Номер 2, страница 213 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 40. Глубокая переработка нефти. Крекинг, риформинг. Глава 3. Углеводороды - номер 2, страница 213.

Условие.

2. Чем термический крекинг отличается от каталитического?

Решение.

Решение 2.

Термический и каталитический крекинг представляют собой два различных метода глубокой переработки нефтяного сырья, направленных на расщепление длинных углеводородных цепей на более короткие и ценные фракции, такие как бензин. Несмотря на общую цель, они имеют фундаментальные различия в условиях проведения, механизме реакции и качестве конечных продуктов.

Ключевые характеристики термического крекинга

• Условия проведения: Процесс требует воздействия высоких температур (470–550°C) и значительного давления (2–7 МПа).
• Механизм реакции: Протекает по свободно-радикальному механизму. Под действием высокой температуры происходит гомолитический разрыв углерод-углеродных связей ($C-C$), что приводит к образованию свободных радикалов, инициирующих цепную реакцию распада молекул.
• Отсутствие катализатора: Реакция инициируется исключительно термическим воздействием.
• Состав продуктов: Продукты содержат большое количество непредельных углеводородов (алкенов). Полученный бензин имеет низкое октановое число (порядка 60–70) и низкую химическую стабильность из-за склонности алкенов к полимеризации и окислению.

Ключевые характеристики каталитического крекинга

• Условия проведения: Процесс осуществляется в более мягких условиях: при сопоставимых или более низких температурах (450–520°C) и давлении, близком к атмосферному.
• Механизм реакции: Протекает по ионному (карбкатионному) механизму. На активных центрах катализатора (обычно алюмосиликатов) происходит гетеролитический разрыв связей $C-C$ с образованием карбкатионов. Эти ионы способны не только к расщеплению, но и к реакциям изомеризации (образование разветвленных структур) и ароматизации, что является ключевым преимуществом процесса.
• Использование катализатора: Применение катализаторов (например, цеолитов) позволяет не только ускорить реакцию, но и селективно направлять ее в сторону образования желаемых продуктов.
• Состав продуктов: В результате образуется бензин с высоким октановым числом (80–95 и выше) за счет высокого содержания изоалканов (углеводородов разветвленного строения) и ароматических углеводородов. Такой бензин отличается высокой стабильностью.

Ответ:

Основное отличие термического крекинга от каталитического заключается в том, что термический крекинг проводится при высоком давлении и температуре без использования катализатора, в то время как каталитический протекает в присутствии катализатора при более низком давлении. Это различие определяет механизм реакции: свободно-радикальный для термического и ионный (карбкатионный) для каталитического. Как следствие, каталитический крекинг позволяет получать значительно более качественный бензин с высоким октановым числом и стабильностью, обогащенный разветвленными и ароматическими углеводородами, тогда как продуктом термического крекинга является низкооктановый бензин с высоким содержанием нестабильных непредельных соединений.