. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: метан —*■ ацетилен...

Для осуществления указанных превращений необходимо провести несколько химических реакций. Рассмотрим каждое из них по порядку.

1. Превращение метана в ацетилен

Метан (CH₄) можно преобразовать в ацетилен (C₂H₂) с использованием реакции пиролиза (термического разложения) метана при высокой температуре (около 1000°C) или с помощью реакции с водяным паром (паровая риформинг).

Уравнение реакции:

1. Пиролиз метана: [ 2 \, CH_4 \rightarrow C_2H_2 + 3 \, H_2 ]

2. Реакция с водяным паром (при высокой температуре): [ CH_4 + H_2O \rightarrow C_2H_2 + 3 \, H_2 ]

Условия: высокая температура, отсутствие кислорода.

2. Превращение ацетилена в уксусный альдегид

Ацетилен можно превратить в уксусный альдегид (CH₃CHO) с помощью реакции гидратации, которая проходит под действием серной кислоты (H₂SO₄) и в присутствии ртути (HgSO₄).

Уравнение реакции:

[ C_2H_2 + H_2O \xrightarrow{H_2SO_4 \, (кат.), HgSO_4} CH_3CHO ]

Условия: катализатор (H₂SO₄ и HgSO₄), температура реакции около 60-70°C.

3. Превращение этилового спирта в этановую кислоту

Этиловый спирт (C₂H₅OH) можно окислить до этановой кислоты (CH₃COOH) с помощью окислителей, таких как хромат калия (K₂Cr₂O₇) в кислой среде или с использованием перманганата калия (KMnO₄).

Уравнение реакции:

1. Окисление с использованием хромата: [ C_2H_5OH + [O] \rightarrow CH_3COOH + H_2O ]

2. Окисление с использованием перманганата: [ C_2H_5OH + 2 \, KMnO_4 + 3 \, H_2SO_4 \rightarrow CH_3COOH + 2 \, MnSO_4 + K_2SO_4 + 4 \, H_2O ]

Условия: кислота (например, H₂SO₄), нагревание, наличие окислителя.

Резюме

Таким образом, для осуществления превращений:

1. Метан → Ацетилен: пиролиз или реакция с водяным паром.
2. Ацетилен → Уксусный альдегид: гидратация с использованием H₂SO₄ и HgSO₄.
3. Этиловый спирт → Этановая кислота: окисление с использованием хромата или перманганата.

Каждое из этих превращений требует специфических условий и реагентов для протекания.

Для осуществления данных превращений необходимо провести несколько последовательных реакций. Рассмотрим каждое превращение поэтапно с уравнениями реакций и условиями.

1. Метан (CH₄) → Ацетилен (C₂H₂)

Для превращения метана в ацетилен проводится реакция пиролиза (термического разложения) метана при высокой температуре.

Уравнение реакции:

[ 2CH₄ \xrightarrow{\text{t > 1500°C}} C₂H₂ + 3H₂ ]

Условия:

• Очень высокая температура (1500–1600°C).
• Отсутствие кислорода (инертная атмосфера), чтобы избежать горения метана.
• Быстрое охлаждение продуктов для предотвращения обратных реакций.

2. Ацетилен (C₂H₂) → Уксусный альдегид (CH₃CHO)

Для превращения ацетилена в уксусный альдегид проводится реакция гидратации ацетилена в присутствии солей ртути (реакция Кучерова).

Уравнение реакции:

[ C₂H₂ + H₂O \xrightarrow[\text{катализатор: } Hg^{2+}]{\text{H₂SO₄, t}} CH₃CHO ]

Условия:

• Катализатор: соли ртути (например, HgSO₄).
• Среда: водный раствор серной кислоты (H₂SO₄).
• Температура: около 60–80°C.
• В результате реакции ацетилен гидратируется с образованием промежуточного винилового спирта (CH₂=CHOH), который изомеризуется в уксусный альдегид (CH₃CHO).

3. Этиловый спирт (C₂H₅OH) → Этановая кислота (CH₃COOH)

Превращение этилового спирта в этановую кислоту осуществляется путем окисления спирта.

Уравнение реакции:

[ C₂H₅OH + O₂ \xrightarrow{\text{катализатор: } MnO₂, t} CH₃COOH + H₂O ]

Условия:

• Катализатор: оксид марганца (MnO₂) или другие катализаторы окисления.
• Реакция проводится в присутствии кислорода воздуха.
• Температура: около 50–70°C.
• В промышленности используется метод окисления этанола с помощью бактерий (уксуснокислое брожение).

Итоговая цепочка реакций:

1. Метан → Ацетилен: [ 2CH₄ \xrightarrow{\text{t > 1500°C}} C₂H₂ + 3H₂ ]

2. Ацетилен → Уксусный альдегид: [ C₂H₂ + H₂O \xrightarrow[\text{Hg}^{2+}]{\text{H₂SO₄, t}} CH₃CHO ]

3. Этиловый спирт → Этановая кислота: [ C₂H₅OH + O₂ \xrightarrow{\text{MnO₂, t}} CH₃COOH + H₂O ]

Таким образом, с соблюдением указанных условий можно провести все превращения.