Решение: Взаимодействие с NaOH и Na

Задача: Из предложенного перечня выберите вещества, каждое из которых будет взаимодействовать и с гидроксидом натрия, и с натрием.

Предложенные варианты:

1. фенол
2. пропионовая кислота
3. метанол
4. диэтиловый эфир
5. толуол

Решение:

Для решения этой задачи необходимо рассмотреть химические свойства каждого из предложенных веществ и определить, какие из них реагируют как с гидроксидом натрия (\( \text{NaOH} \)), так и с металлическим натрием (\( \text{Na} \)).

Общие принципы:

• Взаимодействие с натрием (\( \text{Na} \)): Натрий – активный металл. Он реагирует с веществами, содержащими подвижный атом водорода (например, в гидроксильной группе спиртов, фенолов, карбоновых кислот). В результате реакции выделяется водород.
• Взаимодействие с гидроксидом натрия (\( \text{NaOH} \)): Гидроксид натрия – сильное основание. Он реагирует с кислотами (как неорганическими, так и органическими), а также с веществами, проявляющими кислотные свойства, достаточные для реакции с сильным основанием (например, фенолы).

Рассмотрим каждый вариант:

1. Фенол (\( \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} \))

• С натрием (\( \text{Na} \)): Реагирует. Фенол проявляет слабые кислотные свойства, и водород гидроксильной группы достаточно подвижен для реакции с активными металлами. \[ 2\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + 2\text{Na} \rightarrow 2\text{C}_6\text{H}_5\text{ONa} + \text{H}_2\uparrow \] (Образуется фенолят натрия и водород)
• С гидроксидом натрия (\( \text{NaOH} \)): Реагирует. Фенол является слабой кислотой (слабее угольной, но сильнее воды) и реагирует с сильными основаниями. \[ \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{ONa} + \text{H}_2\text{O} \] (Образуется фенолят натрия и вода)
• Вывод: Фенол взаимодействует и с натрием, и с гидроксидом натрия.

2. Пропионовая кислота (\( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} \))

• С натрием (\( \text{Na} \)): Реагирует. Карбоновые кислоты являются кислотами и содержат подвижный атом водорода в карбоксильной группе. \[ 2\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} + 2\text{Na} \rightarrow 2\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COONa} + \text{H}_2\uparrow \] (Образуется пропионат натрия и водород)
• С гидроксидом натрия (\( \text{NaOH} \)): Реагирует. Карбоновые кислоты – это органические кислоты, которые реагируют с основаниями с образованием соли и воды (реакция нейтрализации). \[ \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} \] (Образуется пропионат натрия и вода)
• Вывод: Пропионовая кислота взаимодействует и с натрием, и с гидроксидом натрия.

3. Метанол (\( \text{CH}_3\text{OH} \))

• С натрием (\( \text{Na} \)): Реагирует. Метанол – спирт, содержащий подвижный атом водорода в гидроксильной группе. \[ 2\text{CH}_3\text{OH} + 2\text{Na} \rightarrow 2\text{CH}_3\text{ONa} + \text{H}_2\uparrow \] (Образуется метилат натрия и водород)
• С гидроксидом натрия (\( \text{NaOH} \)): Не реагирует. Спирты являются очень слабыми кислотами (слабее воды) и не реагируют с сильными основаниями, такими как гидроксид натрия.
• Вывод: Метанол взаимодействует с натрием, но не с гидроксидом натрия.

4. Диэтиловый эфир (\( \text{C}_2\text{H}_5-\text{O}-\text{C}_2\text{H}_5 \))

• С натрием (\( \text{Na} \)): Не реагирует. Эфиры не содержат подвижных атомов водорода.
• С гидроксидом натрия (\( \text{NaOH} \)): Не реагирует. Эфиры являются химически инертными соединениями и не реагируют с основаниями.
• Вывод: Диэтиловый эфир не взаимодействует ни с натрием, ни с гидроксидом натрия.

5. Толуол (\( \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \))

• С натрием (\( \text{Na} \)): Не реагирует. Толуол – углеводород, не содержит подвижных атомов водорода.
• С гидроксидом натрия (\( \text{NaOH} \)): Не реагирует. Толуол – углеводород, не проявляет кислотных свойств и не реагирует с основаниями.
• Вывод: Толуол не взаимодействует ни с натрием, ни с гидроксидом натрия.

Окончательный выбор:

• Фенол
• Пропионовая кислота

Ответ:

Фенол, пропионовая кислота.