Осущеcтвить цепочку превращений: CaCO2 - CaO - CaC2 - C2H2 - CH3 -COH

1. CaCO3 (кальций карбонат) нагревают, чтобы получить: [ CaCO3 \rightarrow CaO + CO2 ]

2. CaO (кальций оксид) реагирует с углеродом (C) при высокой температуре, образуя: [ CaO + 3C \rightarrow CaC2 + CO ]

3. CaC2 (кальций карбид) реагирует с водой, чтобы получить: [ CaC2 + 2H2O \rightarrow C2H2 + Ca(OH)2 ]

4. C2H2 (ацетилен) может быть гидрирован до этилена (C2H4), а затем до этанола (C2H5OH): [ C2H2 + H2 \rightarrow C2H4 ] [ C2H4 + H2O \rightarrow CH3-CHO (ацетальдегид) ]

Таким образом, цепочка превращений заканчивается на ацетальдегиде (CH3CHO).

Цепочка превращений, которую вы описали, включает в себя несколько шагов, начиная с карбоната кальция (CaCO3) и заканчивая метаналом (CH3CHO). Давайте рассмотрим каждый из этапов более подробно:

1. CaCO3 (карбонат кальция) в CaO (оксид кальция):

   • Карбонат кальция (CaCO3) разлагается при нагревании (кальцинирование) в процессе, известном как термическое разложение. Это происходит при температуре около 900-1000 °C: [ \text{CaCO}_3 (s) \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} (s) + \text{CO}_2 (g) ]
   • Полученный оксид кальция (CaO) представляет собой белый порошок, который также называют известью.

2. CaO (оксид кальция) в CaC2 (карбид кальция):

   • Оксид кальция реагирует с углеродом при высокой температуре (около 2000 °C) для получения карбида кальция (CaC2): [ \text{CaO} (s) + 3 \text{C} (s) \xrightarrow{\Delta} \text{CaC}_2 (s) + \text{CO} (g) ]
   • Карбид кальция – это черное твердое вещество, которое широко используется в производстве ацетилена.

3. CaC2 (карбид кальция) в C2H2 (ацетилен):

   • Карбид кальция реагирует с водой, образуя ацетилен (C2H2) и гидроксид кальция (Ca(OH)2): [ \text{CaC}_2 (s) + 2 \text{H}_2\text{O} (l) \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 (g) + \text{Ca(OH)}_2 (s) ]
   • Ацетилен – это газ, который используется в сварке и как сырье для синтеза различных органических соединений.

4. C2H2 (ацетилен) в CH3CHO (ацетальдегид):

   • Ацетилен может быть превращен в ацетальдегид (CH3CHO) с помощью реакции гидратации. Один из способов – это процесс каталитического гидрирования, где ацетилен реагирует с водой в присутствии катализатора (например, рутения или никеля): [ \text{C}_2\text{H}_2 (g) + \text{H}_2\text{O} (g) \xrightarrow{\text{катализатор}} \text{CH}_3\text{CHO} (l) ]
   • Ацетальдегид – это важное органическое соединение, используемое в производстве пластмасс, красителей, а также как промежуточное вещество в органическом синтезе.

Таким образом, вся цепочка превращений выглядит следующим образом: [ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} \xrightarrow{\text{C}} \text{CaC}_2 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{C}_2\text{H}_2 \xrightarrow{\text{катализатор}} \text{CH}_3\text{CHO} ]

Эта цепочка демонстрирует, как можно получить ацетальдегид, начиная с карбоната кальция через несколько промежуточных соединений.

В данной задаче требуется осуществить цепочку превращений, начиная с карбоната кальция (CaCO3) и получить в конечном итоге ацетальдегид (CH3CHO). Разберем каждый шаг подробно:

1. Превращение CaCO3 → CaO

Первый этап — разложение карбоната кальция (CaCO3) нагреванием. При этом образуется оксид кальция (CaO) и углекислый газ (CO2):

Реакция: [ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2 ]

Условие: нагревание до температуры около ( 800 - 1000 ^\circ \text{C} ).

2. Превращение CaO → CaC2

Оксид кальция (CaO) далее используется для получения карбида кальция (CaC2). Для этого его сплавляют с углеродом (например, в виде кокса) при высоких температурах (около ( 2000^\circ \text{C} )):

Реакция: [ \text{CaO} + 3\text{C} \xrightarrow{\Delta} \text{CaC}_2 + \text{CO} ]

3. Превращение CaC2 → C2H2

Следующий шаг — взаимодействие карбида кальция с водой. В результате этой реакции образуется ацетилен ((\text{C}_2\text{H}_2)) и гидроксид кальция ((\text{Ca(OH)}_2)):

Реакция: [ \text{CaC}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 + \text{Ca(OH)}_2 ]

4. Превращение C2H2 → CH3CHO

На этом этапе ацетилен ((\text{C}_2\text{H}_2)) превращается в ацетальдегид ((\text{CH}_3\text{CHO})) через промежуточное образование винилового спирта ((\text{CH}_2=CHOH)). Для этого используется реакция гидратации ацетилена в присутствии ртути в качестве катализатора (каталитическая гидратация ацетилена):

Реакция: [ \text{C}_2\text{H}_2 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{Hg}^{2+}, \ H_2SO_4} \text{CH}_3\text{CHO} ]

Механизм реакции включает:

1. Адсорбцию ацетилена на катализаторе.
2. Присоединение молекулы воды к ацетилену с образованием винилового спирта ((\text{CH}_2=CHOH)).
3. Виниловый спирт быстро таутомеризуется в ацетальдегид.

Итоговая цепочка реакций:

[ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2 ] [ \text{CaO} + 3\text{C} \xrightarrow{\Delta} \text{CaC}_2 + \text{CO} ] [ \text{CaC}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 + \text{Ca(OH)}_2 ] [ \text{C}_2\text{H}_2 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{Hg}^{2+}, \ H_2SO_4} \text{CH}_3\text{CHO} ]

Таким образом, мы получили ацетальдегид ((\text{CH}_3\text{CHO})) из карбоната кальция ((\text{CaCO}_3)), следуя описанной цепочке превращений.