Задача 1. С каким из перечисленных веществ: азотная кислота, бром, вода, водород, гидроксид натрия — будет реагировать бензол? Напишите уравнения реакций, укажите условия их осуществления, составьте названия исходных веществ и продуктов реакций.
Задача 2. Массовая доля углерода в углеводороде равна 82,7%, а его относительная плотность по воздуху — 2. Выведите молекулярную формулу вещества.

Задача 1

Бензол (\mathrm{C_6H_6}) из предложенных веществ реагирует с:

• азотной кислотой;

• бромом;

• водородом.

С водой и гидроксидом натрия бензол в обычных условиях не реагирует.

1. Реакция с азотной кислотой — нитрование бензола

[
\mathrm{C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow[\ 50-60^\circ C\ ]{конц.\ H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O}
]

Исходные вещества: бензол, азотная кислота.
Продукты реакции: нитробензол, вода.

Условия: концентрированная серная кислота как катализатор, нагревание до (50\text{–}60^\circ\mathrm{C}).

2. Реакция с бромом — бромирование бензола

[
\mathrm{C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr}
]

Исходные вещества: бензол, бром.
Продукты реакции: бромбензол, бромоводород.

Условия: катализатор — бромид железа(III) (\mathrm{FeBr_3}). Иногда используют железные стружки, из которых в ходе реакции образуется (\mathrm{FeBr_3}).

3. Реакция с водородом — гидрирование бензола

[
\mathrm{C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow[\ p,\ t^\circ\ ]{Ni} C_6H_{12}}
]

Исходные вещества: бензол, водород.
Продукт реакции: циклогексан.

Условия: нагревание, повышенное давление, катализатор — никель, платина или палладий.

С водой (\mathrm{H_2O}) и гидроксидом натрия (\mathrm{NaOH}) бензол не взаимодействует, так как не проявляет кислотных или основных свойств, достаточных для реакции с щёлочью, и практически не вступает в реакцию с водой.

Задача 2

Пусть формула углеводорода имеет вид:

[
\mathrm{C_xH_y}
]

Относительная плотность вещества по воздуху равна 2:

[
D_{\text{по воздуху}}=\frac{M_{\text{вещества}}}{M_{\text{воздуха}}}
]

Средняя молярная масса воздуха равна (29\ \mathrm{г/моль}). Тогда:

[
M_{\text{вещества}}=2 \cdot 29=58\ \mathrm{г/моль}
]

Массовая доля углерода равна (82{,}7%), или (0{,}827):

[
\omega(\mathrm{C})=\frac{12x}{58}=0{,}827
]

[
12x=58\cdot0{,}827\approx48
]

[
x=\frac{48}{12}=4
]

Следовательно, в молекуле содержится 4 атома углерода. Масса углерода:

[
4\cdot12=48
]

На водород остаётся:

[
58-48=10
]

Значит, число атомов водорода равно 10.

[
\boxed{\mathrm{C_4H_{10}}}
]

Молекулярная формула вещества — (\mathrm{C_4H_{10}}), бутан.