Номер 6, страница 41 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Какие вы знаете способы получения алканов в лаборатории? Напишите соответствующие уравнения реакции.

В лаборатории алканы можно получить несколькими способами. Ниже приведены основные из них с соответствующими уравнениями реакций.

1. Гидрирование непредельных углеводородов

Этот метод заключается в присоединении водорода к кратным связям (двойным или тройным) в молекулах алкенов или алкинов. Реакция протекает при нагревании и в присутствии металлических катализаторов, таких как никель (Ni), платина (Pt) или палладий (Pd).

Общая схема для алкенов:

$C_nH_{2n} \text{ (алкен)} + H_2 \xrightarrow{кат., t^\circ} C_nH_{2n+2} \text{ (алкан)}$

Пример получения этана из этена:

$CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ} CH_3-CH_3$

Общая схема для алкинов:

$C_nH_{2n-2} \text{ (алкин)} + 2H_2 \xrightarrow{кат., t^\circ} C_nH_{2n+2} \text{ (алкан)}$

Пример получения пропана из пропина:

$CH_3-C\equiv CH + 2H_2 \xrightarrow{Pt, t^\circ} CH_3-CH_2-CH_3$

Ответ: Алканы получают каталитическим гидрированием (присоединением водорода) алкенов или алкинов.

2. Реакция Вюрца

Это именная реакция, которая заключается во взаимодействии галогеналканов с металлическим натрием. В результате происходит удвоение углеродного радикала и образование симметричного алкана. Реакция проводится в среде безводного эфира.

Общая схема:

$2R-Hal + 2Na \rightarrow R-R + 2NaHal$

Пример получения бутана из бромэтана:

$2CH_3-CH_2-Br + 2Na \rightarrow CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 + 2NaBr$

Пример получения этана из йодметана:

$2CH_3-I + 2Na \rightarrow CH_3-CH_3 + 2NaI$

Ответ: Алканы получают по реакции Вюрца, обрабатывая галогеналканы металлическим натрием, что приводит к удлинению углеродной цепи.

3. Декарбоксилирование солей карбоновых кислот (реакция Дюма)

При сплавлении солей карбоновых кислот (например, ацетата натрия) с твердой щелочью (часто используют натровую известь – смесь $NaOH$ и $CaO$) происходит отщепление карбоксильной группы в виде карбоната и образование алкана. Углеродная цепь алкана на один атом углерода короче, чем в исходной соли.

Общая схема:

$R-COONa + NaOH \xrightarrow{t^\circ, CaO} R-H + Na_2CO_3$

Пример получения метана из ацетата натрия:

$CH_3COONa + NaOH \xrightarrow{t^\circ} CH_4 \uparrow + Na_2CO_3$

Ответ: Алканы получают сплавлением солей карбоновых кислот со щелочами, при этом образуется алкан с меньшим числом атомов углерода.

4. Гидролиз карбида алюминия

Этот способ используется в лаборатории для получения простейшего алкана – метана. Карбид алюминия ($Al_4C_3$) при взаимодействии с водой или кислотами образует гидроксид алюминия и метан.

Уравнение реакции:

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

Или с кислотой, например, соляной:

$Al_4C_3 + 12HCl \rightarrow 4AlCl_3 + 3CH_4 \uparrow$

Ответ: Метан в лаборатории можно получить реакцией карбида алюминия с водой или кислотой.