Осуществите превращения веществ: этан - хлорэтан - этилен - этанол - этилен - этан

Для осуществления превращений веществ из этана в этан, следуя указанной цепочке, необходимо провести несколько реакций. Рассмотрим каждую из них по порядку:

1. Этан (C2H6) → Хлорэтан (C2H5Cl): Для хлорирования этана проводится реакция радикального замещения. Эта реакция обычно инициируется светом (фотохимическое хлорирование) или высокой температурой: [ \text{C2H6} + \text{Cl2} \xrightarrow{\text{hv}} \text{C2H5Cl} + \text{HCl} ]

2. Хлорэтан (C2H5Cl) → Этилен (C2H4): Для получения этилена из хлорэтана проводят реакцию дегидрогалогенирования (элиминирование). Обычно для этого используют сильные основания, такие как гидроксид калия (KOH), в спиртовом растворе: [ \text{C2H5Cl} + \text{KOH}(\text{спирт}) \rightarrow \text{C2H4} + \text{KCl} + \text{H2O} ]

3. Этилен (C2H4) → Этанол (C2H5OH): Этилен можно гидратировать, то есть провести реакцию присоединения воды. Для этого используют кислотный катализатор, например, серную кислоту (H2SO4): [ \text{C2H4} + \text{H2O} \xrightarrow{\text{H2SO4}} \text{C2H5OH} ]

4. Этанол (C2H5OH) → Этилен (C2H4): Обратная реакция — дегидратация этанола — проводится с использованием сильной кислоты, например, концентрированной серной кислоты (H2SO4), при высокой температуре: [ \text{C2H5OH} \xrightarrow{\text{H2SO4}, \Delta} \text{C2H4} + \text{H2O} ]

5. Этилен (C2H4) → Этан (C2H6): Для превращения этилена в этан проводят реакцию гидрирования, присоединяя водород. Эта реакция требует наличия катализатора, обычно это никель (Ni) при высокой температуре и давлении: [ \text{C2H4} + \text{H2} \xrightarrow{\text{Ni}, \Delta} \text{C2H6} ]

Таким образом, все необходимые превращения можно осуществить, следуя указанным реакциям.

1. Этан (C2H6) может быть превращен в хлорэтан (C2H5Cl) путем замены одного атома водорода в молекуле этана на атом хлора с помощью хлорирования.

2. Хлорэтан (C2H5Cl) может быть превращен в этилен (C2H4) путем обезводнения, то есть удаления молекулы воды из молекулы хлорэтана.

3. Этилен (C2H4) может быть превращен в этанол (C2H5OH) путем добавления молекулы водорода к молекуле этилена с помощью процесса гидрирования.

4. Этанол (C2H5OH) может быть превращен обратно в этилен (C2H4) путем удаления молекулы воды из молекулы этанола в процессе дегидратации.

5. Этилен (C2H4) может быть превращен в этан (C2H6) путем добавления молекулы водорода к молекуле этилена с помощью процесса гидрирования.

Таким образом, предложенная последовательность превращений позволяет совершить циклическое превращение между этаном и хлорэтаном, а также между этиленом и этанолом.