Осуществите следующие превращения Al4C3 - CH4 - C2H2 - C6H6 - C6H5Cl

Для осуществления данных превращений нужно провести серию химических реакций. Рассмотрим каждый этап:

1. Al₄C₃ → CH₄: Алюминий карбид (Al₄C₃) реагирует с водой с образованием метана (CH₄) и гидроксида алюминия (Al(OH)₃). Это реакция гидролиза: [ \text{Al}_4\text{C}_3 + 12\text{H}_2\text{O} \rightarrow 3\text{CH}_4 + 4\text{Al(OH)}_3 ]

2. CH₄ → C₂H₂: Для превращения метана в ацетилен (C₂H₂) проводят реакцию пиролиза метана. Это может быть достигнуто при высокой температуре в отсутствие кислорода: [ 2\text{CH}_4 \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 + 3\text{H}_2 ] Процесс требует высокой температуры, порядка 1500 градусов Цельсия.

3. C₂H₂ → C₆H₆: Превращение ацетилена в бензол осуществляется с помощью тримеризации — реакции, в которой три молекулы ацетилена соединяются для образования одной молекулы бензола. Это возможно при использовании катализаторов, таких как активированный уголь или никель, в условиях нагревания: [ 3\text{C}_2\text{H}_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_6} ]

4. C₆H₆ → C₆H₅Cl: Для получения хлорбензола (C₆H₅Cl) из бензола проводят реакцию хлорирования. Эта реакция электрофильного замещения происходит в присутствии катализатора, часто хлорида железа(III) (FeCl₃): [ \text{C}_6\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{\text{FeCl}_3} \text{C}_6\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl} ]

Таким образом, последовательность реакций позволяет превратить алюминий карбид в хлорбензол через несколько промежуточных стадий.

Превращения, которые необходимо осуществить, представлены следующим образом:

Al4C3 (алюминиевый карбид) → 4 Al + 3 C (алюминий и углерод)

4 Al + 3 C (алюминий и углерод) → 2 Al2O3 + 3 C (оксид алюминия и углерод)

2 Al2O3 + 3 C (оксид алюминия и углерод) → 2 Al + 3 CO (алюминий и оксид углерода)

2 Al + 3 CO (алюминий и оксид углерода) → 2 AlCl3 + 3 C (хлорид алюминия и углерод)

2 AlCl3 + 3 H2O (хлорид алюминия и вода) → 2 Al(OH)3 + 6 HCl (гидроксид алюминия и хлороводород)

2 Al(OH)3 (гидроксид алюминия) → Al2O3 + 3 H2O (оксид алюминия и вода)

Al2O3 + 3 H2O (оксид алюминия и вода) → 2 Al(OH)3 (гидроксид алюминия)

Al(OH)3 + HCl (гидроксид алюминия и хлороводород) → AlCl3 + 3 H2O (хлорид алюминия и вода)

AlCl3 + CH4 (хлорид алюминия и метан) → AlCl3 + CH3Cl (хлорид алюминия и хлорметан)

CH3Cl (хлорметан) → CH3 + Cl (метил и хлор)

CH3 (метил) + Cl2 (хлор) → CH3Cl (хлорметан)

CH3Cl (хлорметан) + NaOH (натрия гидроксид) → CH3OH (метанол) + NaCl (хлорид натрия)

CH3OH (метанол) → CH3 + OH (метил и гидроксид)

CH3 (метил) + OH (гидроксид) → CH3OH (метанол)

CH3OH (метанол) + H2SO4 (серная кислота) → CH4 (метан) + H2O (вода)

CH4 (метан) → C2H2 (ацетилен) + 2 H2 (водород)

C2H2 (ацетилен) + 3 H2 (водород) → C2H6 (этан)

C2H6 (этан) → C2H4 (этилен) + H2 (водород)

C2H4 (этилен) → C6H6 (бензол)

C6H6 (бензол) + Cl2 (хлор) → C6H5Cl (хлорбензол)