Номер 13, страница 131 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Этот непредельный углеводород широко используется в различных отраслях промышленности. Получить его можно разными способами: а) дегидрированием этана; б) гидролизом карбида кальция; в) пиролизом метана.

О каком углеводороде идёт речь? Напишите соответствующие уравнения реакций и укажите сферы использования этого углеводорода.

В задаче речь идет о непредельном углеводороде ацетилене (систематическое название — этин), химическая формула которого $C_2H_2$. Это простейший алкин, содержащий тройную связь. Все три перечисленных способа являются методами его промышленного или лабораторного получения.

Решение

Соответствующие уравнения реакций получения ацетилена:

а) дегидрированием этана

При пропускании этана при высокой температуре (около 1000-1200°C) над катализатором происходит отщепление двух молекул водорода (глубокое дегидрирование) с образованием ацетилена.

$C_2H_6 \xrightarrow{t, kat} C_2H_2 + 2H_2$

б) гидролизом карбида кальция

Это классический, исторически важный промышленный и удобный лабораторный способ получения ацетилена. Реакция протекает при взаимодействии карбида кальция с водой.

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

в) пиролизом метана

Основной современный промышленный метод получения ацетилена — это электрокрекинг или окислительный пиролиз метана при очень высокой температуре (около 1500°С) с последующим резким охлаждением ("закалкой") продуктов реакции для предотвращения разложения ацетилена.

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

Сферы использования ацетилена

Ацетилен находит широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря высокой реакционной способности его тройной связи и большому количеству теплоты, выделяющейся при сгорании.

• Газопламенная обработка металлов: ацетилено-кислородное пламя, имеющее очень высокую температуру (до 3150°C), широко используется для автогенной сварки и резки металлов.
• Химический синтез: ацетилен является важным исходным веществом для получения множества ценных органических продуктов, в том числе:
  • винилхлорида (мономер для производства поливинилхлорида, ПВХ);
  • акрилонитрила (для синтеза синтетических волокон, например, нитрона, и каучуков);
  • винилацетата (для производства поливинилацетата, клея ПВА);
  • уксусного альдегида, уксусной кислоты, этилового спирта;
  • хлоропрена (для получения хлоропренового каучука);
  • различных растворителей (например, трихлорэтилена).
• Производство технического углерода: при термическом разложении ацетилена получают очень чистую сажу (технический углерод), которая используется как наполнитель в производстве резины (например, для автомобильных шин) и как черный пигмент.
• Автономное освещение: ранее ацетилен, получаемый в карбидных лампах при реакции карбида кальция с водой, широко использовался в качестве источника света (в шахтерских, велосипедных лампах).

Ответ:
Описанный углеводород — ацетилен (этин), $C_2H_2$.
Уравнения реакций:
а) дегидрирование этана: $C_2H_6 \xrightarrow{t, kat} C_2H_2 + 2H_2$
б) гидролиз карбида кальция: $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$
в) пиролиз метана: $2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} C_2H_2 + 3H_2$
Сферы использования: газопламенная сварка и резка металлов; сырье для химического синтеза (производство полимеров, растворителей, уксусной кислоты); получение технического углерода.