Номер 166, страница 114 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.166. Получите уксусную кислоту из неорганических веществ.

Решение

Для получения уксусной кислоты ($CH_3COOH$) из неорганических веществ можно осуществить следующую последовательность химических реакций, начиная с широко распространенных в природе неорганических соединений, таких как известняк ($CaCO_3$), уголь ($C$) и вода ($H_2O$).

1. Получение карбида кальция ($CaC_2$)

Сначала из известняка (карбоната кальция) путем обжига получают оксид кальция (негашеную известь). Затем оксид кальция сплавляют с коксом (углем) в электрической печи при очень высокой температуре.

Уравнение реакции обжига известняка:

$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2\uparrow$

Уравнение реакции получения карбида кальция:

$CaO + 3C \xrightarrow{2000-2500^\circ C} CaC_2 + CO\uparrow$

2. Получение ацетилена ($C_2H_2$)

Ацетилен (этин) получают в результате реакции карбида кальция с водой (гидролиз карбида).

Уравнение реакции:

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$

3. Получение уксусного альдегида ($CH_3CHO$)

Следующим шагом является гидратация ацетилена. Эта реакция (реакция Кучерова) протекает в присутствии катализатора — солей ртути(II) (например, $HgSO_4$) в кислой среде (например, $H_2SO_4$).

Уравнение реакции:

$C_2H_2 + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} CH_3CHO$

4. Получение уксусной кислоты ($CH_3COOH$)

Уксусная (этановая) кислота является продуктом окисления уксусного альдегида (этаналя). Окисление можно провести различными окислителями. Например, с помощью гидроксида меди(II) при нагревании (качественная реакция на альдегидную группу) или перманганата калия.

Уравнение реакции с гидроксидом меди(II):

$CH_3CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CH_3COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

Красный осадок оксида меди(I) ($Cu_2O$) свидетельствует о протекании реакции.

Ответ:

Синтез уксусной кислоты из неорганических веществ можно провести по следующей схеме:

$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO \xrightarrow{+C, t^\circ} CaC_2 \xrightarrow{+H_2O} C_2H_2 \xrightarrow{+H_2O, Hg^{2+}} CH_3CHO \xrightarrow{+2Cu(OH)_2, t^\circ} CH_3COOH$

Уравнения соответствующих реакций:

1. $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2$

2. $CaO + 3C \xrightarrow{t^\circ} CaC_2 + CO$

3. $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$

4. $C_2H_2 + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} CH_3CHO$

5. $CH_3CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CH_3COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$