§ 10. Химические свойства, получение и применение алканов

1. Напишите уравнение реакции монобромирования этана.

CH3CH3+Br2hvCH3CH2Br+HBr\mathrm{CH_3{-}CH_3{+}Br_2{\xrightarrow{hv}}CH_3{-}CH_2Br{+}HBr}

2. Напишите уравнения реакций, которые протекают при взаимодействии н-бутана с хлором. Считайте, что только один атом водорода в молекуле н-бутана замещается на хлор. Подпишите названия образующихся органических веществ.

3. Сколько хлорпроизводных можно получить в результате хлорирования этана? Напишите уравнения реакций получения всех возможных хлорпроизводных этана, назовите хлорпроизводные. Можно ли при записи уравнений реакций в данном случае использовать молекулярные формулы?

Можно получить 9 хлорпроизводных:

1) CH3CH3+Cl2hvCH3CH2Cl+HCl\mathrm{CH_3{-}CH_3{+}Cl_2{\xrightarrow{hv}}CH_3{-}CH_2Cl{+}HCl} (хлорэтан)

2) CH3CH3+2Cl2hvCH3CHCl2+2HCl\mathrm{CH_3{-}CH_3{+}2Cl_2{\xrightarrow{hv}}CH_3{-}CHCl_2{+}2HCl} (1,1-дихлорэтан)

3) CH3CH3+2Cl2hvCH2ClCH2Cl+2HCl\mathrm{CH_3{-}CH_3{+}2Cl_2{\xrightarrow{hv}}CH_2Cl{-}CH_2Cl{+}2HCl} (1,2-дихлорэтан)

4) CH3CH3+3Cl2hvCH3CCl3+3HCl\mathrm{CH_3{-}CH_3{+}3Cl_2{\xrightarrow{hv}}CH_3{-}CCl_3{+}3HCl} (1,1,1-трихлорэтан)

5) CH3CH3+3Cl2hvCHCl2CH2Cl+3HCl\mathrm{CH_3{-}CH_3{+}3Cl_2{\xrightarrow{hv}}CHCl_2{-}{C{H}_2}Cl{+}3HCl} (1,1,2-трихлорэтан)

6) CH3CH3+4Cl2hvCH2ClCCl3+4HCl\mathrm{CH_3{-}CH_3{+}4Cl_2{\xrightarrow{hv}}{C{H}_2}Cl{-}CCl_3{+}4HCl} (1,1,1,2-тетрахлорэтан)

7) CH3CH3+4Cl2hvCHCl2CHCl2+4HCl\mathrm{CH_3{-}CH_3{+}4Cl_2{\xrightarrow{hv}}CHCl_2{-}CHCl_2{+}4HCl} (1,1,2,2=тетрахлорэтан)

8) CH3CH3+5Cl2hvCHCl2CCl3+5HCl\mathrm{CH_3{-}CH_3{+}5Cl_2{\xrightarrow{hv}}CHCl_2{-}CCl_3{+}5HCl} (пентахлорэтан)

9) CH3CH3+6Cl2hvCCl3CCl3+6HCl\mathrm{CH_3{-}CH_3{+}6Cl_2{\xrightarrow{hv}}CCl_3{-}CCl_3{+}6HCl} (гексахлорэтан)

При записи уравнений реакций 2-7 нельзя использовать молекулярные формулы.

4. Напишите уравнение реакции горения бутана в избытке кислорода. Какой объём (н. у.) углекислого газа образуется при сжигании 1 моль бутана?

Дано: n(C4H10)=1моль\mathrm{n(C_4H_{10})=\,1\,моль}

Найти: V(CO2)\mathrm{V(CO_2)}

Решение:

2C4H10+13O28CO2+10H2O\mathrm{2C_4H_{10}+13O_2\rightarrow8CO_2+10H_2O}

n(CO2)=4n(C4H10)=41=4(моль)\mathrm{n(CO_2)={4 \cdot n(C_4H_{10})}={4 \cdot 1}=4\,(моль)}

V(CO2)=Vmn(CO2)=22.44=89.6(дм3)\mathrm{V(CO_2)={V_m \cdot n(CO_2)}={22.4 \cdot 4}=89.6\,(дм^3)} \

Ответ: 89.6дм3\mathrm{89.6\,дм^3}.

5. Напишите уравнение реакции пиролиза метана с образованием водорода и углерода. Найдите массу углерода, который может быть получен при полном разложении 44,8 дм3 (н. у.) метана.

Дано: V(CH4)=44.8дм3\mathrm{V(CH_4)=44.8\,дм^3}

Найти: m(C)\mathrm{m(C)}

Решение:

CH44C+2H2\mathrm{CH_4\rightarrow4C+2H_2}

n(CH4)=V(CH4)Vm=44.822.4=2(моль)\mathrm{n(CH_4)={\dfrac{V(CH_4)}{V_m}}={\dfrac{44.8}{22.4}}=2\,(моль)}

n(C)=4n(CH4)=42=8(моль)\mathrm{n(C)={4 \cdot n(CH_4)}={4 \cdot 2}=8\,(моль)}

m(C)=M(C)n(C)=128=96(г)\mathrm{m(C)={M(C) \cdot n(C)}={12 \cdot 8}=96\,(г)}

Ответ: 96г\mathrm{96\,г}.

6. Назовите основные области применения алканов.

Основные области применения алканов:

1) производство топлива (бензина, дизеля, природного газа);

2) химическая промышленность (сырье).