_2O\))
- Ацетилен реагирует с водой (гидратация, реакция Кучерова) в присутствии солей ртути (II) и серной кислоты с образованием ацетальдегида. \[CH \equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} CH_3 - CHO\]
- Пропилен также реагирует с водой (гидратация) в присутствии кислотного катализатора с образованием 2-пропанола (изопропилового спирта) по правилу Марковникова. \[CH_2 = CH - CH_3 + H_2O \xrightarrow{H^+} CH_3 - CH(OH) - CH_3\]
Таким образом, вода подходит.
Вывод: Вещества, с которыми реагируют и ацетилен, и пропилен, это:
- водород
- хлороводород
- бром
- вода