Номер 5, страница 34, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Составьте уравнения реакций получения уксусной кислоты, исходя из:

а) карбоната кальция;

б) метана.

а) карбоната кальция;

Для получения уксусной кислоты из карбоната кальция необходимо провести цепочку химических превращений, включающую как неорганические, так и органические реакции.

1. Первым шагом является получение карбида кальция из карбоната кальция. Этот процесс проходит в две стадии: термическое разложение карбоната кальция (обжиг известняка) и последующее взаимодействие полученного оксида кальция с углем (коксом) при очень высокой температуре.

$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ \approx 1000^\circ C} Cao + CO_2\uparrow$

$Cao + 3C \xrightarrow{t^\circ \approx 2500^\circ C} CaC_2 + CO\uparrow$

2. Далее из карбида кальция получают ацетилен путем его гидролиза (реакции с водой).

$CaC_2 + 2H_2o \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$

3. Полученный ацетилен является ключевым органическим полупродуктом. Его гидратируют в присутствии катализатора (солей ртути(II)) для получения уксусного альдегида. Эта реакция известна как реакция Кучерова.

$C_2H_2 + H_2o \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} CH_3CHO$

4. На заключительной стадии уксусный альдегид (ацетальдегид) окисляют до уксусной кислоты. В промышленности для этого часто используют кислород воздуха в присутствии катализаторов (например, солей марганца).

$2CH_3CHo + O_2 \xrightarrow{cat, t^\circ} 2CH_3COOH$

Ответ:

$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} Cao + CO_2$

$Cao + 3C \xrightarrow{t^\circ} CaC_2 + CO$

$CaC_2 + 2H_2o \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$

$C_2H_2 + H_2o \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} CH_3CHO$

$2CH_3CHo + O_2 \xrightarrow{cat} 2CH_3COOH$

б) метана.

Синтез уксусной кислоты из метана, простейшего углеводорода, можно провести через стадию получения ацетилена, который является важным исходным веществом в органическом синтезе.

1. Ацетилен получают из метана путем его высокотемпературного пиролиза (крекинга). Реакция проводится при очень высокой температуре (около 1500o C) с последующим быстрым охлаждением продуктов для предотвращения их дальнейшего разложения.

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

2. Дальнейшие стадии синтеза повторяют путь, описанный в пункте (а), начиная с ацетилена. Сначала ацетилен гидратируют по реакции Кучерова для получения уксусного альдегида.

$C_2H_2 + H_2o \xrightarrow{HgSO_4, H_2SO_4} CH_3CHO$

3. Затем уксусный альдегид окисляют в целевой продукт - уксусную кислоту. Это можно сделать с помощью различных окислителей, включая кислород в присутствии катализаторов.

$2CH_3CHo + O_2 \xrightarrow{cat, t^\circ} 2CH_3COOH$

Ответ:

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

$C_2H_2 + H_2o \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} CH_3CHO$

$2CH_3CHo + O_2 \xrightarrow{cat} 2CH_3COOH$