Номер 2, страница 89 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Из предложенного перечня выберите два производства, в которых исходным сырьём является синтез-газ:

1) производство этилена

2) получение метанола

3) синтез аммиака

4) производство синтетического бензина

5) получение этанола

Ответ: __________

Синтез-газ, или «водяной газ», — это газовая смесь, состоящая в основном из монооксида углерода ($CO$) и водорода ($H_2$). Он является ключевым сырьевым компонентом для многих крупнотоннажных химических производств. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) производство этилена

Этилен ($C_2H_4$) в промышленности получают в основном методом парового крекинга (пиролиза) углеводородного сырья (этана, пропана, бутана, бензиновых фракций). Этот процесс основан на термическом разложении углеводородов и не использует синтез-газ. Следовательно, этот вариант неверен.

2) получение метанола

Получение метанола ($CH_3OH$) — это классический пример использования синтез-газа. Процесс ведут при высоком давлении и температуре на гетерогенных катализаторах (обычно на основе меди и цинка). Основная реакция выглядит следующим образом:

$CO + 2H_2 \rightleftharpoons CH_3OH$

Таким образом, синтез-газ является прямым исходным сырьем. Этот вариант является верным.

3) синтез аммиака

Синтез аммиака ($NH_3$) осуществляется по процессу Габера-Боша из смеси азота ($N_2$) и водорода ($H_2$):

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

Хотя водород для этого синтеза в современной промышленности получают преимущественно из синтез-газа (полученного, например, из природного газа), сам синтез-газ (то есть смесь $CO$ и $H_2$) не является непосредственным реагентом в синтезе аммиака. Оксид углерода ($CO$) является ядом для катализатора синтеза аммиака и тщательно удаляется из азотоводородной смеси перед подачей в реактор. Поэтому этот вариант не подходит.

4) производство синтетического бензина

Производство жидких углеводородов (в том числе синтетического бензина) из синтез-газа осуществляется по процессу Фишера-Тропша. В этом процессе смесь $CO$ и $H_2$ на катализаторах (на основе железа или кобальта) превращается в смесь алканов и алкенов, которые затем разделяют на фракции, включая бензиновую.

Упрощенная схема реакции для образования алканов:

$nCO + (2n+1)H_2 \rightarrow C_n H_{2n+2} + nH_2O$

Этот вариант является верным.

5) получение этанола

Основными промышленными методами получения этанола ($C_2H_5OH$) являются гидратация этилена и ферментация (брожение) сахаросодержащего сырья. Существуют и методы синтеза этанола из синтез-газа, но они менее распространены по сравнению с производством метанола или процессом Фишера-Тропша. В контексте выбора наиболее характерных примеров этот вариант считается менее предпочтительным.

Таким образом, два основных производства, использующих синтез-газ в качестве исходного сырья, — это получение метанола и производство синтетического бензина.

Ответ: 24