Номер 2, страница 361 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 75. Химическое загрязнение окружающей среды. «Зелёная» химия. Глава 7. Химическая технология - номер 2, страница 361.

Условие.

2. Другой способ производства метилизоцианата основан на окислении N-метилформамида кислородом воздуха. Напишите уравнение реакции. Какие преимущества вы видите у этого метода?

Решение.

Решение 2.

Решение

Напишите уравнение реакции.

Производство метилизоцианата из N-метилформамида представляет собой реакцию окислительного дегидрирования. В качестве окислителя выступает кислород воздуха. В ходе реакции от молекулы N-метилформамида ($HCONHC{H_3}$) отщепляются два атома водорода (один от атома углерода формильной группы и один от атома азота), которые затем реагируют с кислородом, образуя воду в качестве побочного продукта. Этот процесс является каталитическим и проводится при высокой температуре.

Сбалансированное уравнение реакции имеет следующий вид:

$2 HCONHC{H_3} + O_2 \xrightarrow{кат., t} 2 CH_3NCO + 2 H_2O$

Ответ: $2 HCONHC{H_3} + O_2 \rightarrow 2 CH_3NCO + 2 H_2O$.

Какие преимущества вы видите у этого метода?

Данный метод, являющийся альтернативой классическому фосгенному способу ($CH_3NH_2 + COCl_2 \rightarrow CH_3NCO + 2HCl$), обладает рядом значительных преимуществ, особенно в контексте безопасности и "зеленой химии":

1. Повышенная безопасность. Главное преимущество — полный отказ от использования фосгена ($COCl_2$), который является чрезвычайно токсичным и летучим веществом (применялся как боевое отравляющее вещество). Исходный реагент, N-метилформамид, значительно менее опасен в обращении, хранении и транспортировке.

2. Экологичность процесса. Единственным побочным продуктом реакции является вода ($H_2O$), которая абсолютно безвредна и не требует специальных мер по утилизации. Это делает процесс чистым и экологически предпочтительным. Фосгенный метод, напротив, производит большое количество коррозионно-активного и токсичного хлороводорода ($HCl$), который необходимо нейтрализовать, что ведет к образованию солевых отходов.

3. Экономическая выгода. В качестве окислителя используется кислород, получаемый непосредственно из воздуха, что является наиболее дешевым и доступным сырьем. Отсутствие затрат на производство, транспортировку фосгена и утилизацию хлороводородных отходов также положительно сказывается на экономике процесса.

4. Высокая атомная экономия. Данный метод характеризуется более высокой атомной экономией (около 76%) по сравнению с фосгенным (около 44%). Это означает, что большая часть атомов исходных реагентов включается в состав целевого продукта, а не уходит в отходы.

5. Снижение коррозии. Отсутствие в технологическом цикле агрессивных галогенсодержащих соединений, таких как фосген и хлороводород, значительно снижает скорость коррозии оборудования, что увеличивает срок его службы и надежность производства.

Ответ: Ключевые преимущества метода — высокая безопасность (отказ от фосгена), экологичность (побочный продукт — только вода), экономичность (использование воздуха как окислителя, отсутствие отходов), высокая атомная экономия и низкая коррозионная активность среды.