Номер 2, страница 47 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

а) Для осуществления данной цепочки превращений необходимо последовательно провести три реакции.

1. Получение ацетилена (этина) из метана. Эта реакция является пиролизом метана и протекает при очень высокой температуре (около 1500°C), приводя к дегидрированию метана.

$2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} HC \equiv CH + 3H_2$

2. Получение винилхлорида (хлорэтена) из ацетилена. Это реакция каталитического присоединения хлороводорода к ацетилену по тройной связи (реакция гидрохлорирования). В качестве катализатора обычно используют соли ртути(II).

$HC \equiv CH + HCl \xrightarrow{HgCl_2} CH_2=CHCl$

3. Получение поливинилхлорида (ПВХ) из винилхлорида. Это реакция полимеризации, при которой молекулы мономера (винилхлорида) соединяются в длинные полимерные цепи под действием катализатора, температуры и давления.

$n CH_2=CHCl \xrightarrow{катализатор, t, p} (–CH_2–CHCl–)_n$

Ответ:

1. $2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} HC \equiv CH + 3H_2$

2. $HC \equiv CH + HCl \xrightarrow{HgCl_2} CH_2=CHCl$

3. $n CH_2=CHCl \xrightarrow{катализатор, t, p} (–CH_2–CHCl–)_n$

б) Эта цепочка превращений включает следующие стадии:

1. Получение хлорметана из метана. Реакция протекает по механизму свободно-радикального замещения при облучении ультрафиолетом или при нагревании.

$CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$

2. Получение метанола из хлорметана. Это реакция нуклеофильного замещения (гидролиз), которая происходит при взаимодействии хлорметана с водным раствором щелочи (например, NaOH).

$CH_3Cl + NaOH_{(водн.)} \xrightarrow{t} CH_3OH + NaCl$

3. Окисление метанола до углекислого газа. Полное окисление метанола происходит при его сжигании в избытке кислорода.

$2CH_3OH + 3O_2 \xrightarrow{t} 2CO_2 + 4H_2O$

Ответ:

1. $CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$

2. $CH_3Cl + NaOH_{(водн.)} \rightarrow CH_3OH + NaCl$

3. $2CH_3OH + 3O_2 \xrightarrow{t} 2CO_2 + 4H_2O$

в) Превращения осуществляются в два этапа:

1. Получение оксида углерода(II) из метана. В промышленности для этого используют паровую конверсию метана, в результате которой образуется синтез-газ — смесь оксида углерода(II) и водорода.

$CH_4 + H_2O \xrightarrow{Ni, t, p} CO + 3H_2$

2. Получение алканов (общая формула $C_nH_{2n+2}$) из оксида углерода(II). Алканы синтезируют из синтез-газа (используя и $CO$, и $H_2$, полученный на первой стадии) в процессе Фишера-Тропша. Реакция протекает на гетерогенных катализаторах (Fe, Co) при повышенных температуре и давлении.

$nCO + (2n+1)H_2 \xrightarrow{Fe/Co, t, p} C_nH_{2n+2} + nH_2O$

Ответ:

1. $CH_4 + H_2O \xrightarrow{Ni, t, p} CO + 3H_2$

2. $nCO + (2n+1)H_2 \xrightarrow{Fe/Co, t, p} C_nH_{2n+2} + nH_2O$