Номер 385, страница 91 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

385. Напишите уравнения реакций нитрования и гидрирования бензола. Укажите условия их протекания.

Нитрование бензола

Нитрование бензола — это реакция электрофильного замещения, в ходе которой атом водорода в бензольном кольце замещается на нитрогруппу (—$NO_2$). Реакция протекает при действии на бензол нитрующей смеси — смеси концентрированных азотной ($HNO_3$) и серной ($H_2SO_4$) кислот при нагревании.

Серная кислота в этой реакции выполняет роль катализатора и водоотнимающего средства, способствуя образованию активной частицы — катиона нитрония $NO_2^+$.

Уравнение реакции:

$C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4 (\text{конц.}),~50-60^\circ C} C_6H_5NO_2 + H_2O$

Продуктами реакции являются нитробензол ($C_6H_5NO_2$) и вода ($H_2O$).

Условия протекания: наличие катализатора — концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$), и нагревание до температуры 50–60°C.

Ответ: Уравнение реакции нитрования бензола: $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4, t} C_6H_5NO_2 + H_2O$. Условия: катализатор — концентрированная серная кислота, нагревание.

Гидрирование бензола

Гидрирование бензола — это реакция присоединения водорода ($H_2$) к бензольному кольцу, в результате которой происходит разрушение ароматической системы и образование циклогексана ($C_6H_{12}$). Эта реакция относится к реакциям каталитического гидрирования.

Для разрушения прочного ароматического кольца бензола требуются жёсткие условия.

Уравнение реакции:

$C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{\text{Ni},~150-200^\circ C,~p} C_6H_{12}$

Продуктом реакции является циклогексан.

Условия протекания: наличие металлического катализатора (например, никель (Ni), платина (Pt) или палладий (Pd)), высокая температура (например, 150–200°C для Ni) и высокое давление (p).

Ответ: Уравнение реакции гидрирования бензола: $C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{\text{кат.}, p, t} C_6H_{12}$. Условия: катализатор (Ni, Pt, Pd), высокая температура и высокое давление.