Составьте уравнения реакций: а) горения гексана; б) бромирования метана; в) дегидрирования этана.

Question

Реши задание на изображении

Расшифровка фото нейросетью:
Составьте уравнения реакций:
а) горения гексана;
б) бромирования метана;
в) дегидрирования этана.

Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие пр[обрезано]
$Al_4C_3 → CH_4 → CH_3Cl → C_2H_6 → CO_2$

1. Горение (полное окисление): Допишите уравнения реакций горения:
• а) $CH_4 + O_2 →$
• б) $C_3H_8 + O_2 →$
• в) $C_5H_{12} + O_2 →$

2. Галогенирование (замещение водорода на галоген): Допишите уравнения реакций галогенирования:
• а) $CH_4 + Cl_2 →$
• б) $C_2H_6 + Br_2 →$
• в) $C_3H_8 + Cl_2 →$

3. Нитрование (реакция Коновалова): Допишите уравнение реакции нитрования:
• $CH_4 + HNO_3 →$

4. Дегидрирование (отщепление водорода): Допишите уравнения реакций дегидрирования:
• а) $C_2H_6 →$

5. Изомеризация: Допишите уравнение реакции изомеризации:
• $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 →$ (катализатор, повышенная температура)

6. Крекинг: Допишите уравнение реакции крекинга:
• $C_8H_{18} →$

Answer

На фото несколько частей одного листа, поэтому ниже — все видимые уравнения. В скобках указаны условия; коэффициенты проверены по атомам.

Верхние задания

$$
\mathrm{2C_6H_{14}+19O_2 \to 12CO_2+14H_2O}
$$
$$
\mathrm{CH_4+Br_2 \to CH_3Br+HBr}\quad(\text{свет})
$$
$$
\mathrm{C_2H_6 \to C_2H_4+H_2}\quad(\mathrm{Ni},\,t)
$$

Цепочка превращений

$$
\mathrm{Al_4C_3+12H_2O \to 4Al(OH)_3+3CH_4}
$$
$$
\mathrm{CH_4+Cl_2 \to CH_3Cl+HCl}\quad(\text{свет})
$$
$$
\mathrm{2CH_3Cl+2Na \to C_2H_6+2NaCl}\quad(\text{сухой эфир})
$$
$$
\mathrm{2C_2H_6+7O_2 \to 4CO_2+6H_2O}
$$

Задания 1–6

1. Горение
$$
\mathrm{CH_4+2O_2 \to CO_2+2H_2O}
$$
$$
\mathrm{C_3H_8+5O_2 \to 3CO_2+4H_2O}
$$
$$
\mathrm{C_5H_{12}+8O_2 \to 5CO_2+6H_2O}
$$

2. Галогенирование
$$
\mathrm{CH_4+Cl_2 \to CH_3Cl+HCl}\quad(\text{свет})
$$
$$
\mathrm{C_2H_6+Br_2 \to C_2H_5Br+HBr}\quad(\text{свет})
$$
$$
\mathrm{C_3H_8+Cl_2 \to C_3H_7Cl+HCl}\quad(\text{свет})
$$

Для пропана можно записать суммарно $\mathrm{C_3H_7Cl}$; реально образуется смесь 1- и 2-хлорпропана, причём преимущественно 2-хлорпропан.

3. Нитрование по Коновалову
$$
\mathrm{CH_4+HNO_3 \to CH_3NO_2+H_2O}\quad(t,\ p)
$$

4. Дегидрирование
$$
\mathrm{C_2H_6 \to C_2H_4+H_2}\quad(\mathrm{Ni},\,t)
$$

5. Изомеризация
$$
\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 \to CH_3-CH(CH_3)-CH_3}
$$
катализатор, повышенная температура; продукт — 2-метилпропан.

6. Крекинг
Один из возможных вариантов:
$$
\mathrm{C_8H_{18} \to C_4H_{10}+C_4H_8}\quad(t,\ \text{катализатор})
$$
Возможны и другие пары «алкан + алкен», важно сохранить суммарно 8 атомов углерода и 18 атомов водорода.

Как понимать

При полном горении алкана всегда получаются $\mathrm{CO_2}$ и $\mathrm{H_2O}$. Удобно пользоваться формулой:
$$
\mathrm{C_nH_m+\left(n+\frac m4\right)O_2 \to nCO_2+\frac m2H_2O}
$$
Например, для $\mathrm{C_5H_{12}}$: $5+\frac{12}{4}=8$, поэтому перед $\mathrm{O_2}$ стоит 8.

Галогенирование алканов — замещение: один атом водорода заменяется на галоген, второй продукт — галогеноводород.

При дегидрировании от соседних атомов углерода отщепляется $\mathrm{H_2}$, образуется двойная связь.

При изомеризации меняется только строение углеродного скелета, состав молекулы остаётся тем же.

При крекинге большая молекула алкана разрывается на меньшие алкан и алкен.