Напишите уравнение реакций,с помощью которых можно осуществить превращения,укажите условия протекания:...

Приведение последовательности химических реакций для заданного превращения требует разбора каждой стадии. Рассмотрим каждую из них с указанием уравнений реакций, условий их протекания и необходимого пояснения.

1. Превращение CH₄ → C₂H₂

Для получения ацетилена (C₂H₂) из метана (CH₄) проводится реакция пиролиза (термического разложения метана). Процесс осуществляется при высокой температуре (около 1500 °C) в отсутствие кислорода.

Реакция: [ 2CH₄ \xrightarrow{1500^\circ C} C₂H₂ + 3H₂ ]

Условия: высокая температура (около 1500 °C), инертная атмосфера (чтобы избежать окисления).

2. Превращение C₂H₂ → C₂H₄

Второй этап — гидрирование ацетилена (C₂H₂) в этилен (C₂H₄). Для этого ацетилен подвергается реакции с водородом (H₂) в присутствии катализатора, например, никеля (Ni) или палладия (Pd). Реакцию проводят при умеренной температуре (около 150–300 °C).

Реакция: [ C₂H₂ + H₂ \xrightarrow{Ni, 150-300^\circ C} C₂H₄ ]

Условия: температура 150–300 °C, катализатор Ni или Pd, избыток водорода.

3. Превращение C₂H₄ → C₂H₅Cl

Следующий этап — хлорирование этилена (C₂H₄) с образованием хлорэтана (C₂H₅Cl). Реакция проводится в присутствии HCl (хлороводорода). Это реакция электрофильного присоединения.

Реакция: [ C₂H₄ + HCl \xrightarrow{\text{катализатор}} C₂H₅Cl ]

Условия: катализатор (например, ZnCl₂), умеренная температура.

4. Превращение C₂H₅Cl → C₂H₄

Для получения этилена (C₂H₄) из хлорэтана (C₂H₅Cl) проводят реакцию дегидрогалогенирования. Эта реакция осуществляется под действием спиртового раствора щёлочи (например, KOH или NaOH) при нагревании. Происходит отщепление HCl.

Реакция: [ C₂H₅Cl + KOH \xrightarrow{\text{спирт, } \Delta} C₂H₄ + KCl + H₂O ]

Условия: спиртовой раствор щёлочи, температура 70–80 °C.

5. Превращение C₂H₄ → C₂H₄Cl₂

На последнем этапе этилен (C₂H₄) подвергается реакцию хлорирования с образованием 1,2-дихлорэтана (C₂H₄Cl₂). Эта реакция проводится в газовой фазе при определённых температурах или в жидкой фазе с использованием катализаторов.

Реакция: [ C₂H₄ + Cl₂ \xrightarrow{\text{катализатор}} C₂H₄Cl₂ ]

Условия: катализатор (например, активированный уголь), температура около 20–50 °C.

Общая последовательность реакций:

1. ( 2CH₄ \xrightarrow{1500^\circ C} C₂H₂ + 3H₂ )
2. ( C₂H₂ + H₂ \xrightarrow{Ni, 150-300^\circ C} C₂H₄ )
3. ( C₂H₄ + HCl \xrightarrow{\text{катализатор}} C₂H₅Cl )
4. ( C₂H₅Cl + KOH \xrightarrow{\text{спирт, } \Delta} C₂H₄ + KCl + H₂O )
5. ( C₂H₄ + Cl₂ \xrightarrow{\text{катализатор}} C₂H₄Cl₂ )

Таким образом, все стадии превращения осуществлены по заданной цепочке.

Для достижения указанных превращений, можно использовать следующие реакции:

1. Преобразование метана (CH₄) в ацетилен (C₂H₂):

   • Реакция: [ 2 \, CH_4 \xrightarrow{\Delta} C_2H_2 + 3 \, H_2 ]
   • Условия: высокая температура (обычно около 1500 °C), отсутствие кислорода (крекинг метана).

2. Преобразование ацетилена (C₂H₂) в этилен (C₂H₄):

   • Реакция: [ C_2H_2 + H_2 \xrightarrow{Ni} C_2H_4 ]
   • Условия: катализатор (например, никель) и подача водорода при умеренной температуре.

3. Преобразование этилена (C₂H₄) в этилхлорид (C₂H₅Cl):

   • Реакция: [ C_2H_4 + HCl \rightarrow C_2H_5Cl ]
   • Условия: реакция может проходить при комнатной температуре, без необходимости в катализаторе.

4. Преобразование этилхлорида (C₂H₅Cl) обратно в этилен (C₂H₄):

   • Реакция: [ C_2H_5Cl + Zn \rightarrow C_2H_4 + ZnCl_2 ]
   • Условия: использование металлического цинка в качестве восстановителя, реакция проходит при комнатной температуре.

5. Преобразование этилена (C₂H₄) в 1,2-дихлороэтан (C₂H₄Cl₂):

   • Реакция: [ C_2H_4 + Cl_2 \rightarrow C_2H_4Cl_2 ]
   • Условия: реакция проводится при комнатной температуре, с использованием хлора. Реакция проходит с образованием 1,2-дихлороэтана.

Таким образом, последовательность превращений выглядит следующим образом:

1. ( CH_4 \xrightarrow{\Delta} C_2H_2 )
2. ( C_2H_2 + H_2 \xrightarrow{Ni} C_2H_4 )
3. ( C_2H_4 + HCl \rightarrow C_2H_5Cl )
4. ( C_2H_5Cl + Zn \rightarrow C_2H_4 )
5. ( C_2H_4 + Cl_2 \rightarrow C_2H_4Cl_2 )

Эти реакции обеспечивают необходимую последовательность превращений от метана до 1,2-дихлороэтана.