Вода реагирует с каждым веществом набора: а) этен, пропан, оксид кремния; в) бутен-1, бутан, пропин;...

Давайте рассмотрим реакции воды с веществами из предложенных наборов и укажем условия их протекания.

Набор а: этен, пропан, оксид кремния

1. Этен (C₂H₄)

   • Вода реагирует с этеном в реакции гидратации, образуя этанол. Реакция происходит в присутствии кислоты (например, H₂SO₄) как катализатора.
   • Уравнение реакции: [ C_2H_4 + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4} C_2H_5OH ]

2. Пропан (C₃H₈)

   • Пропан не реагирует с водой при обычных условиях, так как это алкан и не имеет двойной связи для реакций с водой.

3. Оксид кремния (SiO₂)

   • Оксид кремния не реагирует с водой при обычных условиях. Он является амфотерным соединением, но в водной среде не проявляет активность.

Набор б: оксид кремния(VI), этин, этен

1. Оксид кремния(VI) (SiO₂)

   • Как и в предыдущем наборе, реакция с водой не происходит.

2. Этин (C₂H₂)

   • Вода может реагировать с этином в реакциях гидратации с образованием этанола, но эта реакция требует высокой температуры и давления, а также присутствия кислоты (катализатора).
   • Уравнение реакции: [ C_2H_2 + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4, \Delta} C_2H_5OH ]

3. Этен (C₂H₄)

   • Указанная реакция уже описана выше.

Набор г: карбонат натрия, пропан, этин

1. Карбонат натрия (Na₂CO₃)

   • Вода реагирует с карбонатом натрия, образуя гидроксид натрия и углекислый газ.
   • Уравнение реакции: [ Na_2CO_3 + H_2O \rightarrow 2NaOH + CO_2 \uparrow ]

2. Пропан (C₃H₈)

   • Пропан, как было описано ранее, не реагирует с водой.

3. Этин (C₂H₂)

   • Как уже упоминалось, этин может реагировать с водой в условиях высокой температуры и давления с образованием этанола: [ C_2H_2 + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4, \Delta} C_2H_5OH ]

Итог

В итоге, из предложенных наборов реакции с водой происходят только с некоторыми веществами:

• Этен и этин при наличии кислоты и/или в определенных условиях.
• Карбонат натрия реагирует с водой, образуя гидроксид натрия и углекислый газ.
• Пропан и оксид кремния не ведут реакций с водой.

Вот реакции воды с веществами из указанных наборов:

а) Этен (C2H4): [ \text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{H^+} \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} ] (реакция гидратации этена с образованием этанола, условия: кислота в качестве катализатора)

Пропан (C3H8): Пропан не реагирует с водой при обычных условиях.

Оксид кремния (SiO2): Оксид кремния не реагирует с водой.

б) Оксид церия(VI) (CeO2): Не реагирует с водой.

Этин (C2H2): [ \text{C}_2\text{H}_2 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{H^+} \text{C}_2\text{H}_4\text{O} ] (реакция гидратации с образованием уксусной кислоты, условия: кислота в качестве катализатора)

Этен (C2H4): См. выше.

в) Бутен-1 (C4H8): [ \text{C}_4\text{H}_8 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{H^+} \text{C}_4\text{H}_9\text{OH} ] (реакция гидратации, условия: кислота в качестве катализатора)

Бутан (C4H10): Бутан не реагирует с водой при обычных условиях.

Пропин (C3H4): [ \text{C}_3\text{H}_4 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{H^+} \text{C}_3\text{H}_6\text{O} ] (реакция гидратации с образованием соответствующего спирта, условия: кислота в качестве катализатора)

г) Карбонат натрия (Na2CO3): [ \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{2Na}^+ + \text{HCO}_3^- ] (реакция растворения, условия: обычные)

Пропан (C3H8): Пропан не реагирует с водой при обычных условиях.

Этин (C2H2): См. выше.

В итоге, вода активно реагирует только с некоторыми углеводородами в условиях гидратации.

Чтобы ответить на вопрос, разберем каждый набор веществ и рассмотрим, реагирует ли вода с каждым веществом набора. Если реакция возможна, запишем уравнения реакций и укажем условия их протекания.

Набор а) Этен, пропан, оксид кремния

1. Этен (C₂H₄):
   Этен реагирует с водой в реакции гидратации, которая протекает в присутствии катализатора (обычно это концентрированная серная кислота или кислоты Льюиса, например, H₃PO₄, на поверхности пористого материала) при нагревании.
   Уравнение реакции:
   [ \text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+, \text{t}} \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} ]
   Продуктом является этанол.

2. Пропан (C₃H₈):
   Пропан — насыщенный углеводород (алкан), который химически инертен к воде в обычных условиях. Прямой реакции с водой не происходит.

3. Оксид кремния (SiO₂):
   Оксид кремния не взаимодействует с водой при обычных условиях. Однако при высокой температуре он может реагировать с водой в присутствии щелочей или в составе сложных процессов (например, в природе), но таких реакций в школьной химии обычно не рассматривают.

Вывод по набору а: Вода реагирует только с этеном.

Набор в) Бутен-1, бутан, пропин

1. Бутен-1 (C₄H₈):
   Бутен-1, как и этен, вступает в реакцию гидратации в присутствии катализатора (например, H₃PO₄ на пористой поверхности) при нагревании.
   Уравнение реакции:
   [ \text{CH}_2=\text{CHCH}_2\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+, \text{t}} \text{CH}_3\text{CH(OH)CH}_2\text{CH}_3 ]
   Продуктом является бутанол-2.

2. Бутан (C₄H₁₀):
   Бутан, как и пропан (алкан), не взаимодействует с водой в обычных условиях. Реакция невозможна.

3. Пропин (C₃H₄):
   Пропин (алкин) реагирует с водой в реакции гидратации, протекающей в присутствии катализаторов (Hg²⁺ и H⁺). Реакция сопровождается образованием нестабильного енола, который затем превращается в кетон (таутомеризация).
   Уравнение реакции:
   [ \text{CH}\equiv\text{CCH}_3 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{Hg}^2^+, \text{H}^+} \text{CH}_3\text{COCH}_3 ]
   Продуктом является ацетон (пропанон).

Вывод по набору в: Вода реагирует с бутеном-1 и пропином, но не с бутаном.

Набор б) Оксид серы (VI), этин, этен

1. Оксид серы (VI) (SO₃):
   Оксид серы (VI) энергично реагирует с водой, образуя серную кислоту.
   Уравнение реакции:
   [ \text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 ]

2. Этин (C₂H₂):
   Этин реагирует с водой в реакции гидратации, как и пропин, в присутствии катализаторов (Hg²⁺ и H⁺). Образуется енол, который таутомеризуется в кетон (в данном случае ацетальдегид).
   Уравнение реакции:
   [ \text{CH}\equiv\text{CH} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{Hg}^2^+, \text{H}^+} \text{CH}_3\text{CHO} ]
   Продуктом является ацетальдегид.

3. Этен (C₂H₄):
   Реакция описана в наборе (а).

Вывод по набору б: Вода реагирует со всеми веществами набора.

Набор г) Карбонат натрия, пропан, этин

1. Карбонат натрия (Na₂CO₃):
   Карбонат натрия реагирует с водой, гидратируясь и диссоциируя на ионы.
   Уравнение реакции:
   [ \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Na}^+ + \text{CO}_3^{2-} ]

2. Пропан (C₃H₈):
   Пропан, как и в предыдущих наборах, не реагирует с водой.

3. Этин (C₂H₂):
   Реакция описана в наборе (б).

Вывод по набору г: Вода реагирует с карбонатом натрия и этином, но не с пропаном.

Итог:

• Набор а): Реакция только с этеном.
• Набор в): Реакция с бутеном-1 и пропином.
• Набор б): Реакция со всеми веществами.
• Набор г): Реакция с карбонатом натрия и этином.