Номер 3, страница 30 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

Решение

Характеристика промышленных и лабораторных способов получения алкенов

Промышленные способы
Промышленные методы получения алкенов ориентированы на переработку крупнотоннажного и доступного сырья, такого как нефть и природный газ, для получения низших алкенов (этена, пропена), которые являются важнейшим сырьем для химического синтеза.
1. Крекинг алканов. Это основной промышленный метод, заключающийся в термическом или каталитическом расщеплении длинных углеводородных цепей высших алканов.
Термический крекинг проводится при высоких температурах ($450-700^{\circ}C$) и приводит к образованию смеси алканов и алкенов с меньшей молекулярной массой.
Пример: $C_{16}H_{34} \xrightarrow{t^{\circ}} C_8H_{18} + C_8H_{16}$
Каталитический крекинг проводится при более низких температурах ($450-500^{\circ}C$) в присутствии катализаторов (алюмосиликатов), что позволяет получать продукты более селективно.
2. Дегидрирование алканов. Этот метод заключается в отщеплении водорода от алканов при их пропускании над нагретым катализатором ($Cr_2O_3$, $Pt$, $Ni$) при $500-600^{\circ}C$. Метод используется для целенаправленного получения алкенов из соответствующих алканов.
Пример: $CH_3-CH_3 \xrightarrow{t^{\circ}, Pt} CH_2=CH_2 + H_2$

Лабораторные способы
В лаборатории алкены получают для исследовательских целей, как правило, из доступных кислород- или галогенсодержащих соединений с помощью реакций элиминирования (отщепления).
1. Дегидратация спиртов. Отщепление молекулы воды от спирта при нагревании с концентрированной серной кислотой ($t > 140^{\circ}C$) или при пропускании паров спирта над катализатором ($Al_2O_3$, $t = 350-400^{\circ}C$). Если возможно образование изомерных алкенов, реакция протекает по правилу Зайцева (атом водорода отщепляется от соседнего наименее гидрированного атома углерода).
Пример: $CH_3-CH_2-OH \xrightarrow{H_2SO_4, 170^{\circ}C} CH_2=CH_2 + H_2O$
2. Дегидрогалогенирование галогеналканов. Отщепление молекулы галогеноводорода при действии спиртового раствора щелочи ($KOH$ или $NaOH$) на галогеналканы при нагревании. Реакция также подчиняется правилу Зайцева.
Пример: $CH_3-CH_2-Cl + KOH_{спирт.} \xrightarrow{t^{\circ}} CH_2=CH_2 + KCl + H_2O$
3. Дегалогенирование вицинальных дигалогеналканов. Реакция отщепления двух атомов галогена от соседних атомов углерода при действии двухвалентных активных металлов ($Zn$, $Mg$).
Пример: $CH_2(Br)-CH_2(Br) + Zn \xrightarrow{t^{\circ}} CH_2=CH_2 + ZnBr_2$

Ответ: Основные промышленные способы получения алкенов — крекинг и дегидрирование алканов. Основные лабораторные способы — реакции элиминирования: дегидратация спиртов, дегидрогалогенирование галогеналканов, дегалогенирование дигалогеналканов.

Уравнение реакции дегидрирования алканов с использованием общих формул

Дегидрирование — это реакция отщепления молекулы водорода от органического соединения. В случае алканов, имеющих общую формулу $C_nH_{2n+2}$, при отщеплении одной молекулы $H_2$ образуется алкен с общей формулой $C_nH_{2n}$. Реакция является эндотермической и обратимой, поэтому для смещения равновесия вправо ее проводят при высокой температуре и в присутствии катализатора.
Общее уравнение реакции выглядит следующим образом:
$C_nH_{2n+2} \xrightarrow{t^{\circ}, kat} C_nH_{2n} + H_2$
(где $n \ge 2$)

Ответ: $C_nH_{2n+2} \xrightarrow{t^{\circ}, kat} C_nH_{2n} + H_2$.