Номер 4, страница 356 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 74. Промышленный органический синтез. Глава 7. Химическая технология - номер 4, страница 356.

Условие.

4. В чём особенность рассмотренных в параграфе реакций основного органического синтеза?

Решение.

Решение 2.

Реакции основного (или тяжелого) органического синтеза — это промышленные процессы получения важнейших органических веществ в больших объемах из доступного углеводородного сырья. Они лежат в основе всей химической промышленности. Особенности этих реакций определяются их масштабом и экономическими требованиями.

Масштабность производства и сырьевая база

Основной органический синтез характеризуется огромными объемами производства, достигающими сотен тысяч и миллионов тонн продукции в год. Это требует организации непрерывных технологических процессов. В качестве исходного сырья используются наиболее дешевые и доступные природные ресурсы и продукты их первичной переработки: природный газ (метан $CH_4$), попутные нефтяные газы (этан, пропан, бутан), продукты крекинга и пиролиза нефти (этилен $C_2H_4$, пропилен $C_3H_6$), а также продукты газификации угля (синтез-газ — смесь $CO$ и $H_2$).

Условия проведения реакций

Многие исходные вещества (например, предельные углеводороды) обладают низкой реакционной способностью. Для достижения приемлемой скорости превращения реакции часто проводят в «жестких» условиях: при высоких температурах (сотни градусов Цельсия) и высоких давлениях (десятки и сотни атмосфер). Например, синтез метанола из оксида углерода(II) и водорода проводят при температуре $250^\circ C$ и давлении $5–10$ МПа.

$CO + 2H_2 \rightleftharpoons CH_3OH$

Ключевая роль катализаторов

Подавляющее большинство процессов основного органического синтеза являются каталитическими. Катализаторы играют решающую роль, так как они позволяют:

• Снизить энергию активации реакции и, следовательно, проводить процесс при более мягких условиях (более низких температурах и давлениях), что значительно снижает энергозатраты.
• Увеличить скорость химической реакции, что повышает производительность оборудования.
• Обеспечить высокую селективность (избирательность) процесса, то есть направить реакцию преимущественно на образование целевого продукта, минимизируя выход побочных.

Высокая селективность критически важна, поскольку при больших масштабах производства даже небольшая доля побочных продуктов приводит к образованию огромного количества отходов, что экономически невыгодно и наносит вред окружающей среде.

Экономическая целесообразность и безотходность

Все технологические решения в основном органическом синтезе подчинены задаче максимального удешевления продукции. Это достигается за счет комплексного подхода: максимального выхода целевого продукта, рециркуляции (возврата в цикл) непрореагировавших реагентов, полной утилизации всех побочных продуктов и минимизации энергопотребления. Часто производства объединяют в кластеры, где продукт одного завода является сырьем для другого, что создает практически безотходные технологические цепочки.

Ответ:

Особенностями реакций основного органического синтеза являются: крупномасштабность производства (сотни тысяч и миллионы тонн в год); использование дешевого и доступного сырья (природный газ, продукты переработки нефти и угля); проведение процессов в жестких условиях (высокие температуры и давления); обязательное применение высокоэффективных и селективных катализаторов; ориентация на максимальную экономическую эффективность, высокий выход продукта и минимизацию отходов.