10 класс. Химия. Алканы. Методы получения и применение

Комментарии преподавателя

1. Горение алканов

Ранее уже были рассмотрены реакции радикального галогенирования алканов. И было показано, что, для того чтобы алканы вступили в реакцию, к ним нужен дополнительный подвод энергии либо в виде излучения, либо в виде тепла. При обычных условиях алканы не взаимодействуют с кислородом воздуха. Для начала реакции нужно либо открытое пламя, либо хотя бы электрическая искра. Если подвести первоначальную энергию, реакция будет продолжаться самопроизвольно, поскольку она экзотермическая, т.е. в процессе реакции выделяется много энергии.

Рассмотрим эту реакцию на примере горения метана. В смеси газообразных алканов с воздухом обычно взрывоопасны, в довольно широком диапазоне концентрации.

CH4+2O2→CO2+2H2O+Q

2. Термический крекинг

При нагревании до температуры выше 500оС в молекулах алканов происходит разрыв связей между атомами С, и образуются углеводороды с меньшей молярной массой – алканы и алкены. Нагревание производят без доступа воздуха. Чем выше температура крекинга, тем более легкие углеводороды образуются.

Наиболее энергетически выгоден разрыв молекулы пополам, но связи рвутся и в других местах:

С10Н22¾®C5Н12+С5Н10;

С10Н22¾®C4Н10+С6Н12;

С10Н22¾®C6Н14+С4Н8 и т.д.

3. Каталитический крекинг

Крекинг чаще проводят, используя катализаторы (обычно алюмосиликаты). Каталитический крекинг протекает при более низких температурах, чем термический.

Наряду с расщеплением углеводородов при каталитическом крекинге происходит перестройка углеродного скелета – изомеризация. В результате образуются углеводороды с более разветвленным скелетом:

CН3–CН2–CН2–CН2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH3

СН3–СH2–СH2–СH3+

Каталитический крекинг углеводородов нефти – один из промышленных способов повышения октанового числа бензина.

Рис. 1. Установка каталитического крекинга

4. Пиролиз

Увеличивая температуру, можно достичь такой степени разложения углеводорода, когда образуются простые вещества: углерод (в виде сажи) и водород. Такой процесс называют пиролизом:

CH4 С + 2Н2.

5. Дегидрирование

При пропускании нагретого алкана над платиновым или никелевым катализатором отщепляется водород. В результате получаются алкены.

  + H2

6. Риформинг

Если нагревать алканы с углеродной цепью не менее чем из 6 атомов, над катализатором из платины и алюмосиликатов, то отщепляется водород и образуются ароматические углеводороды – арены. Эту реакцию – риформинг – так же, как и крекинг, используют для получения бензина с высоким октановым числом.

CН3–CН2–CH2–CH2–CH2–CH2-CH3 + 4H2.

 

Рис. 2. Разные катализаторы риформинга.

7. Конверсия

Конверсия – взаимодействиеалканов (чаще всего используют природный газ) с парами воды при высокой температуре (800–1000°C):

CH4 + H2O  CO + 3H2.

Смесь оксида углерода (II) и водорода – синтез-газ – не разделяют, а используют для получения из нее разных органических веществ.

Подведение итога урока

На уроке была рассмотрена тема «Алканы. Химические свойства. Реакции с изменением углеродного скелета». На этом уроке вы продолжили изучать химические свойства алканов. Рассмотрели подробнее реакции с изменением углеродного скелета, а также узнали об их особенностях.

источник видео - http://www.youtube.com/watch?t=10&v=MYP1ITM_tok

источник презентации - http://easyen.ru/load/khimija/10_klass/khimicheskie_svojstva_i_primenenie_alkanov/129-1-0-82

http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/10-klass - конспект

Файлы