Номер 4, страница 64 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4. Где применяют ацетилен? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Ацетилен ($C_2H_2$), также известный как этин, является ненасыщенным углеводородом с тройной связью между атомами углерода. Его высокая реакционная способность и большое количество теплоты, выделяющееся при сгорании, определяют его основные области применения.

Решение

Наиболее известное применение ацетилена — использование в кислородно-ацетиленовых горелках. При сгорании ацетилена в токе чистого кислорода развивается очень высокая температура пламени (около 3150 °C), что позволяет эффективно сваривать и резать сталь и другие металлы.

Уравнение реакции полного сгорания ацетилена:

$2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$

Эта реакция является сильно экзотермической, что и обуславливает высокую температуру пламени.

Ответ: Ацетилен используется в качестве горючего газа для получения высокотемпературного пламени, применяемого для сварки и резки металлов.

Ацетилен является ключевым исходным веществом (мономером) для синтеза большого числа важных органических продуктов, включая пластмассы, синтетические каучуки, волокна, растворители и другие соединения.

• Производство винилхлорида. Винилхлорид является мономером для получения поливинилхлорида (ПВХ). Его получают реакцией гидрохлорирования ацетилена.

  Уравнение реакции: $C_2H_2 + HCl \xrightarrow{катализатор, t} CH_2=CHCl$

• Производство ацетальдегида и уксусной кислоты. Гидратация ацетилена по реакции Кучерова приводит к образованию ацетальдегида, который, в свою очередь, может быть окислен до уксусной кислоты.

  Реакция Кучерова: $C_2H_2 + H_2O \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} CH_3CHO$

  Окисление ацетальдегида: $2CH_3CHO + O_2 \xrightarrow{катализатор} 2CH_3COOH$

• Производство акрилонитрила. Акрилонитрил используется для производства синтетических волокон (нитрон, орлон) и каучуков.

  Уравнение реакции: $C_2H_2 + HCN \rightarrow CH_2=CH-C \equiv N$

• Синтез хлоропрена. Хлоропрен — мономер для получения хлоропренового каучука (неопрена). Синтез проходит через стадию димеризации ацетилена в винилацетилен.

  1. Димеризация: $2C_2H_2 \xrightarrow{CuCl, NH_4Cl} CH_2=CH-C \equiv CH$ (винилацетилен)

  2. Гидрохлорирование: $CH_2=CH-C \equiv CH + HCl \rightarrow CH_2=CCl-CH=CH_2$ (хлоропрен)

• Синтез бензола. Ароматические углеводороды, в частности бензол, могут быть получены каталитической тримеризацией ацетилена (реакция Зелинского).

  Уравнение реакции: $3C_2H_2 \xrightarrow{C_{акт.}, 600^\circ C} C_6H_6$

Ответ: В химической промышленности ацетилен применяют для синтеза винилхлорида (для ПВХ), ацетальдегида, уксусной кислоты, акрилонитрила (для волокон), хлоропрена (для каучуков), бензола и многих других органических веществ.

Исторически ацетилен широко применялся в карбидных лампах для освещения. В этих лампах ацетилен генерируется на месте путем реакции карбида кальция с водой. Яркое пламя горящего ацетилена обеспечивало мощный источник света для шахтеров, спелеологов, а также на транспорте (велосипедные и автомобильные фары) и маяках до распространения электрического освещения.

Уравнение реакции получения ацетилена:

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

Ответ: Ацетилен, получаемый реакцией карбида кальция с водой, использовался в качестве топлива в автономных осветительных приборах (карбидных лампах).