Номер 1, страница 213 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

1. Объясните смысл терминов «крекинг», «пиролиз» и «риформинг».

«крекинг»

Крекинг (от англ. crack – расщеплять) – это процесс высокотемпературной переработки нефти и ее фракций с целью получения, как правило, продуктов с меньшей молекулярной массой. Основная задача крекинга – увеличение выхода светлых нефтепродуктов, в первую очередь автомобильного бензина, а также получение непредельных углеводородов, служащих сырьем для химической промышленности.

В основе процесса лежит расщепление (разрыв) углерод-углеродных связей ($C-C$) в крупных молекулах углеводородов под действием высокой температуры и/или катализаторов.

Различают два основных вида крекинга:

• Термический крекинг: проводится при высоких температурах (470–550 °C) и давлении. В результате получаются бензины с невысоким октановым числом.
• Каталитический крекинг: проводится при более низкой температуре (450–520 °C), но в присутствии катализаторов (обычно алюмосиликатов). Этот процесс позволяет получать высококачественные бензины с высоким октановым числом, так как наряду с расщеплением происходят реакции изомеризации.

Пример реакции крекинга алкана с длинной цепью (гексадекан) на алкан и алкен с более короткими цепями (октан и октен):
$C_{16}H_{34} \xrightarrow{t, p \text{ или кат.}} C_8H_{18} + C_8H_{16}$

Ответ: Крекинг – это процесс расщепления крупных молекул углеводородов (содержащихся в нефти) на более мелкие молекулы при высокой температуре и/или с использованием катализаторов для получения бензина и другого ценного химического сырья.

«пиролиз»

Пиролиз (от др.-греч. πῦρ – огонь, жар и λύσις – разложение, распад) – это термическое разложение органических (и некоторых неорганических) соединений при высоких температурах в бескислородной среде. Пиролиз является разновидностью термического крекинга, но протекающего в более жестких условиях.

Основное отличие пиролиза от классического крекинга заключается в более высокой температуре процесса (700–1000 °C) и цели процесса. Если главная цель крекинга – получение моторных топлив, то цель пиролиза – получение низкомолекулярных непредельных углеводородов (олефинов), таких как этилен ($C_2H_4$) и пропилен ($C_3H_6$), которые являются важнейшим сырьем для производства полимеров (полиэтилена, полипропилена). Побочными продуктами пиролиза являются также ароматические углеводороды и кокс.

Пример реакции пиролиза этана с образованием этилена:
$C_2H_6 \xrightarrow{800-900 ^\circ C} C_2H_4 + H_2$

Ответ: Пиролиз – это разложение органических веществ при очень высоких температурах без доступа кислорода с целью получения более простых молекул, в основном непредельных углеводородов (этилена, пропилена).

«риформинг»

Риформинг (от англ. reforming – преобразование, улучшение) – это процесс каталитической переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высокооктановых автомобильных бензинов и ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов).

В отличие от крекинга, где происходит разрыв молекул, при риформинге углеродный скелет молекул преимущественно не разрушается, а преобразуется (реформируется). Основные реакции риформинга:

• Изомеризация: превращение алканов нормального (линейного) строения в их изомеры разветвленного строения, которые имеют более высокое октановое число.
• Дегидроциклизация: превращение алканов и алкенов в ароматические углеводороды. Например, превращение н-гексана в бензол:
  $C_6H_{14} \text{ (н-гексан)} \xrightarrow{\text{кат., t}} C_6H_6 \text{ (бензол)} + 4H_2$
• Дегидрирование: отщепление водорода от нафтеновых углеводородов (циклоалканов) с превращением их в ароматические углеводороды. Например, превращение циклогексана в бензол:
  $C_6H_{12} \text{ (циклогексан)} \xrightarrow{\text{кат., t}} C_6H_6 \text{ (бензол)} + 3H_2$

Процесс проводится при температуре около 500 °C в присутствии платиновых катализаторов. Продукт риформинга – риформат – является ключевым компонентом для производства неэтилированного высококачественного бензина.

Ответ: Риформинг – это процесс изменения структуры молекул углеводородов в бензиновых фракциях (без существенного изменения числа атомов углерода) с помощью катализаторов для повышения октанового числа бензина и получения ароматических углеводородов.