Номер 3, страница 258 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

3. Как можно получить анилин, используя в качестве исходного вещества бензол?

Напишите уравнения соответствующих реакций.

$C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4, t} C_6H_5NO_2 + H_2O$

$C_6H_5NO_2 + 3Fe + 6HCl \rightarrow C_6H_5NH_2 + 3FeCl_2 + 2H_2O$

Решение

Получение анилина из бензола является двухстадийным процессом, включающим реакции нитрования и последующего восстановления.

Этап 1: Нитрование бензола

На первой стадии бензол ($C_6H_6$) вступает в реакцию электрофильного замещения с нитрующей смесью (смесь концентрированных азотной и серной кислот). Реакция протекает при нагревании (обычно 50-60°C). Серная кислота играет роль катализатора и водоотнимающего агента, способствуя образованию активной частицы — иона нитрония $NO_2^+$. В результате реакции образуется нитробензол ($C_6H_5NO_2$).

Уравнение реакции:

$C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4, t} C_6H_5NO_2 + H_2O$

Этап 2: Восстановление нитробензола (Реакция Зинина)

На второй стадии проводят восстановление нитрогруппы ($-NO_2$) в нитробензоле до аминогруппы ($-NH_2$). Эта реакция носит имя русского химика Н. Н. Зинина. В качестве восстановителя, как правило, используют металлы (железо, олово, цинк) в кислой среде (например, в соляной кислоте $HCl$). В ходе реакции металла с кислотой образуется атомарный водород $[H]$, который и является восстанавливающим агентом.

Уравнение реакции:

$C_6H_5NO_2 + 6[H] \xrightarrow{Fe, HCl} C_6H_5NH_2 + 2H_2O$

Таким образом, из бензола через промежуточный продукт нитробензол получают целевой продукт — анилин.

Ответ:

Анилин можно получить из бензола в две стадии по следующим уравнениям реакций:

1. Нитрование бензола: $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O$

2. Восстановление нитробензола: $C_6H_5NO_2 + 6[H] \xrightarrow{Fe, H^+} C_6H_5NH_2 + 2H_2O$