Номер 3, страница 97 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Напишите уравнения реакций получения:

а) ацетилена из метана;

б) хлоропренового каучука из ацетилена;

в) тетрахлорметана из метана.

Решение:

а) ацетилена из метана

Для получения ацетилена (этина, $C_2H_2$) из метана ($CH_4$) в промышленности используют метод пиролиза (термического или электродугового крекинга). Процесс проводят при очень высокой температуре (около 1500o C), при этом продукты реакции необходимо быстро охладить, чтобы предотвратить разложение ацетилена.

Уравнение реакции:

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

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

б) хлоропренового каучука из ацетилена

Получение хлоропренового каучука из ацетилена — это многостадийный синтез. Сначала из ацетилена получают мономер — хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3), а затем его полимеризуют.

Стадия 1: Получение винилацетилена.

Две молекулы ацетилена вступают в реакцию димеризации в присутствии катализатора (раствор хлорида меди(I) и хлорида аммония), образуя винилацетилен (бутен-1-ин-3).

$2HC\equiv CH \xrightarrow{CuCl, NH_4Cl} H_2C=CH-C\equiv CH$

Стадия 2: Получение хлоропрена.

К винилацетилену присоединяют хлороводород (реакция гидрохлорирования) в присутствии катализатора (хлорид меди(I)). В результате образуется мономер — хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3).

$H_2C=CH-C\equiv CH + HCl \xrightarrow{CuCl} H_2C=CCl-CH=CH_2$

Стадия 3: Полимеризация хлоропрена.

Молекулы хлоропрена вступают в реакцию полимеризации, образуя длинные цепи полихлоропрена, который и является хлоропреновым каучуком.

$n(H_2C=CCl-CH=CH_2) \xrightarrow{полимеризация} (-CH_2-CCl=CH-CH_2-)_n$

Ответ: Процесс получения хлоропренового каучука из ацетилена включает следующие реакции:

1. Димеризация ацетилена: $2HC\equiv CH \xrightarrow{CuCl, NH_4Cl} H_2C=CH-C\equiv CH$

2. Гидрохлорирование винилацетилена: $H_2C=CH-C\equiv CH + HCl \xrightarrow{CuCl} H_2C=CCl-CH=CH_2$

3. Полимеризация хлоропрена: $n(H_2C=CCl-CH=CH_2) \xrightarrow{полимеризация} (-CH_2-CCl=CH-CH_2-)_n$

в) тетрахлорметана из метана

Тетрахлорметан ($CCl_4$, четыреххлористый углерод) получают из метана ($CH_4$) путем реакции радикального замещения — хлорирования. Реакция инициируется нагреванием или ультрафиолетовым облучением (квант света, $h\nu$) и протекает постадийно, с последовательным замещением атомов водорода на атомы хлора.

Стадия 1: Получение хлорметана.

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

Стадия 2: Получение дихлорметана.

$CH_3Cl + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_2Cl_2 + HCl$

Стадия 3: Получение трихлорметана (хлороформа).

$CH_2Cl_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CHCl_3 + HCl$

Стадия 4: Получение тетрахлорметана.

$CHCl_3 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CCl_4 + HCl$

Суммарное уравнение всего процесса выглядит следующим образом:

$CH_4 + 4Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CCl_4 + 4HCl$

Ответ: Уравнения последовательных стадий реакции хлорирования метана до тетрахлорметана:

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

$CH_3Cl + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_2Cl_2 + HCl$

$CH_2Cl_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CHCl_3 + HCl$

$CHCl_3 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CCl_4 + HCl$