Условие задачи
C3H8-C3H7CL-C3H7OH-C3H6-CO2 помогите решить уравнение реакции
Решение
Ниже приведён подробный разбор данной задачи, относящейся к разделу органической химии. В задаче показан ряд последовательных превращений углеводородного исходного вещества (пропан) с образованием производных и, в конечном итоге, его окислением до углекислого газа. Будем считать, что речь идёт о следующей схеме превращений:
Пропан (С₃H₈) → хлорпропан (С₃H₇Cl) → пропанол (С₃H₇OH) → пропен (С₃H₆) → углекислый газ (CO₂)
Ниже описаны поэтапно все реакции с балансировкой и указанием необходимых условий.
─────────────────────────────
1. Галогенирование (радикальное замещение) пропана
Исходно пропан взаимодействует с хлором (Cl₂) под действием ультрафиолетового излучения (или другого инициатора), в результате чего происходит замещение одного из водородов на атом хлора. Получаем хлорпропан и выделяющийся HCl. Уравнение реакции:
С₃H₈ + Cl₂ → С₃H₇Cl + HCl
Эта реакция протекает по механизму свободнорадикального замещения. Балансировка по атомам подтверждается:
– Углерод: 3 = 3
– Водород: 8 = 7 + 1
– Хлор: 2 = 1 + 1
─────────────────────────────
2. Замещение атома хлора на гидроксильную группу
Хлорпропан можно превратить в пропанол, проведя нуклеофильное замещение (SN-реакцию). Обычно для этого используют щёлочь (например, раствор KOH) или водный раствор AgNO₃, однако классический вариант – реакция с KOH в водном или спиртовом растворе:
С₃H₇Cl + KOH → С₃H₇OH + KCl
Проверка баланса:
– Углерод: 3 = 3
– Водород: 7 + 1 (из OH группы) = 8, что совпадает с количеством водорода в С₃H₇OH
– Хлор и калий переносятся в KCl.
─────────────────────────────
3. Дегидратация пропанола с образованием алкена
Пропанол (С₃H₇OH) при нагревании с концентрированной серной кислотой (H₂SO₄) отщепляет воду (H₂O) с образованием пропена (С₃H₆) по реакции элиминирования:
С₃H₇OH → С₃H₆ + H₂O
Балансировка по атомам:
– Углерод: 3 = 3
– Водород: 8 = 6 + 2
– Кислород: 1 = 1
─────────────────────────────
4. Окисление пропена до углекислого газа
Для полного окисления углеводородов (то есть при горении) получают CO₂ (а также H₂O). Здесь пропен окисляется кислородом. Если взять реакцию полного горения пропена, то уравнение можно записать следующим образом:
С₃H₆ + (9/2) O₂ → 3 CO₂ + 3 H₂O
Чтобы избежать дробных коэффициентов, умножим всё уравнение на 2:
2 С₃H₆ + 9 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
Проверка баланса:
– Углерод: 2∙3 = 6, справа 6∙1 = 6
– Водород: 2∙6 = 12, справа 6∙2 = 12
– Кислород: слева 9∙2 = 18; справа 6∙2 (из CO₂) + 6 (из H₂O) = 12 + 6 = 18
─────────────────────────────
Итоговая схема превращений
Последовательность реакций выглядит так:
1. С₃H₈ + Cl₂ → С₃H₇Cl + HCl
2. С₃H₇Cl + KOH → С₃H₇OH + KCl
3. С₃H₇OH → С₃H₆ + H₂O
4. 2 С₃H₆ + 9 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
Заметим, что на каждом этапе участвуют специфичные условия:
• Галогенирование требует инициатора (УФ-излучение или нагрев с катализатором).
• Замещение – реакция SN, протекающая в щёлочной среде.
• Дегидратация – кислотно-катализируемая элиминирующая реакция.
• Окисление – процесс горения в избытке кислорода.
Таким образом, мы получили подробное решение задачи с учетом правил органической химии и балансировки уравнений реакций, а все формулы записаны с использованием символов Unicode вместо LaTeX.