Этен (C₂H₄) и этан (C₂H₆) являются углеводородами, но они имеют разные химические свойства из-за различий в своей структуре. Этен является алкеном с одной двойной связью между углеродными атомами, в то время как этан является алканом с только одинарными связями между углеродными атомами. Эти структурные различия приводят к различной реактивности этих соединений.
Рассмотрим реакционную способность этена и этана с предложенными веществами:
a. Водород (H₂):
Этен может реагировать с водородом в присутствии катализатора (например, никеля, платины или палладия) в процессе, называемом гидрированием, чтобы образовать этан:
[ \text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2 \xrightarrow{\text{катализатор}} \text{C}_2\text{H}_6 ]
Этан, уже насыщенный углеводород, не будет реагировать с водородом в стандартных условиях.
b. Хлор (Cl₂):
Этен может реагировать с хлором в реакции электрофильного присоединения, приводящей к образованию 1,2-дихлорэтана:
[ \text{C}_2\text{H}_4 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{ClCH}_2\text{CH}_2\text{Cl} ]
Этан также может реагировать с хлором, но процесс будет другим — это свободнорадикальное замещение, приводящее к хлорированным производным этана (например, хлорметан, дихлорметан и т.д.):
[ \text{C}_2\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{\text{hv}} \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl} ]
c. Вода (H₂O):
Этен может реагировать с водой в присутствии кислоты (например, H₂SO₄) в процессе гидратации, образуя этанол:
[ \text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} ]
Этан не реагирует с водой при стандартных условиях, так как он насыщенный углеводород.
d. Кислород (O₂):
Оба этен и этан могут реагировать с кислородом в реакции горения, образуя углекислый газ и воду:
[ \text{C}_2\text{H}_4 + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} ]
[ \text{C}_2\text{H}_6 + \frac{7}{2}\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O} ]
Таким образом, этен может реагировать с водородом, хлором и водой в реакциях, которые этан не способен выполнять при стандартных условиях. Правильные ответы: a (водород) и c (вода).