Номер 5, страница 11, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Напишите уравнения реакций, позволяющих осуществить следующие превращения:

а) метан → ацетилен → бензол → этилбензол;

б) гексан → циклогексан → бензол;

в) карбид алюминия → метан → ацетилен → бензол → толуол.

Укажите условия протекания реакций.

а) метан → ацетилен → бензол → этилбензол

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо провести следующие реакции:

1. Метан → ацетилен: Пиролиз метана. Реакция заключается в нагревании метана до очень высокой температуры (1500o C) с последующим быстрым охлаждением для предотвращения разложения продуктов.

2. Ацетилен → бензол: Тримеризация ацетилена, известная как реакция Зелинского. Ацетилен пропускают над активированным углем при температуре 400-600o C.

3. Бензол → этилбензол: Алкилирование бензола по реакции Фриделя-Крафтса. Бензол реагирует с хлорэтаном (или этиленом) в присутствии кислотного катализатора, например, безводного хлорида алюминия ($AlCl_3$).

Ответ:

1. $2CH_4 \xrightarrow{1500^{\circ}C} C_2H_2 + 3H_2$

2. $3C_2H_2 \xrightarrow{C_{акт.}, 400-600^{\circ}C} C_6H_6$

3. $C_6H_6 + C_2H_5Cl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5-C_2H_5 + HCl$

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо провести следующие реакции:

1. Гексан → циклогексан: Каталитическая циклизация н-гексана. Пары гексана пропускают над нагретым платиновым катализатором, что приводит к замыканию цепи в цикл и отщеплению молекулы водорода.

2. Циклогексан → бензол: Каталитическое дегидрирование циклогексана. Реакция протекает при нагревании (около 300o C) в присутствии катализаторов дегидрирования, таких как платина (Pt), палладий (Pd) или никель (Ni).

Ответ:

1. $C_6H_{14} \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} C_6H_{12} + H_2$

2. $C_6H_{12} \xrightarrow{Pt, 300^{\circ}C} C_6H_6 + 3H_2$

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо провести следующие реакции:

1. Карбид алюминия → метан: Гидролиз карбида алюминия. Реакция происходит при взаимодействии карбида алюминия с водой при комнатной температуре. Образуется газообразный метан и осадок гидроксида алюминия.

2. Метан → ацетилен: Пиролиз метана. Реакция протекает при температуре 1500o C с последующим быстрым охлаждением.

3. Ацетилен → бензол: Тримеризация ацетилена (реакция Зелинского). Пропускание ацетилена над активированным углем при 400-600o C.

4. Бензол → толуол: Алкилирование бензола по реакции Фриделя-Крафтса. Реакция бензола с хлорметаном в присутствии катализатора — безводного хлорида алюминия ($AlCl_3$).

Ответ:

1. $Al_4C_3 + 12H_2o \rightarrow 4Al(OH)_3\downarrow + 3CH_4\uparrow$

2. $2CH_4 \xrightarrow{1500^{\circ}C} C_2H_2 + 3H_2$

3. $3C_2H_2 \xrightarrow{C_{акт.}, 400-600^{\circ}C} C_6H_6$

4. $C_6H_6 + CH_3Cl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5-CH_3 + HCl$