Напишите уравнения реакций получения ацетилена из метана

№4. Напишите уравнения реакций получения: а) ацетилена из метана; б) хлоропренового каучука из ацетилена; в) тетрахлорметана из метана.

а) При сильном нагревании из метана образуется ацетилен:

б) В присутствии катализатора из двух молекул ацетилена образуется одна молекула винилацетилена (реакция димеризации):

При присоединении к винилацетилену хлороводорода образуется 2-хлорбутадиен-1,3 (хлоропрен), при полимеризации которого образуется хлоропреновый каучук.

в) При полном хлорировании метана, то есть при замещении всех атомов водорода на хлор, образуется тетрахлорметан (четыреххлористый углерод):

Решебник по химии за 10 класс (Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман, 2000 год),
задача №4
к главе «Глава VI. Природные источники углеводородов и их переработка. §§1-5 (стр. 74) Вопросы».

Как получают ацетилен из метана

Ацетилен представляет собой вещество, относящееся к классу алкинов. Иными словами, это углеводород, который имеет в каждой молекуле тройную связь. При этом химическая формула ацетилена выглядит следующим образом: С₂Н₂. Само по себе это вещество является бесцветным газом, который значительно легче воздуха. Получают ацетилен из метана. Вещество является химически активным и взрывоопасным.

Как получить ацетилен

Из метана в домашних условиях получить ацетилен очень сложно. Самый простой метод выделения данного газа – это реакция воды с карбидом кальция. Многие из вас, наверное, помнят, как бросали в лужи кусочки этого вещества и какая происходила реакция. При этом отмечалось бурное шипение. Что касается карбида кальция, то он постепенно таял, образовывая большое количество пены. Подобную реакцию можно записать так:

Многие используют технический карбид кальция, который содержит большое количество примесей. В результате этого при реакции с водой вещество выделяет неприятный запах. Возникает он из-за образования вместе с ацетиленом незначительного количества паров ядовитых газов. Чаще всего это фосфин, сероводород и так далее. Этот способ считается самым распространенным, так как получить ацетилен из метана можно только при помощи специального оборудования.

Получение в промышленности

Как получают ацетилен из метана в промышленных условиях? В настоящее время применяется только один метод – крекинг. В процессе получения ацетилена осуществляется разрыв связей -С-С. Происходит это в присутствии катализаторов и при воздействии достаточно высоких температур. Для получения используется метан – природный газ. Это недорогое и легкодоступное сырье. Именно по этой причине крекинг является наиболее обоснованным методом как в экономическом плане, так и в техническом.

Как осуществляется крекинг

Осуществить превращения «метан — ацетилен» можно несколькими способами. В первом случае природный газ пропускают через предварительно раскаленные электроды. При этом температура может доходить до 1600 °С. После нагрева происходит быстрое охлаждение. Второй способ основан на использовании тепла, которое образуется в результате частичного сгорания ацетилена.

Уравнения реакций «метан — ацетилен» записываются следующим образом:

Специалисты не рекомендуют использовать для хранения ацетилена баллоны, оснащенные вентилями из бронзы. Ведь в состав этого сплава входит медь. Так как ацетилен химически активен, он может вступить в реакцию с металлом. В результате этого образуются взрывоопасные соли.

Применение ацетилена

Ацетилен – это вещество, которое широко применяется в различных промышленных отраслях. Чаще всего этот газ используют при изготовлении этилового спирта в качестве основного сырья. Помимо этого, ацетилен применяют для получения определенных видов каучука, уксусной кислоты и пластмассы.

Активно используется данный газ и при проведении сварочных работ, а также при резке различных металлов. Стоит отметить, что при окислении кислородом ацетилена образуется сильное пламя. Газ является источником достаточно яркого света в светильниках автономного типа. На основе ацетилена производят взрывчатые вещества, которые в дальнейшем применяются как детонаторы.

Алкины. Схемы полимеризации винилхлорида, акрилонитрила

Задание 434(ш)
Как можно получить винилхлорид, имея карбид кальция, хлорид натрия, серную кислоту и воду? Напишите уравнения соответствующих реакций. Составьте схему полимеризации винилхлорида.
Решение:
При действии воды на карбид кальция можно получить ацетилен (гидролиз карбида кальция):

При реакции ацетилена с хлороводородом образуется винилхлорид:

СН СН + HCl → H₂C = CHCl
винилхлорид

Схема полимеризации винилхлорида:

Задание 436(ш)
Напишите уравнения реакций получения ацетилена и превращения его в ароматический углеводород. При взаимодействии какого вещества с ацетиленом образуется акрилонитрил? Составьте схему полимеризации акрилонитрила.
Решение:
Уравнение реакций получения ацетилена:

а) Получение ацетилена из 1,2-дибромэтана (СH₂Br — CH₂Br) действием на него спиртового раствора щёлочи:

б) Крекинг нефтепродуктов:

в) Гидролиз карбида кальция:

Реакция превращения ацетилена в бензол была открыта Зелинским:

При совместном каталитическом действии CuC₂ и NH₃ к ацетилену можно присоединить синильную кислоту с образованием акрилонитрила:

При полимеризации акрилонитрила получается синтетический каучук:

Задание 446(ш)
Какая общая формула выражает состав ацетиленовых углеводородов (алкинов)? Как из метана получить ацетилен, затем винилацетилен, а из последнего хлоропрен?
Решение:
Алки́ны – углеводороды, содержащие тройную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой C_nH_2n-2. Атомы углерода при тройной связи находятся в состоянии sp-гибридизации.

1). Ацетилен можно получить из метана при термический крекинг его:

2). Из ацетилена можно получить винилацетилен олигомеризацией его в присутствии солей одновалентной меди и хлорида аммония в водной среде:

3). Хлоропрен можно получить гидрохлорированием винилацетилена при 0—20 °С в присутствии хлорида меди Cu₂Cl₂ и хлорида аммония AlCl₃: