Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: а) CH4 ->...

а) 1) CH4 -> C2H2 CH4 + 2O2 -> 2H2O + CO2 2CH4 -> C2H2 + 2H2

2) C2H2 -> CH3-C-H C2H2 + H2O -> CH3-C-H

б) 1) CaCO3 -> CaO CaCO3 -> CaO + CO2

2) CaO -> CaC2 2CaO + 5C -> 2CaC2 + 2CO2

3) CaC2 -> C2H2 CaC2 + 2H2O -> C2H2 + Ca(OH)2

4) C2H2 -> CH2=CHCl C2H2 + Cl2 -> CH2=CHCl

5) CH2=CHCl -> (-CH2-CHCl-)n n(CH2=CHCl) -> (-CH2-CHCl-)n

Для осуществления данных превращений необходимо воспользоваться рядом химических реакций. Давайте рассмотрим каждый из путей по отдельности.

а) CH4 -> C2H2 -> CH3C≡CH

1. CH4 -> C2H2:

   • Первая реакция — это пиролиз метана. При высоких температурах (около 1200-1500°C) метан разлагается с образованием ацетилена: [ 2 \text{CH}_4 \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 + 3 \text{H}_2 ]

2. C2H2 -> CH3C≡CH:

   • Вторая реакция — это реакция гидратации ацетилена с последующим восстановлением. Вначале ацетилен подвергается гидратации в присутствии серной кислоты и сульфата ртути (катализатор), образуя ацетальдегид (через виниловый спирт в качестве промежуточного соединения): [ \text{C}_2\text{H}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CH}_3\text{CHO} ]
   • Затем ацетальдегид восстанавливается до пропина (CH3C≡CH) с помощью реагента, способного восстановить альдегиды до алкинов (например, с использованием диэтилового эфира в присутствии лития и аммиака).

б) CaCO3 -> CaO -> CaC2 -> C2H2 -> CH2=CHCl -> (-CH2-CHCl-)n

1. CaCO3 -> CaO:

   • Карбонат кальция разлагается при нагревании с образованием оксида кальция и углекислого газа: [ \text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2 ]

2. CaO -> CaC2:

   • Оксид кальция реагирует с углеродом (коксом) при высокой температуре, образуя карбид кальция: [ \text{CaO} + 3 \text{C} \rightarrow \text{CaC}_2 + \text{CO} ]

3. CaC2 -> C2H2:

   • Карбид кальция взаимодействует с водой, образуя ацетилен и гидроксид кальция: [ \text{CaC}_2 + 2 \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 + \text{Ca(OH)}_2 ]

4. C2H2 -> CH2=CHCl:

   • Ацетилен реагирует с хлороводородом (Гидрогалогенирование) в присутствии катализатора, образуя винилхлорид: [ \text{C}_2\text{H}_2 + \text{HCl} \rightarrow \text{CH}_2=\text{CHCl} ]

5. CH2=CHCl -> (-CH2-CHCl-)n:

   • Винилхлорид подвергается полимеризации, образуя поливинилхлорид (ПВХ): [ n \text{CH}_2=\text{CHCl} \rightarrow (-\text{CH}_2-\text{CHCl}-)_n ]

Таким образом, при помощи этих реакций можно осуществить заданные превращения.

а) CH4 -> C2H2: 2CH4 -> C2H2 + 2H2

C2H2 -> CH3 - C---H: C2H2 + H2O -> CH3 - C---H

б) CaCO3 -> CaO: CaCO3 -> CaO + CO2

CaO -> CaC2: 2CaO + 3C -> 2CaC2 + CO2
CaC2 -> C2H2: CaC2 + 2H2O -> C2H2 + Ca(OH)2
C2H2 -> CH2 = CHCl: C2H2 + Cl2 -> CH2 = CHCl
CH2 = CHCl -> (-CH2 - CHCl -)n: CH2 = CHCl + H2C=CHCl -> (-CH2 - CHCl -)n + HCl