Номер 3, страница 38, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Составьте уравнения реакций получения:

а) метилового эфирамуравьиной кислоты, исходя из метана;

б) этилового эфирауксусной кислоты, исходя из этилена.

а) метилового эфира муравьиной кислоты, исходя из метана;

Решение:

Для синтеза метилового эфира муравьиной кислоты (метилформиата, $HCOOCH_3$) требуются исходные вещества: муравьиная кислота ($HCOOH$) и метиловый спирт (метанол, $CH_3OH$). Оба этих соединения можно получить из метана ($CH_4$) через следующую последовательность реакций.

1. Получение метанола из метана. Этот процесс можно осуществить в две стадии: сначала проводим реакцию радикального замещения (хлорирование) метана, а затем — щелочной гидролиз образовавшегося хлорметана.

Хлорирование метана на свету ($h\nu$):

$$CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$$

Гидролиз хлорметана водным раствором щелочи:

$$CH_3Cl + NaOH_{ (водн.) } \rightarrow CH_3OH + NaCl$$

2. Получение муравьиной кислоты. Муравьиную кислоту можно получить путем окисления части синтезированного метанола. Процесс ведут ступенчато.

а) Каталитическое окисление метанола до муравьиного альдегида (формальдегида) с использованием оксида меди(II) в качестве окислителя:

$$CH_3OH + Cuo \xrightarrow{t^{\circ}} HCHo + Cu + H_2O$$

б) Дальнейшее окисление формальдегида до муравьиной кислоты. Для этого можно использовать, например, гидроксид меди(II) при нагревании:

$$HCHo + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^{\circ}} HCOOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$$

3. Получение метилформиата. Целевой продукт получают реакцией этерификации между ранее полученными муравьиной кислотой и метанолом. Реакция является обратимой и катализируется сильными кислотами (например, $H_2SO_4$).

$$HCOOH + CH_3OH \xrightleftharpoons{H_2SO_4, t^{\circ}} HCOOCH_3 + H_2O$$

Ответ:

Цепочка уравнений реакций для получения метилового эфира муравьиной кислоты из метана:

1. $CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$

2. $CH_3Cl + NaOH_{ (водн.) } \rightarrow CH_3OH + NaCl$

3. $CH_3OH + Cuo \xrightarrow{t^{\circ}} HCHo + Cu + H_2O$

4. $HCHo + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^{\circ}} HCOOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

5. $HCOOH + CH_3OH \xrightleftharpoons{H_2SO_4, t^{\circ}} HCOOCH_3 + H_2O$

б) этилового эфира уксусной кислоты, исходя из этилена.

Решение:

Для синтеза этилового эфира уксусной кислоты (этилацетата, $CH_3COOCH_2CH_3$) необходимы уксусная кислота ($CH_3COOH$) и этиловый спирт (этанол, $CH_3CH_2OH$). Оба этих вещества можно синтезировать, исходя из этилена ($CH_2=CH_2$).

1. Получение этанола из этилена. Этанол получают каталитической гидратацией этилена (присоединением молекулы воды по двойной связи).

$$CH_2=CH_2 + H_2o \xrightarrow{H_3PO_4, t^{\circ}, p} CH_3CH_2OH$$

2. Получение уксусной кислоты. Уксусную кислоту получают окислением части полученного этанола. Этот процесс удобно представить в виде двух последовательных стадий.

а) Окисление этанола до уксусного альдегида (этаналя) с помощью оксида меди(II):

$$CH_3CH_2OH + Cuo \xrightarrow{t^{\circ}} CH_3CHo + Cu + H_2O$$

б) Окисление уксусного альдегида до уксусной кислоты с помощью гидроксида меди(II) при нагревании:

$$CH_3CHo + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^{\circ}} CH_3COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$$

3. Получение этилацетата. Финальный этап — реакция этерификации между уксусной кислотой и этанолом, полученными на предыдущих стадиях. Реакция катализируется концентрированной серной кислотой, которая также служит водоотнимающим агентом.

$$CH_3COOH + CH_3CH_2OH \xrightleftharpoons{H_2SO_4, t^{\circ}} CH_3COOCH_2CH_3 + H_2O$$

Ответ:

Цепочка уравнений реакций для получения этилового эфира уксусной кислоты из этилена:

1. $CH_2=CH_2 + H_2o \xrightarrow{H^+, t^{\circ}} CH_3CH_2OH$

2. $CH_3CH_2OH + Cuo \xrightarrow{t^{\circ}} CH_3CHo + Cu + H_2O$

3. $CH_3CHo + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^{\circ}} CH_3COOH + Cu_2O\downarrow + 2H_2O$

4. $CH_3COOH + CH_3CH_2OH \xrightleftharpoons{H_2SO_4, t^{\circ}} CH_3COOCH_2CH_3 + H_2O$