Номер 3, страница 213 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

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

Условие.

3. Для получения каких углеводородов проводят пиролиз?

Решение.

Решение 2.

Пиролиз (термический крекинг) — это процесс термического разложения органических, в частности углеводородных, соединений при высоких температурах без доступа кислорода. Его проводят для получения из длинноцепочечных (и, как правило, менее ценных) углеводородов более коротких, в основном непредельных и ароматических, которые являются важнейшим сырьем для химической промышленности.

1. Непредельные углеводороды (алкены и алкадиены)

Это основная цель промышленного пиролиза (парового крекинга) нефтяных фракций (например, нафты) и низших алканов (этана, пропана). В результате получают смесь углеводородов, из которой выделяют ценные мономеры.

• Этилен (этен) $C_2H_4$ — самый массово производимый органический продукт в мире. Является сырьем для производства полиэтилена, оксида этилена (с последующим получением этиленгликоля), винилхлорида, стирола и др.
• Пропилен (пропен) $C_3H_6$ — второй по важности продукт пиролиза. Используется для производства полипропилена, акрилонитрила, изопропилового спирта, оксида пропилена.
• Фракция $C_4$, из которой выделяют бутены ($C_4H_8$) и, что особенно важно, бутадиен-1,3 ($C_4H_6$) — основной мономер для получения синтетических каучуков.

Пример схемы крекинга алкана (в реальности процесс намного сложнее и ведет к образованию широкой гаммы продуктов):

$C_{10}H_{22} \xrightarrow{t^\circ} C_8H_{18} + C_2H_4$

2. Ароматические углеводороды (арены)

В процессе пиролиза, особенно при каталитическом риформинге, происходят реакции дегидроциклизации алканов и дегидрирования циклоалканов, что приводит к образованию ароматических соединений. Основные из них:

• Бензол $C_6H_6$
• Толуол $C_7H_8$
• Ксилолы $C_8H_{10}$

Эти соединения (так называемая фракция БТК) — важное сырье для производства пластмасс (например, полистирола), синтетических волокон (нейлон, лавсан), растворителей, лекарств и красителей.

3. Алкины

Для получения простейшего представителя алкинов, ацетилена, используют высокотемпературный пиролиз метана.

• Ацетилен (этин) $C_2H_2$ получают при температуре около 1500 °C с очень малым временем пребывания в реакторе (окислительный пиролиз или электрокрекинг метана).

Реакция получения ацетилена из метана:

$2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} C_2H_2 + 3H_2$

Ацетилен используется для газовой сварки и резки металлов, а также в ряде важных органических синтезов.

Ответ: Пиролиз проводят для получения более короткоцепочечных углеводородов, в первую очередь непредельных (алкенов, таких как этилен и пропилен), ароматических (бензол, толуол, ксилолы) и, в особых условиях, алкинов (ацетилен).