Номер 3, страница 143 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

3. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно получить метанол из метана.

Получить метанол ($CH_3OH$) из метана ($CH_4$) можно с помощью последовательности химических реакций. Существует несколько способов, из которых наиболее известны два многостадийных процесса.

Способ 1: Получение через хлорметан

Этот метод включает две стадии: галогенирование метана и последующий гидролиз полученного галогеналкана.

1. Хлорирование метана. Реакция радикального замещения, которая инициируется ультрафиолетовым светом ($h\nu$). В результате образуется хлорметан ($CH_3Cl$) и побочный продукт — хлороводород ($HCl$).
   $CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$

2. Гидролиз хлорметана. Полученный хлорметан нагревают с водным раствором щёлочи (например, гидроксида натрия $NaOH$). В ходе реакции нуклеофильного замещения атом хлора замещается на гидроксильную группу ($-OH$), что приводит к образованию метанола.
   $CH_3Cl + NaOH_{(водн.)} \rightarrow CH_3OH + NaCl$

Способ 2: Промышленный синтез через синтез-газ

Это основной промышленный метод получения метанола.

1. Паровая конверсия метана. Метан смешивают с водяным паром и пропускают над катализатором (например, никелевым) при высокой температуре ($700–900^\circ C$) и давлении. В результате образуется синтез-газ — смесь угарного газа ($CO$) и водорода ($H_2$).
   $CH_4 + H_2O \xrightarrow{t^\circ, p, Ni} CO + 3H_2$

2. Синтез метанола. Синтез-газ сжимают и нагревают ($250^\circ C$, $5–10$ МПа) в присутствии катализатора (обычно смесь оксидов меди, цинка и алюминия) для получения метанола.
   $CO + 2H_2 \xrightarrow{t^\circ, p, kat} CH_3OH$

Ответ:
Возможная последовательность реакций для получения метанола из метана:
1. $CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$
2. $CH_3Cl + NaOH \rightarrow CH_3OH + NaCl$

Промышленный способ:
1. $CH_4 + H_2O \xrightarrow{t^\circ, p, Ni} CO + 3H_2$
2. $CO + 2H_2 \xrightarrow{t^\circ, p, kat} CH_3OH$