Номер 5, страница 137, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Осуществите следующие превращения:

а) метан $\rightarrow$ ацетилен $\rightarrow$ бензол $\rightarrow$ углекислый газ;

б) карбид кальция $\rightarrow$ ацетилен $\rightarrow$ бензол $\rightarrow$ сажа.

а) метан → ацетилен → бензол → углекислый газ;

Решение

Для осуществления данной цепи превращений необходимо последовательно провести следующие химические реакции:

1. метан → ацетилен. Получение ацетилена из метана осуществляется путем его пиролиза (высокотемпературного разложения без доступа воздуха). Реакция протекает при температуре около 1500o C с последующим резким охлаждением (закалкой), чтобы предотвратить разложение образовавшегося ацетилена.

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

2. ацетилен → бензол. Бензол получают из ацетилена в реакции тримеризации (реакция Зелинского). Для этого ацетилен пропускают над активированным углем при высокой температуре (около 600o C). Три молекулы ацетилена ($C_2H_2$) соединяются, образуя одну молекулу бензола ($C_6H_6$).

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

3. бензол → углекислый газ. Углекислый газ ($CO_2$) является продуктом полного сгорания бензола в избытке кислорода. Реакция горения является экзотермической, и кроме углекислого газа образуется вода.

$2C_6H_6 + 15O_2 \xrightarrow{t^\circ} 12CO_2 + 6H_2O$

Ответ:

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

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

$2C_6H_6 + 15O_2 \xrightarrow{t^\circ} 12CO_2 + 6H_2O$

б) карбид кальция → ацетилен → бензол → сажа.

Решение

Для осуществления данной цепи превращений необходимо последовательно провести следующие химические реакции:

1. карбид кальция → ацетилен. Это классический лабораторный и промышленный способ получения ацетилена. Он основан на реакции гидролиза карбида кальция ($CaC_2$), то есть его взаимодействия с водой. В результате реакции бурно выделяется газообразный ацетилен и образуется гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$).

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

2. ацетилен → бензол. Данное превращение аналогично тому, что описано в пункте а). Ацетилен подвергается тримеризации при пропускании над активированным углем при нагревании.

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

3. бензол → сажа. Сажа, которая представляет собой аморфный углерод ($\text{C}$), образуется при горении бензола в условиях недостатка кислорода. Высокое содержание углерода в молекуле бензола приводит к тому, что он горит сильно коптящим пламенем, что и является визуальным подтверждением образования сажи.

$2C_6H_6 + 3O_2(недост.) \xrightarrow{t^\circ} 12C + 6H_2O$

Также сажу можно получить при термическом разложении бензола без доступа кислорода.

Ответ:

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

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

$2C_6H_6 + 3O_2(недост.) \xrightarrow{t^\circ} 12C + 6H_2O$