Составте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения : этанол-этен-хлорэтан-этен-полиэтилен

Для осуществления указанного ряда превращений необходимо провести несколько химических реакций. Разберем их поэтапно и составим соответствующие уравнения реакций.

1. Этанол → Этен

Эта реакция представляет собой дегидратацию этанола. Дегидратация — это удаление молекулы воды из органического соединения. Этанол нагревают в присутствии концентрированной серной кислоты ( H_2SO_4 ), которая выступает как катализатор. При нагревании (температура около ( 170^\circ C )) происходит образование этена ( C_2H_4 ).

Уравнение реакции: [ C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, \ 170^\circ C} C_2H_4 + H_2O ]

2. Этен → Хлорэтан

Для превращения этена в хлорэтан проводят реакцию присоединения галогена (в данном случае хлороводорода ( HCl )) к двойной связи. Это реакция электрофильного присоединения.

Уравнение реакции: [ C_2H_4 + HCl \rightarrow C_2H_5Cl ]

3. Хлорэтан → Этен

Для обратного превращения хлорэтана в этен проводят реакцию дегидрогалогенирования, то есть удаление молекулы ( HCl ). Для этого хлорэтан нагревают в присутствии спиртового раствора щелочи (( KOH ) или ( NaOH )), который служит катализатором. При этом происходит образование этена.

Уравнение реакции: [ C_2H_5Cl + KOH \xrightarrow{спирт, \ \Delta} C_2H_4 + KCl + H_2O ]

4. Этен → Полиэтилен

Этен можно превратить в полиэтилен методом полимеризации. Полимеризация — это процесс соединения множества одинаковых молекул (мономеров) в длинные цепи (полимеры). Для этого этен подвергают воздействию высокого давления и температуры в присутствии катализатора.

Уравнение реакции: [ n \ C_2H_4 \xrightarrow{катализатор, \ t, \ p} \ \ \ (-CH_2-CH_2-)_n ]

Здесь ( (-CH_2-CH_2-)_n ) — это структурная формула полиэтилена, где ( n ) обозначает количество мономеров этена.

Общая схема превращений:

[ C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4} C_2H_4 \xrightarrow{HCl} C_2H_5Cl \xrightarrow{KOH} C_2H_4 \xrightarrow{полимеризация} (-CH_2-CH_2-)_n ]

Таким образом, с помощью указанных реакций можно осуществить последовательное превращение этанола в полиэтилен.

1. Этанол → Этен: Дегидратация этанола (нагревание с кислотой, например, H₂SO₄): [ \text{C₂H₅OH} \xrightarrow{\Delta, H₂SO₄} \text{C₂H₄} + \text{H₂O} ]

2. Этен → Хлорэтан: Реакция с хлором (гидрохлорирование): [ \text{C₂H₄} + \text{HCl} \rightarrow \text{C₂H₅Cl} ]

3. Хлорэтан → Этен: Дегидрохлорирование (на основании основания, например, KOH): [ \text{C₂H₅Cl} \xrightarrow{KOH} \text{C₂H₄} + \text{HCl} ]

4. Этен → Полиэтилен: Полимеризация этена (высокая температура и давление или катализатор): [ n \text{C₂H₄} \rightarrow (\text{C₂H₄})_n ]

Таким образом, последовательность реакций: этанол → этен → хлорэтан → этен → полиэтилен.

Для осуществления указанных превращений, мы можем рассмотреть каждую реакцию по отдельности.

1. Этанол в Этен: Чтобы превратить этанол (C₂H₅OH) в этен (C₂H₄), можно провести脱水 (дегидратацию) этанола. Эта реакция может быть осуществлена при нагревании этанола с катализатором, таким как серная кислота (H₂SO₄).

   Уравнение реакции: [ C₂H₅OH \xrightarrow{H₂SO₄, нагрев} C₂H₄ + H₂O ]

2. Этен в Хлорэтан: Для превращения этена в хлорэтан (C₂H₅Cl) необходимо провести реакцию гидрогалогенирования, добавив хлороводород (HCl) к этену.

   Уравнение реакции: [ C₂H₄ + HCl \rightarrow C₂H₅Cl ]

3. Хлорэтан в Этен: Чтобы вернуть хлорэтан к этену, можно провести реакцию дегидрохлорирования, нагревая хлорэтан с помощью основного вещества, такого как натриевая основа (NaOH), или используя другой подходящий катализатор.

   Уравнение реакции: [ C₂H₅Cl \xrightarrow{NaOH, нагрев} C₂H₄ + HCl ]

4. Этен в Полиэтилен: Для полимеризации этена в полиэтилен ([-C₂H₄-]_n) можно использовать условия, которые способствуют реакции полимеризации. Это может быть достигнуто с помощью каталитических систем, таких как катализаторы Циглера-Натты или под воздействием высоких температур и давления.

   Уравнение реакции полимеризации: [ n \cdot C₂H₄ \rightarrow [-C₂H₄-]_n ]

Теперь, если объединить все эти реакции, мы получим последовательность превращений от этанола до полиэтилена:

1. Этанол → Этен (дегидратация)
2. Этен → Хлорэтан (гидрогалогенирование)
3. Хлорэтан → Этен (дегидрохлорирование)
4. Этен → Полиэтилен (полимеризация)

Таким образом, с помощью этих реакций можно осуществить указанные превращения.