Номер 5, страница 153 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

5. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

a) $CH_4 \xrightarrow{1500 \text{ °C}} \dots \xrightarrow{\text{активир. уголь, } 450 \text{ °C}} \dots \xrightarrow{Br_2/FeBr_3} \dots;$

б) $C_2H_4 \xrightarrow{Cl_2} \dots \xrightarrow{KOH/\text{спирт, } t} \dots \xrightarrow{HCl} \dots \rightarrow \text{ПВХ}.$

а) Решение

1. Первая стадия — пиролиз метана. При сильном нагревании (около $1500^\circ C$) метан разлагается с образованием ацетилена и водорода.

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

2. Вторая стадия — тримеризация ацетилена. При пропускании ацетилена над активированным углем при температуре $450-500^\circ C$ (реакция Зелинского-Казанского) образуется бензол.

$3C_2H_2 \xrightarrow{C_{акт.}, 450^\circ C} C_6H_6$

3. Третья стадия — бромирование бензола. Это реакция электрофильного замещения, которая протекает в присутствии катализатора (кислоты Льюиса, например, $FeBr_3$). В результате образуется бромбензол.

$C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr$

Ответ:

1. $2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} C_2H_2 + 3H_2$

2. $3C_2H_2 \xrightarrow{C_{акт.}, 450^\circ C} C_6H_6$

3. $C_6H_6 + Br_2 \xrightarrow{FeBr_3} C_6H_5Br + HBr$

б) Решение

1. Первая стадия — хлорирование этена (этилена). Это реакция присоединения, в результате которой образуется 1,2-дихлорэтан.

$CH_2=CH_2 + Cl_2 \rightarrow CH_2Cl-CH_2Cl$

2. Вторая стадия — дегидрогалогенирование 1,2-дихлорэтана. При действии избытка спиртового раствора гидроксида калия при нагревании отщепляются две молекулы хлороводорода и образуется ацетилен.

$CH_2Cl-CH_2Cl + 2KOH_{(спирт)} \xrightarrow{t} CH\equiv CH + 2KCl + 2H_2O$

3. Третья стадия — гидрохлорирование ацетилена. Присоединение одной молекулы хлороводорода к ацетилену (в присутствии катализатора, солей ртути(II)) приводит к образованию хлорэтена, также известного как винилхлорид.

$CH\equiv CH + HCl \xrightarrow{HgCl_2} CH_2=CHCl$

4. Четвертая стадия — полимеризация винилхлорида. В результате этой реакции образуется полимер — поливинилхлорид (ПВХ).

$n(CH_2=CHCl) \xrightarrow{t, p, кат.} (-CH_2-CHCl-)_n$

Ответ:

1. $C_2H_4 + Cl_2 \rightarrow C_2H_4Cl_2$

2. $C_2H_4Cl_2 + 2KOH_{(спирт)} \xrightarrow{t} C_2H_2 + 2KCl + 2H_2O$

3. $C_2H_2 + HCl \rightarrow C_2H_3Cl$

4. $nC_2H_3Cl \xrightarrow{полимеризация} (-CH_2-CHCl-)_n$