Номер 10, страница 258 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

10*. Предложите схему получения метиламина, исходя из метана и неорганических веществ. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Решение

Для получения метиламина ($CH_3NH_2$) из метана ($CH_4$) и неорганических веществ можно предложить следующую двухстадийную схему синтеза. В качестве неорганических реагентов будут использованы хлор ($Cl_2$) и аммиак ($NH_3$).

1. Получение хлорметана (метилхлорида) из метана.
На первой стадии метан вступает в реакцию свободно-радикального замещения с хлором при облучении ультрафиолетовым светом (на свету, $h\nu$). В этой реакции один атом водорода в молекуле метана замещается на атом хлора, в результате чего образуется хлорметан.
Уравнение реакции:
$CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$

2. Получение метиламина из хлорметана.
На второй стадии хлорметан, полученный на предыдущем этапе, реагирует с аммиаком. Это реакция нуклеофильного замещения (реакция алкилирования аммиака по Гофману). Чтобы реакция преимущественно шла до образования первичного амина (метиламина) и избежать образования ди- и триметиламинов, используется избыток аммиака.
Уравнение реакции:
$CH_3Cl + 2NH_3 \text{(избыток)} \rightarrow CH_3NH_2 + NH_4Cl$
В данной реакции одна молекула аммиака является нуклеофилом и замещает атом хлора, а вторая молекула аммиака выступает в роли основания, связывая выделяющийся в ходе реакции хлороводород ($HCl$) в соль — хлорид аммония ($NH_4Cl$).

Ответ:
Предложенная схема получения метиламина из метана и неорганических веществ:
$CH_4 \xrightarrow{+Cl_2, h\nu} CH_3Cl \xrightarrow{+2NH_3} CH_3NH_2$
Уравнения соответствующих реакций:
1) $CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$
2) $CH_3Cl + 2NH_3 \rightarrow CH_3NH_2 + NH_4Cl$