Номер 6, страница 143, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Осуществите следующие превращения:

а) метан → ацетилен → бензол → $CO_2$;

б) пропан → бромпропан → гексан → циклогексан → бензол.

а)

Решение:

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

1. Получение ацетилена ($C_2H_2$) из метана ($CH_4$) осуществляется реакцией пиролиза при сильном нагревании (около 1500o C) с быстрым охлаждением продуктов.

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

2. Получение бензола ($C_6H_6$) из ацетилена ($C_2H_2$) проводится реакцией тримеризации (реакция Зелинского). Ацетилен пропускают над активированным углем при температуре около 600o C.

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

3. Окисление бензола ($C_6H_6$) до углекислого газа ($CO_2$) происходит в реакции полного сгорания в избытке кислорода при поджигании.

$2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O$

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

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

$2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O$

Данная цепочка превращений осуществляется следующими реакциями:

1. Получение бромпропана из пропана ($C_3H_8$) — это реакция галогенирования, протекающая по свободно-радикальному механизму под действием света. Для получения гексана в следующей стадии необходим 1-бромпропан.

$CH_3-CH_2-CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3-CH_2-CH_2Br + HBr$

2. Получение гексана ($C_6H_{14}$) из 1-бромпропана осуществляется по реакции Вюрца с использованием металлического натрия, при которой происходит удвоение углеродной цепи.

$2CH_3CH_2CH_2Br + 2Na \rightarrow CH_3(CH_2)_4CH_3 + 2NaBr$

3. Получение циклогексана ($C_6H_{12}$) из н-гексана ($CH_3(CH_2)_4CH_3$) — это реакция каталитической дегидроциклизации, которая протекает при нагревании в присутствии платинового катализатора.

$CH_3(CH_2)_4CH_3 \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} C_6H_{12} + H_2$

4. Получение бензола ($C_6H_6$) из циклогексана ($C_6H_{12}$) происходит в результате каталитического дегидрирования (ароматизации) при нагревании над катализатором (Pt, Pd или Ni).

$C_6H_{12} \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} C_6H_6 + 3H_2$

$CH_3-CH_2-CH_3 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3-CH_2-CH_2Br + HBr$

$2CH_3CH_2CH_2Br + 2Na \rightarrow CH_3(CH_2)_4CH_3 + 2NaBr$

$CH_3(CH_2)_4CH_3 \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} C_6H_{12} + H_2$

$C_6H_{12} \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} C_6H_6 + 3H_2$