Номер 454, страница 103 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

454. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно получить из метанола:

а) полиэтилен;

б) поливинилхлорид;

в) 1,4-полибутадиен.

a) полиэтилен

Для получения полиэтилена из метанола необходимо сначала синтезировать мономер – этилен, а затем провести его полимеризацию. Это можно осуществить в две стадии.

1. Получение этилена из метанола. Промышленный способ – каталитическая конверсия метанола на цеолитных катализаторах (процесс MTO - Methanol-to-Olefins).

$2 CH_3OH \xrightarrow{Al_2O_3/SiO_2, t} CH_2=CH_2 + 2 H_2O$

2. Полимеризация этилена. Этилен полимеризуют при высоком давлении и температуре в присутствии катализатора для получения полиэтилена.

$n CH_2=CH_2 \xrightarrow{P, t, kat.} (-CH_2-CH_2-)_n$

Ответ:

Цепочка превращений для получения полиэтилена из метанола:

$CH_3OH \rightarrow CH_2=CH_2 \rightarrow (-CH_2-CH_2-)_n$

Уравнения реакций:

1. $2 CH_3OH \xrightarrow{kat, t} CH_2=CH_2 + 2 H_2O$

2. $n CH_2=CH_2 \xrightarrow{P, t, kat.} (-CH_2-CH_2-)_n$

б) поливинилхлорид

Для получения поливинилхлорида из метанола необходимо последовательно получить этилен, затем винилхлорид (мономер), и после этого провести его полимеризацию.

1. Получение этилена из метанола (аналогично пункту а).

$2 CH_3OH \xrightarrow{kat, t} CH_2=CH_2 + 2 H_2O$

2. Получение 1,2-дихлорэтана путем хлорирования этилена.

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

3. Получение винилхлорида путем дегидрохлорирования (крекинга) 1,2-дихлорэтана при высокой температуре.

$CH_2Cl-CH_2Cl \xrightarrow{500^\circ C} CH_2=CHCl + HCl$

4. Полимеризация винилхлорида с образованием поливинилхлорида.

$n CH_2=CHCl \xrightarrow{kat.} (-CH_2-CHCl-)_n$

Ответ:

Цепочка превращений для получения поливинилхлорида из метанола:

$CH_3OH \rightarrow CH_2=CH_2 \rightarrow CH_2Cl-CH_2Cl \rightarrow CH_2=CHCl \rightarrow (-CH_2-CHCl-)_n$

Уравнения реакций:

1. $2 CH_3OH \xrightarrow{kat, t} CH_2=CH_2 + 2 H_2O$

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

3. $CH_2Cl-CH_2Cl \xrightarrow{t} CH_2=CHCl + HCl$

4. $n CH_2=CHCl \xrightarrow{kat.} (-CH_2-CHCl-)_n$

в) 1,4-полибутадиен

Для получения 1,4-полибутадиена из метанола можно использовать схему, включающую синтез этанола, затем бутадиена-1,3 и его последующую полимеризацию.

1. Получение этанола из метанола. Это можно осуществить через реакцию гомологизации, то есть наращивания углеродной цепи, с использованием синтез-газа ($CO + H_2$).

$CH_3OH + CO + 2 H_2 \xrightarrow{kat., P, t} CH_3CH_2OH + H_2O$

2. Получение бутадиена-1,3 из этанола по методу С. В. Лебедева. Процесс включает одновременно дегидратацию и дегидрирование этанола на смешанном катализаторе.

$2 CH_3CH_2OH \xrightarrow{Al_2O_3, ZnO, 425^\circ C} CH_2=CH-CH=CH_2 + 2 H_2O + H_2$

3. 1,4-полимеризация бутадиена-1,3. При полимеризации бутадиена-1,3 двойные связи смещаются в центр молекулы, образуя 1,4-полибутадиен.

$n CH_2=CH-CH=CH_2 \xrightarrow{kat.} (-CH_2-CH=CH-CH_2-)_n$

Ответ:

Цепочка превращений для получения 1,4-полибутадиена из метанола:

$CH_3OH \rightarrow CH_3CH_2OH \rightarrow CH_2=CH-CH=CH_2 \rightarrow (-CH_2-CH=CH-CH_2-)_n$

Уравнения реакций:

1. $CH_3OH + CO + 2 H_2 \xrightarrow{kat.} CH_3CH_2OH + H_2O$

2. $2 CH_3CH_2OH \xrightarrow{kat., t} CH_2=CH-CH=CH_2 + 2 H_2O + H_2$

3. $n CH_2=CH-CH=CH_2 \xrightarrow{kat.} (-CH_2-CH=CH-CH_2-)_n$