1. Какие вещества образуются в результате превращения метана через этилен и этанол в бутадиен-1,3 и полибутадиен?

Solnechnyy_Sharm

1

1. При превращении метана через этилен и этанол в бутадиен-1,3 образуется следующая последовательность реакций:

а) Метан (CH4) претерпевает термическое разложение при высоких температурах, образуя метанол (CH3OH):
\[CH4 \rightarrow CH3OH\]

б) Метанол (CH3OH) окисляется до формальдегида (СН2O):
\[CH3OH \rightarrow CH2O\]

в) Формальдегид (СН2O) конденсируется с этеном (С2H4) при нагревании и растворении в соляной кислоте, образуя бутадиен-1,3:
\[CH2O + C2H4 \rightarrow CH2=CH-CH=CH2\]

Полибутадиен получается путем полимеризации бутадиен-1,3.

2. При превращении карбоната кальция в бутандиол-2,3 через карбид кальция, ацетилен, этилен, этанол, бутадиен-1,3 и бутен-2 происходят следующие реакции:

а) Карбид кальция (CaC2) реагирует с водой (H2O), образуя ацетилен (C2H2):
\[CaC2 + 2H2O \rightarrow C2H2 + Ca(OH)2\]

б) Ацетилен (C2H2) претерпевает хлорирование, образуя 1,2-дихлорэтан (С2H2Cl2):
\[C2H2 + Cl2 \rightarrow C2H2Cl2\]

в) 1,2-дихлорэтан (С2H2Cl2) проходит гидролиз, образуя этанол (С2H5OH):
\[C2H2Cl2 + H2O \rightarrow С2H5OH + HCl\]

г) Этанол (С2H5OH) окисляется до этанал (С2H4O):
\[C2H5OH \rightarrow C2H4O + Н2\]

д) Этанал (С2H4O) претерпевает восстановление, образуя бутандиол-2,3:
\[C2H4O + H2 \rightarrow C2H6O2\]

3. При превращении 1-хлорпропана в 1,4-дибромбутен-2 через бутан и бутадиен-1,3 происходят следующие реакции:

а) 1-хлорпропан (С3H7Cl) реагирует с натриевым гидроксидом (NaOH) в водной среде, образуя бутан (С4H10):
\[C3H7Cl + NaOH \rightarrow C4H10 + NaCl + H2O\]

б) Бутан (С4H10) окисляется кислородом (O2) до бутадиен-1,3:
\[C4H10 + O2 \rightarrow С4H6 + H2O\]

в) Бутадиен-1,3 проходит гидробромирование с использованием брома (Br2), образуя 1,4-дибромбутен-2:
\[C4H6 + Br2 \rightarrow C4H6Br2\]

4. При конвертации метана в хлоропреновый каучук через хлорметан, этан, ацетилен, винилацетилен и хлоропрен происходят следующие химические превращения:

а) Метан (CH4) окисляется хлором (Cl2) до хлорметана (CH3Cl):
\[CH4 + Cl2 \rightarrow CH3Cl + HCl\]

б) Хлорметан (CH3Cl) гидролизуется с помощью водного раствора натриевого гидроксида (NaOH), образуя метанол (CH3OH):
\[CH3Cl + NaOH \rightarrow CH3OH + NaCl\]

в) Метанол (CH3OH) окисляется до формальдегида (CH2O):
\[CH3OH \rightarrow CH2O + H2\]

г) Формальдегид (CH2O) реагирует с этаном (C2H6) при нагревании в кислородсодержащей среде, образуя ацетальдегид (CH3CHO):
\[С2H6 + CH2O \rightarrow CH3CHO + H2O\]

д) Ацетальдегид (CH3CHO) претерпевает аллиловую выкисление, образуя винилацетилен (C4H4):
\[CH3CHO \rightarrow C4H4 + H2O\]

е) Винилацетилен (C4H4) проходит хлорирование, образуя хлоропрен:
\[C4H4 + Cl2 \rightarrow C4H3Cl + HCl\]

5. При переходе метана в изопреновый каучук происходят следующие химические превращения (выведение всей цепочки реакций невозможно, так как это включает в себя множество промежуточных реакций):

а) Метан (CH4) проходит хлорирование, образуя галогенметаны (CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3 и ССl4):
\[CH4 + Cl2 \rightarrow СH3Cl + НСl\]
\[СH3Cl + Cl2 \rightarrow СH2Cl2 + НСl\]
\[СH2Cl2 + Cl2 \rightarrow СHCl3 + НСl\]
\[СHCl3 + Cl2 \rightarrow СCl4 + НСl\]

б) Галогенметаны подвергаются дефторированию с помощью катиона N2F+ до получения трех фторидов углерода (CF4, CF3Cl и CF2Cl2):
\[СH4 + N2F+ \rightarrow СF4 + HF + N2\]
\[СH3Cl + N2F+ \rightarrow CF3Cl + HF + N2\]
\[СH2Cl2 + N2F+ \rightarrow CF2Cl2 + HF + N2\]

в) Фториды углерода реагируют с пропиленом (C3H6) при нагревании, образуя изопреновый каучук:
\[СF3Cl + C3H6 \rightarrow C5H7F + НСl\]
\[CF2Cl2 + C3H6 \rightarrow C5H8F2 + НСl\]

Таким образом, при переходе метана в изопреновый каучук образуются галогенметаны, фториды углерода и изопреновый каучук.