Номер 11, страница 319 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 45. Оксиды азота. Азотистая кислота и нитриты - номер 11, страница 319.

Условие.

11. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

$X_1 \xrightarrow{\text{Br}_2, h\nu} \text{CH}_3\text{Br} \xrightarrow{\text{NH}_3(\text{изб.})} X_2 \xrightarrow{\text{HNO}_2} X_3 \xrightarrow{\text{CuO, } t} \text{H}_2\text{CO} \xrightarrow{\text{KMnO}_4, \text{H}_2\text{SO}_4, t} X_4$

Решение.

Решение 2.

Решение

Данная последовательность химических реакций описывает получение различных органических и неорганических соединений, исходя из метана.

1. Первая стадия — это реакция свободно-радикального замещения (галогенирования) метана ($X_1$) бромом на свету ($h\nu$), в результате которой образуется бромметан.

$CH_4 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Br + HBr$

Следовательно, $X_1$ — это метан ($CH_4$).

2. Вторая стадия — реакция бромметана с избытком аммиака ($NH_3$). Это реакция нуклеофильного замещения, приводящая к образованию первичного амина — метиламина ($X_2$). Избыток аммиака необходим для предотвращения дальнейшего алкилирования амина.

$CH_3Br + 2NH_3 \text{(изб.)} \rightarrow CH_3NH_2 + NH_4Br$

Следовательно, $X_2$ — это метиламин ($CH_3NH_2$).

3. Третья стадия — взаимодействие метиламина ($X_2$) с азотистой кислотой ($HNO_2$). Первичные алифатические амины в этой реакции превращаются в спирты с выделением азота. Продуктом является метанол ($X_3$).

$CH_3NH_2 + HNO_2 \rightarrow CH_3OH + N_2\uparrow + H_2O$

Следовательно, $X_3$ — это метанол ($CH_3OH$).

4. Четвертая стадия — окисление метанола ($X_3$) оксидом меди(II) ($CuO$) при нагревании. Первичные спирты окисляются до альдегидов. В данном случае образуется формальдегид (метаналь).

$CH_3OH + CuO \xrightarrow{t} HCHO + Cu + H_2O$

5. Пятая стадия — окисление формальдегида. В условии указан реагент $KMnO_2$. Такое соединение (диоксоманганат(II) калия) является малораспространенным и неустойчивым. Вероятнее всего, в условии допущена опечатка, и имелся в виду перманганат калия ($KMnO_4$) — сильный окислитель. В кислой среде ($H_2SO_4$) при нагревании перманганат калия окисляет формальдегид до углекислого газа ($X_4$).

$5HCHO + 4KMnO_4 + 6H_2SO_4 \xrightarrow{t} 5CO_2 + 2K_2SO_4 + 4MnSO_4 + 11H_2O$

Следовательно, $X_4$ — это диоксид углерода ($CO_2$).

Ответ:

Уравнения реакций для осуществления превращений:

$CH_4 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Br + HBr$

$CH_3Br + 2NH_3 \rightarrow CH_3NH_2 + NH_4Br$

$CH_3NH_2 + HNO_2 \rightarrow CH_3OH + N_2\uparrow + H_2O$

$CH_3OH + CuO \xrightarrow{t} HCHO + Cu + H_2O$

$5HCHO + 4KMnO_4 + 6H_2SO_4 \xrightarrow{t} 5CO_2 + 2K_2SO_4 + 4MnSO_4 + 11H_2O$

Искомые вещества:

$X_1$ – метан ($CH_4$)

$X_2$ – метиламин ($CH_3NH_2$)

$X_3$ – метанол ($CH_3OH$)

$X_4$ – диоксид углерода ($CO_2$)