Номер 462, страница 105 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

462. Два газа А (простое вещество) и В (сложное вещество) вступают между собой в реакцию при температуре $250^\circ\text{C}$ и давлении $10 \text{ МПа}$ в присутствии катализаторов на основе оксидов цинка и меди. Образующееся соединение C вступает в реакцию межмолекулярной дегидратации, образуя при этом вещество D. Приведите возможные структурные формулы веществ А, В, С и D. Напишите уравнения реакций.

Приведите возможные структурные формулы веществ A, B, C и D.

Исходя из условий задачи, реакция между газом A (простое вещество) и газом B (сложное вещество) при температуре 250°C, давлении 10 МПа в присутствии катализаторов на основе оксидов цинка и меди (ZnO/CuO) является промышленным синтезом метанола из синтез-газа.

В этом процессе простое вещество А — это водород, а сложное вещество B — оксид углерода(II) (угарный газ). Продукт реакции, соединение C — это метанол.

Соединение C (метанол) вступает в реакцию межмолекулярной дегидратации, что характерно для спиртов. В результате реакции двух молекул спирта с отщеплением молекулы воды образуется простой эфир. Таким образом, вещество D — это диметиловый эфир.

Вещество A — водород (H₂). Структурная формула:
H–H

Вещество B — оксид углерода(II) (CO). Структурная формула:
C≡O

Вещество C — метанол (CH₃OH). Структурная формула:
H
|
H–C–O–H
|
H

Вещество D — диметиловый эфир (CH₃–O–CH₃). Структурная формула:
H H
| |
H–C–O–C–H
| |
H H

Ответ:
Структурная формула вещества A (водород, H₂): H–H
Структурная формула вещества B (оксид углерода(II), CO): C≡O
Структурная формула вещества C (метанол, CH₃OH):
H
|
H–C–O–H
|
H
Структурная формула вещества D (диметиловый эфир, CH₃–O–CH₃):
H H
| |
H–C–O–C–H
| |
H H

Напишите уравнения реакций.

1. Реакция синтеза метанола (вещество C) из оксида углерода(II) (вещество B) и водорода (вещество A) в указанных условиях:
$CO + 2H_2 \xrightarrow{250^\circ C, 10\ МПа, ZnO/CuO} CH_3OH$

2. Реакция межмолекулярной дегидратации метанола (вещество C) с образованием диметилового эфира (вещество D). Реакция обычно протекает при нагревании в присутствии кислотного катализатора (например, серной кислоты) или на гетерогенных катализаторах (например, Al₂O₃).
$2CH_3OH \xrightarrow{t^\circ, катализатор} CH_3–O–CH_3 + H_2O$

Ответ:
$CO + 2H_2 \xrightarrow{250^\circ C, 10\ МПа, ZnO/CuO} CH_3OH$
$2CH_3OH \xrightarrow{t^\circ, катализатор} CH_3–O–CH_3 + H_2O$