Номер 837, страница 197 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

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

Решение

Для получения этиламина ($C_2H_5NH_2$) из метана ($CH_4$) и неорганических веществ можно предложить следующую последовательность химических превращений:

$CH_4 \xrightarrow{1} C_2H_2 \xrightarrow{2} C_2H_6 \xrightarrow{3} C_2H_5Cl \xrightarrow{4} C_2H_5NH_2$

Ниже представлены уравнения реакций для каждой стадии этого синтеза.

1. Получение ацетилена из метана

На первой стадии необходимо создать углеродный скелет из двух атомов углерода. Это достигается путем пиролиза (высокотемпературного разложения) метана при температуре около $1500^\circ C$. В результате реакции образуется ацетилен.

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

2. Получение этана из ацетилена

Далее, ненасыщенный углеводород ацетилен необходимо превратить в насыщенный этан. Это осуществляется реакцией каталитического гидрирования (присоединения водорода). В качестве катализатора обычно используют никель (Ni), платину (Pt) или палладий (Pd).

$C_2H_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni, t, p} C_2H_6$

3. Получение хлорэтана из этана

Чтобы ввести в молекулу функциональную группу, которую можно будет заменить на аминогруппу, проводят реакцию галогенирования. Этан реагирует с хлором ($Cl_2$, неорганическое вещество) при облучении ультрафиолетовым светом ($h\nu$) с образованием хлорэтана.

$C_2H_6 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_2H_5Cl + HCl$

4. Получение этиламина из хлорэтана

На заключительной стадии проводится реакция хлорэтана с аммиаком ($NH_3$, неорганическое вещество). Это реакция нуклеофильного замещения (реакция Гофмана), в результате которой атом хлора замещается на аминогруппу ($-NH_2$). Для предотвращения образования побочных продуктов (ди- и триэтиламинов) используется избыток аммиака.

$C_2H_5Cl + 2NH_3 \text{(изб.)} \xrightarrow{t} C_2H_5NH_2 + NH_4Cl$

Ответ:

Схема получения этиламина:

$CH_4 \rightarrow C_2H_2 \rightarrow C_2H_6 \rightarrow C_2H_5Cl \rightarrow C_2H_5NH_2$

Уравнения реакций:

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

2. $C_2H_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} C_2H_6$

3. $C_2H_6 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_2H_5Cl + HCl$

4. $C_2H_5Cl + 2NH_3 \rightarrow C_2H_5NH_2 + NH_4Cl$