Пиролиз метана протекает при высокой температуре в 1200-1500°С с последующим ему быстрым охлаждением продуктов реакции. В результате пиролиза образуется ацитилен, который в дальнейшем используется для производства продуктов органического синтеза.
Ацетилен при 1500°С является термодинамически неустойчивым веществом, и в весьма короткий промежуток времени может разложиться на водород и углерод (сажу). Чтобы избежать разложения получившегося в процессе пиролиза метана ацетилена время пребывания метана в реакционной зоне не превышает сотой доли секунды.
Видео:Все реакции разложения в неорганике | Химия ЕГЭ 2022 | УмскулСкачать
Зависимость направления химических реакций
с участием органических веществ от условий
Органические вещества в массе своей обладают большой химической устойчивостью, т.е. они относительно инертны, с трудом вступают в химические взаимодействия. Реакции между неорганическими веществами большей частью протекают практически мгновенно (обмен между ионами). В то же время реакции между органическими соединениями, как правило, идут медленно. Часто их можно остановить на стадии образования промежуточных продуктов, т.е. наблюдать серию превращений между исходными веществами и конечными продуктами.
По этой причине решающее значение имеют внешние условия: температура, давление, катализатор. Рассмотрим некоторые примеры, подтверждающие влияние внешних условий на ход химических реакций с участием органических веществ.
Термическое разложение метана
Все органические соединения в большей или меньшей степени неустойчивы при высоких температурах, а при сильном прокаливании разрушаются. Метан при сильном нагревании (выше 1000 °С) разлагается на углерод и водород:
Практически такой процесс осуществляют, сжигая метан при недостатке кислорода. В реакции (1) углерод выделяется в виде сажи, имеющей большое техническое значение.
В ходе реакции (1) одним из промежуточных продуктов является ацетилен (этин), но он сразу разлагается на элементы. При более высокой температуре (1500 °С) и быстром охлаждении ацетилен удается предохранить от разложения, и в этом случае термическое разложение метана идет в соответствии с уравнением:
В одном из способов получения ацетилена этот процесс осуществляется следующим образом. В цилиндрический реактор, выложенный внутри огнеупорным кирпичом, с большой скоростью пропускают предварительно подогретый метан (или природный газ) и кислород в объемном соотношении примерно 2:1. Газы смешиваются в особой камере реактора и через узкие каналы проходят в реакционную камеру. В ней часть метана сгорает, в результате чего устанавливается температура около 1500 °С, а большая часть разлагается на ацетилен и водород в соответствии с уравнением реакции (2).
Газы поступают в реакционную камеру с огромной скоростью, в результате чего продукты реакции находятся в зоне высокой температуры тысячные доли секунды. Проходя далее, они подвергаются интенсивному охлаждению водой, при этом осуществляется стабилизация полученного ацетилена.
В продуктах реакции кроме ацетилена и водорода содержатся также сажа, оксид углерода(IV) и некоторые другие вещества.
Дегидратация одноатомных спиртов
При нагревании с концентрированной серной кислотой, являющейся катализатором, одноатомные спирты подвергаются дегидратации, т.е. отщепляют воду. В зависимости от условий процесс дегидратации протекает по-разному.
При нагревании этанола с концентрированной серной кислотой выше 160 °С отщепляется вода и получается этилен:
Если же нагревать этанол с концентрированной серной кислотой до температуры около 140 °С и брать меньше серной кислоты, чем для получения этилена, получается диэтиловый эфир:
принадлежащий к классу простых эфиров.
Интересно отметить, что указанный эфир был получен нагреванием спирта с серной кислотой еще в XVI в. Поскольку предполагалось, что в его состав входит сера, он получил название серного эфира. Это название иногда применяется и в настоящее время.
Взаимодействие галогеналканов с растворами щелочей
При действии спиртовых растворов щелочей на галогенпроизводные алканов образуются алкены:
Если же при действии на галогеналканы использовать разбавленные водные растворы щелочей, то получаются одноатомные спирты:
Необходимо отметить, что реакция (6) не идет до конца, однако, используя специальные приемы, этого можно добиться.
Взаимодействие алкенов с галогенами
Алкены легко присоединяют галогены. При пропускании пропена через бромную воду происходит ее обесцвечивание вследствие образования 1,2-дибромпропана:
СН2=СН–СН3 + Вr2 
СН2Вr–СНВr–СН3. (7)
Однако в зависимости от условий, в которых протекает реакция, наряду с продуктами присоединения галогена к алкену могут образовываться и продукты замещения.
Если хлорируемый алкен и хлор предварительно нагреть до 200–600 °С и быстро смешать в горячем состоянии, то с хорошим выходом идет реакция замещения:
СН2=СН–СН3 + Сl2 СН2=СН–СН2Сl + НСl. (8)
Для каждого гомолога этилена можно найти температуру, выше которой происходит главным образом реакция замещения, а ниже этой пограничной температуры протекает преимущественно реакция присоединения.
Из сказанного следует, что замещение имеет место в насыщенных звеньях непредельного углеводорода, а присоединение происходит к углеродным атомам по месту двойной связи.
Из приведенных примеров видно влияние условий на направление химических реакций с участием органических веществ. Поэтому мы считаем целесообразным ставить учащимся и абитуриентам оценку «отлично» только в том случае, когда приведены точные условия осуществления конкретной реакции, а не формальное указание повышенной температуры и присутствия катализатора.
Литература
Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. М.: Высшая школа, 1999, 768 с.; Хотинский Е.С. Курс органической химии. Харьков: Изд-во Харьк. гос. ун-та, 1955, 706 с.
Видео:ВСЕ ПРО АЛКАНЫ за 8 минут: Химические Свойства и ПолучениеСкачать
Please wait.
Видео:Получение метанаСкачать
We are checking your browser. medium.com
Видео:Метан. Состав. Строение. Свойства. Получение и применение метанаСкачать
Why do I have to complete a CAPTCHA?
Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.
Видео:Как решать ОРГАНИЧЕСКИЕ ЦЕПОЧКИ? Основные типы химических реакцийСкачать
What can I do to prevent this in the future?
If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.
If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.
Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.
Cloudflare Ray ID: 6e2687ac0cd975af • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare
🌟 Видео
Каталитическое разложение метанаСкачать
1.3. Алканы: Химические свойства. Подготовка к ЕГЭ по химииСкачать
Химические свойства алканов. 1 часть. 10 класс.Скачать
29. Общая реакция горения для всех углеводородов. Как расставить коэффициенты реакции легкоСкачать
Ацетилен получениеСкачать
Химические свойства алканов | Химия ЕГЭ для 10 класса | УмскулСкачать
Окисление метанаСкачать
1.2. Алканы: Способы получения. Подготовка к ЕГЭ по химииСкачать
Видео №3. Как составить изомерыСкачать
Учим гомологический ряд метанаСкачать
Составление уравнений реакций для генетических цепочек по кислородсодержащим. часть 1Скачать
9. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ НИТРАТОВ/ Нужно знать/ ЕГЭ химия 2020Скачать
1.4. Алканы: Решение цепочек. ЕГЭ по химииСкачать
Алканы. Химические свойства. Урок 5. Химия 10 классСкачать
Горение метанаСкачать
