Номер 6, страница 62 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

6. Назовите основные области применения алканов.

Алканы, или предельные (насыщенные) углеводороды с общей формулой $C_nH_{2n+2}$, являются основой многих природных и синтетических материалов, что обуславливает их широчайшее применение. Основные области можно разделить на несколько ключевых групп.

• Топливо

  Это главная и наиболее масштабная область применения алканов, связанная с выделением большого количества теплоты при их сгорании.

  • Метан ($CH_4$) — основной компонент природного газа (до 98%). Используется как бытовое и промышленное топливо для отопления, приготовления пищи, а также на теплоэлектростанциях. В сжатом (КПГ) или сжиженном (СПГ) виде применяется как экологически более чистое моторное топливо.
  • Пропан ($C_3H_8$) и бутан ($C_4H_{10}$) — составляют основу сжиженного нефтяного газа (СНГ). Используются в бытовых газовых баллонах, в качестве автомобильного топлива, а также в зажигалках и туристических горелках.
  • Бензин — смесь жидких алканов, преимущественно с числом атомов углерода от 5 до 12 ($C_5H_{12} – C_{12}H_{26}$). Является основным топливом для поршневых двигателей внутреннего сгорания легковых автомобилей.
  • Керосин — фракция, состоящая из алканов с цепями от $C_{11}$ до $C_{16}$. Главным образом используется как топливо для реактивных двигателей в авиации, а также в осветительных и нагревательных приборах.
  • Дизельное топливо (солярка) — смесь углеводородов с длиной цепи от $C_{15}$ до $C_{18}$. Применяется в дизельных двигателях грузового транспорта, кораблей, тепловозов и сельскохозяйственной техники.
  • Мазут — остаточная фракция перегонки нефти, состоящая из тяжелых углеводородов ($C>18$). Используется как котельное топливо на промышленных предприятиях, электростанциях и на морском транспорте.

  Ответ: Основная область применения алканов — в качестве высокоэффективного энергетического ресурса (топлива) для всех видов транспорта, промышленности, электроэнергетики и бытовых нужд.

• Сырье для химической промышленности

  Алканы служат доступным и дешевым исходным сырьем для получения огромного спектра органических соединений.

  • Производство непредельных углеводородов. Путем крекинга (расщепления длинных цепей) и дегидрирования (отщепления водорода) из алканов получают более реакционноспособные алкены (этилен $C_2H_4$, пропилен $C_3H_6$) и алкины (ацетилен $C_2H_2$). Эти вещества являются мономерами для синтеза важнейших полимеров: полиэтилена, полипропилена, каучуков. Например, получение этилена из этана: $C_2H_6 \xrightarrow{t, kat} C_2H_4 + H_2$.
  • Получение галогенопроизводных. Реакции галогенирования (например, хлорирования) метана и других алканов приводят к образованию ценных продуктов: дихлорметана ($CH_2Cl_2$), хлороформа ($CHCl_3$) и четыреххлористого углерода ($CCl_4$), которые используются как растворители и фреоны.
  • Получение сажи и водорода. При пиролизе (термическом разложении без доступа воздуха) метана получают технический углерод (сажу) и водород: $CH_4 \xrightarrow{t>1000^\circ C} C + 2H_2$. Сажа используется как наполнитель в производстве резины и как черный пигмент (например, в типографской краске).
  • Синтез-газ. Паровая конверсия метана позволяет получать синтез-газ — смесь оксида углерода(II) и водорода ($CO + H_2$), который является сырьем для производства метанола, аммиака, синтетических топлив.

  Ответ: Алканы являются фундаментальным сырьем для тяжелого органического синтеза, позволяя производить пластмассы, каучуки, растворители, пигменты и другие важные химические продукты.

• Смазочные материалы, растворители и специальные материалы

  Физические свойства высших алканов, такие как вязкость, химическая инертность и гидрофобность, определяют их применение в этой области.

  • Смазочные масла. Высшие жидкие алканы (более 16 атомов углерода) являются основой моторных и промышленных масел, которые уменьшают трение и износ движущихся частей механизмов.
  • Растворители. Легкие жидкие алканы, такие как гексан ($C_6H_{14}$) и гептан ($C_7H_{16}$), являются хорошими неполярными растворителями. Их используют для экстракции растительных масел, а также для растворения жиров, восков, лаков.
  • Парафин и вазелин. Смеси твердых алканов ($C_{18}–C_{35}$) образуют парафин, из которого делают свечи, пропитывают упаковочную бумагу, используют в качестве антикоррозионного покрытия. Вазелин (смесь жидких и твердых алканов) широко применяется как основа для мазей в медицине и кремов в косметологии.

  Ответ: Высшие алканы и их смеси используются в качестве смазочных материалов, неполярных растворителей, а также для создания специальных материалов, таких как парафин (свечи, покрытия) и вазелин (основа для мазей).