С какими из перечисленных веществ реагирует метан и при каких условиях? 1) бром; 2) азотная кислота; 3) бромоводород; . 4) озон; 5) хлор.
А - температура, давление; B - катализатор;С - свет.

Напишите уравнения реакций.

Метан (CH₄) — химически инертный углеводород, который проявляет низкую реакционную способность. Для его вступления в реакции обычно требуются специфические условия, такие как высокая температура, наличие света или катализаторов. Рассмотрим взаимодействие метана с каждым из указанных веществ и условия, при которых эти реакции возможны.

1) Реакция метана с бромом (Br₂)

Метан реагирует с бромом в условиях облучения ультрафиолетовым светом (обозначение — hν), что инициирует реакцию радикального замещения.

Уравнение реакции:

В ходе реакции образуется бромметан (CH₃Br) и бромоводород (HBr). Свет (условие С) необходим для разрыва связи в молекуле брома, что запускает цепную радикальную реакцию.

2) Реакция метана с азотной кислотой (HNO₃)

Метан может реагировать с азотной кислотой, но для этого требуется высокая температура (условие А). В этом случае происходит нитрование, и образуется нитрометан (CH₃NO₂) и вода.

Уравнение реакции:

Однако эта реакция не так часто используется в лабораторной практике из-за жестких условий и низкого выхода продукта.

3) Реакция метана с бромоводородом (HBr)

Метан не вступает в реакцию с бромоводородом. Это связано с тем, что у метана отсутствуют условия для замещения атомов водорода без радикального механизма, а бромоводород не способен инициировать такую реакцию. Таким образом, HBr не реагирует с метаном ни при обычных условиях, ни при повышенной температуре или свете.

4) Реакция метана с озоном (O₃)

Метан может окисляться озоном при наличии высокой температуры или под воздействием катализатора. В результате реакции образуется метанол (CH₃OH), а также побочные продукты, такие как формальдегид (CH₂O) и другие кислородсодержащие соединения.

Примерное уравнение реакции:

Однако данная реакция не является простой и требует строго контролируемых условий, часто с применением катализаторов (условие B).

5) Реакция метана с хлором (Cl₂)

Метан активно вступает в реакцию с хлором при облучении ультрафиолетовым светом (условие С). Это также реакция радикального замещения, аналогичная реакции с бромом, при которой атомы водорода последовательно замещаются атомами хлора.

Примерное уравнение реакции при одноэтапном замещении:

Если реакцию продолжить, можно получить дихлорметан (CH₂Cl₂), трихлорметан (CHCl₃) и тетрахлорметан (CCl₄).

Итого:

• С бромом (Br₂): реагирует при свете (С), образуются CH₃Br и HBr.
• С азотной кислотой (HNO₃): реагирует при высокой температуре (А), образуется CH₃NO₂ и H₂O.
• С бромоводородом (HBr): не реагирует.
• С озоном (O₃): реагирует при катализаторе и высокой температуре (B и A), образуется CH₃OH.
• С хлором (Cl₂): реагирует при свете (С), образуются CH₃Cl и HCl (или другие продукты при многократном замещении).

Эти реакции иллюстрируют основные случаи взаимодействия метана с разными веществами и подчеркивают необходимость специфических условий для таких процессов.