Номер 4, страница 51 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

Что такое крекинг?

Крекинг (от английского слова cracking, что означает «расщепление») — это промышленный процесс высокотемпературной переработки нефти и ее фракций. Целью крекинга является получение продуктов с меньшей молекулярной массой, в первую очередь, легких моторных топлив (например, бензина) и непредельных углеводородов (алкенов), которые служат ценным сырьем для химической промышленности. Различают термический крекинг (проводимый только под действием высоких температур и давления) и каталитический крекинг (проводимый при более низких температурах в присутствии катализаторов), который позволяет получать бензин с более высоким октановым числом.

Ответ: Крекинг — это процесс расщепления крупных молекул углеводородов, содержащихся в нефти, на более мелкие молекулы под действием высокой температуры и/или катализаторов с целью получения бензина и другого химического сырья.

Какая химическая реакция лежит в основе этого процесса?

В основе процесса крекинга лежат реакции разложения (расщепления) углеводородов. Конкретно, происходит гомолитический разрыв ковалентных углерод-углеродных ($C-C$) связей в молекулах длинноцепочечных алканов. Это приводит к образованию более коротких молекул — как правило, предельных углеводородов (алканов) и непредельных углеводородов (алкенов). Процесс протекает по сложному цепному свободнорадикальному механизму.

Ответ: В основе крекинга лежит химическая реакция разложения (расщепления) углеводородов, которая заключается в разрыве углерод-углеродных связей в исходных молекулах.

Запишите уравнение крекинга углеводорода состава $C_{20}H_{42}$

Решение:

Исходный углеводород $C_{20}H_{42}$ (эйкозан) является предельным углеводородом (алканом), его общая формула $C_nH_{2n+2}$, где $n=20$. При крекинге его молекула распадается на более короткий алкан ($C_xH_{2x+2}$) и алкен ($C_yH_{2y}$), при этом должно соблюдаться равенство числа атомов: $x+y=20$ и $(2x+2) + (2y) = 42$. Процесс может идти по разным направлениям. Рассмотрим один из возможных вариантов, когда углеродная цепь разрывается примерно посередине:

$C_{20}H_{42} \xrightarrow{t, p, кат.} C_{10}H_{22} + C_{10}H_{20}$

В результате этой реакции из одной молекулы эйкозана ($C_{20}H_{42}$) образуется молекула алкана — декана ($C_{10}H_{22}$) и молекула алкена — децена ($C_{10}H_{20}$).

Ответ: $C_{20}H_{42} \rightarrow C_{10}H_{22} + C_{10}H_{20}$.