Взаимодействие этанола и глицерина: решение задачи

Задача: Из предложенного перечня выберите все вещества, с которыми взаимодействует и этанол, и глицерин.

Предложенные варианты:

1. натрий
2. хлороводород
3. бромная вода
4. гидроксид меди(II)
5. азотная кислота

Решение:

Для решения этой задачи необходимо рассмотреть химические свойства этанола и глицерина и определить, с какими из предложенных веществ они оба вступают в реакцию.

1. Этанол (этиловый спирт), \( \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \)

Этанол относится к одноатомным спиртам. Для него характерны следующие реакции:

• Взаимодействие с активными металлами (например, натрием) с выделением водорода.
• Взаимодействие с галогеноводородами (например, хлороводородом) с образованием галогеналканов и воды.
• Окисление (например, горение, окисление сильными окислителями).

2. Глицерин (пропан-1,2,3-триол), \( \text{CH}_2\text{OH}-\text{CHOH}-\text{CH}_2\text{OH} \)

Глицерин относится к многоатомным спиртам. Для него характерны следующие реакции:

• Взаимодействие с активными металлами (например, натрием) с выделением водорода.
• Взаимодействие с галогеноводородами (например, хлороводородом) с образованием галогенпроизводных и воды.
• Качественная реакция на многоатомные спирты – взаимодействие со свежеосажденным гидроксидом меди(II) с образованием ярко-синего раствора глицерата меди(II).
• Взаимодействие с азотной кислотой (нитрование) с образованием нитроглицерина.

Теперь рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1. Натрий (\( \text{Na} \))

• Этанол + Натрий: Реагирует. Спирты проявляют слабые кислотные свойства, реагируя с активными металлами с образованием алкоголятов и водорода. \[ 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{Na} \rightarrow 2\text{C}_2\text{H}_5\text{ONa} + \text{H}_2\uparrow \]
• Глицерин + Натрий: Реагирует. Глицерин также реагирует с натрием, образуя глицераты и водород. \[ 2\text{CH}_2\text{OH}-\text{CHOH}-\text{CH}_2\text{OH} + 6\text{Na} \rightarrow 2\text{CH}_2\text{ONa}-\text{CHONa}-\text{CH}_2\text{ONa} + 3\text{H}_2\uparrow \]
• Вывод: Натрий взаимодействует и с этанолом, и с глицерином.

2. Хлороводород (\( \text{HCl} \))

• Этанол + Хлороводород: Реагирует. Спирты реагируют с галогеноводородами с образованием галогеналканов. \[ \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + \text{HCl} \xrightarrow{\text{t}} \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{H}_2\text{O} \]
• Глицерин + Хлороводород: Реагирует. Глицерин также реагирует с хлороводородом, образуя хлорпроизводные. \[ \text{CH}_2\text{OH}-\text{CHOH}-\text{CH}_2\text{OH} + 3\text{HCl} \xrightarrow{\text{t}} \text{CH}_2\text{Cl}-\text{CHCl}-\text{CH}_2\text{Cl} + 3\text{H}_2\text{O} \]
• Вывод: Хлороводород взаимодействует и с этанолом, и с глицерином.

3. Бромная вода (\( \text{Br}_2\text{(aq)} \))

• Этанол + Бромная вода: Не реагирует в обычных условиях. Этанол не содержит кратных связей или других функциональных групп, которые могли бы реагировать с бромной водой (например, окисляться до карбоновых кислот, но это требует более сильных окислителей или специфических условий).
• Глицерин + Бромная вода: Не реагирует в обычных условиях. Глицерин также не содержит кратных связей и не является легко окисляемым веществом для бромной воды.
• Вывод: Бромная вода не взаимодействует ни с этанолом, ни с глицерином.

4. Гидроксид меди(II) (\( \text{Cu(OH)}_2 \))

• Этанол + Гидроксид меди(II): Не реагирует. Одноатомные спирты не реагируют со свежеосажденным гидроксидом меди(II).
• Глицерин + Гидроксид меди(II): Реагирует. Это качественная реакция на многоатомные спирты, содержащие две и более гидроксильные группы у соседних атомов углерода. Образуется ярко-синий раствор глицерата меди(II). \[ 2\text{CH}_2\text{OH}-\text{CHOH}-\text{CH}_2\text{OH} + \text{Cu(OH)}_2 \rightarrow (\text{CH}_2\text{O}-\text{CHO}-\text{CH}_2\text{OH})_2\text{Cu} + 2\text{H}_2\text{O} \]
• Вывод: Гидроксид меди(II) взаимодействует только с глицерином, но не с этанолом.

5. Азотная кислота (\( \text{HNO}_3 \))

• Этанол + Азотная кислота: Реагирует. Спирты могут реагировать с азотной кислотой с образованием сложных эфиров (нитратов) или окисляться. \[ \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{C}_2\text{H}_5\text{ONO}_2 + \text{H}_2\text{O} \] (Образование этилнитрата)
• Глицерин + Азотная кислота: Реагирует. Глицерин реагирует с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты (нитрующая смесь) с образованием тринитроглицерина (нитроглицерина). \[ \text{CH}_2\text{OH}-\text{CHOH}-\text{CH}_2\text{OH} + 3\text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4\text{(конц.)}} \text{CH}_2\text{ONO}_2-\text{CHONO}_2-\text{CH}_2\text{ONO}_2 + 3\text{H}_2\text{O} \]
• Вывод: Азотная кислота взаимодействует и с этанолом, и с глицерином.

Окончательный выбор:

• Натрий
• Хлороводород
• Азотная кислота

Ответ:

Натрий, хлороводород, азотная кислота.