Номер 3, страница 64 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

3. Как получают ацетилен в лаборатории и промышленности? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Получение ацетилена в лаборатории

В лабораторных условиях ацетилен (этин) получают карбидным способом. Этот метод заключается во взаимодействии карбида кальция ($CaC_2$) с водой ($H_2O$). Реакция является экзотермической (протекает с выделением тепла) и довольно бурной, поэтому воду к карбиду добавляют постепенно. Для этого обычно используют аппарат Киппа или колбу Вюрца с капельной воронкой.

Уравнение реакции гидролиза карбида кальция:

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

В результате реакции выделяется газообразный ацетилен и образуется осадок гидроксида кальция (гашёной извести).

Ответ: В лаборатории ацетилен получают взаимодействием карбида кальция с водой по реакции $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$.

Получение ацетилена в промышленности

В промышленных масштабах используют несколько методов получения ацетилена.

1. Карбидный метод. Этот метод аналогичен лабораторному, но требует предварительного получения самого карбида кальция. Карбид кальция производят путем сплавления кокса (углерода) с оксидом кальция (негашеной известью) в дуговых электропечах при температуре 2000–2500°C. Этот метод является очень энергозатратным.

Уравнения реакций:

а) Получение карбида кальция:

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

б) Получение ацетилена:

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

2. Пиролиз метана. Это основной современный способ получения ацетилена. Он основан на термическом разложении метана ($CH_4$), главного компонента природного газа, при очень высокой температуре (около 1500°C) с последующим резким охлаждением (закалкой) продуктов реакции, чтобы предотвратить разложение целевого продукта — ацетилена.

Уравнение основной реакции пиролиза метана:

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

Нагрев метана до такой высокой температуры достигается либо в электрической дуге (электрокрекинг), либо за счет тепла, выделяющегося при неполном сгорании части метана в недостатке кислорода (термоокислительный пиролиз).

Ответ: В промышленности ацетилен получают либо карбидным методом (реакции: $CaO + 3C \rightarrow CaC_2 + CO$ и $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$), либо, что более распространено, высокотемпературным пиролизом метана ($2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} C_2H_2 + 3H_2$).