Номер 219, страница 58 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

219. Напишите уравнения реакций получения этилена:а) из этилового спирта;б) этана;в) хлорэтана. Укажите условия протекания этих реакций. Все указанные реакции можно провести в обратном направлении. Запишите уравнения обратных реакций и укажите условия их протекания.

Решение

а) из этилового спирта

Для получения этилена из этилового спирта проводят реакцию внутримолекулярной дегидратации. Эта реакция происходит при нагревании этанола с концентрированной серной кислотой (или другим водоотнимающим средством, например, оксидом алюминия $Al_2O_3$) при температуре выше 140°C.

Уравнение прямой реакции:
$CH_3-CH_2-OH \xrightarrow{H_2SO_4(конц.), t > 140^{\circ}C} CH_2=CH_2\uparrow + H_2O$

Обратная реакция — гидратация этилена (присоединение воды). Она протекает в присутствии кислотного катализатора (например, ортофосфорной кислоты $H_3PO_4$) при повышенной температуре и давлении.

Уравнение обратной реакции:
$CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H_3PO_4, t, p} CH_3-CH_2-OH$

Ответ: Прямая реакция (дегидратация): $CH_3-CH_2-OH \xrightarrow{H_2SO_4(конц.), t > 140^{\circ}C} CH_2=CH_2\uparrow + H_2O$. Обратная реакция (гидратация): $CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H_3PO_4, t, p} CH_3-CH_2-OH$.

б) из этана

Этилен получают из этана реакцией каталитического дегидрирования. Реакция заключается в отщеплении молекулы водорода при высокой температуре (500–600°C) и в присутствии катализатора (например, Pt, Ni, $Cr_2O_3$).

Уравнение прямой реакции:
$CH_3-CH_3 \xrightarrow{t, kat(Pt, Ni, Cr_2O_3)} CH_2=CH_2 + H_2\uparrow$

Обратная реакция — гидрирование этилена (присоединение водорода). Она протекает при нагревании и наличии катализаторов, таких как платина, палладий или никель.

Уравнение обратной реакции:
$CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{t, kat(Pt, Ni, Pd)} CH_3-CH_3$

Ответ: Прямая реакция (дегидрирование): $CH_3-CH_3 \xrightarrow{t, kat} CH_2=CH_2 + H_2\uparrow$. Обратная реакция (гидрирование): $CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{t, kat} CH_3-CH_3$.

в) из хлорэтана

Для получения этилена из хлорэтана проводят реакцию дегидрогалогенирования. Это реакция отщепления молекулы хлороводорода ($HCl$) под действием спиртового раствора щелочи (например, KOH или NaOH) при нагревании.

Уравнение прямой реакции:
$CH_3-CH_2-Cl + KOH_{(спирт)} \xrightarrow{t} CH_2=CH_2\uparrow + KCl + H_2O$

Обратная реакция — гидрогалогенирование этилена. Это реакция присоединения хлороводорода к двойной связи этилена. Реакция обычно протекает без катализатора при пропускании газообразного $HCl$ через этилен.

Уравнение обратной реакции:
$CH_2=CH_2 + HCl \rightarrow CH_3-CH_2-Cl$

Ответ: Прямая реакция (дегидрогалогенирование): $CH_3-CH_2-Cl + KOH_{(спирт)} \xrightarrow{t} CH_2=CH_2\uparrow + KCl + H_2O$. Обратная реакция (гидрохлорирование): $CH_2=CH_2 + HCl \rightarrow CH_3-CH_2-Cl$.