Превращение метана в бутин-2: решение задачи

Задание: Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения. Решение: 1) Получение хлорметана (X1) из метана путем хлорирования на свету: \[ CH_{4} + Cl_{2} \xrightarrow{h\nu} CH_{3}Cl + HCl \] Вещество X1 — хлорметан (\( CH_{3}Cl \)). 2) Получение этана (X2) из хлорметана по реакции Вюрца: \[ 2CH_{3}Cl + 2Na \xrightarrow{t^{\circ}} CH_{3}-CH_{3} + 2NaCl \] Вещество X2 — этан (\( C_{2}H_{6} \)). 3) Получение бутина-2 из этана в несколько стадий (дегидрирование до этилена, затем до ацетилена и алкилирование, либо через галогенирование). В школьном курсе переход к бутину-2 обычно подразумевает наращивание цепи. Упрощенно запишем превращение этана в бутин-2: \[ CH_{3}-CH_{3} \xrightarrow{t^{\circ}, cat} CH \equiv CH + 2H_{2} \] \[ CH \equiv CH + 2NaNH_{2} \rightarrow Na-C \equiv C-Na + 2NH_{3} \] \[ Na-C \equiv C-Na + 2CH_{3}Cl \rightarrow CH_{3}-C \equiv C-CH_{3} + 2NaCl \] 4) Жесткое окисление бутина-2 перманганатом калия в кислой среде. При разрыве тройной связи образуется уксусная кислота (X3): \[ 5CH_{3}-C \equiv C-CH_{3} + 6KMnO_{4} + 9H_{2}SO_{4} \xrightarrow{t^{\circ}} 10CH_{3}COOH + 3K_{2}SO_{4} + 6MnSO_{4} + 4H_{2}O \] Вещество X3 — уксусная (этановая) кислота (\( CH_{3}COOH \)). 5) Получение хлорангидрида уксусной кислоты (ацетилхлорида) при взаимодействии кислоты с хлорирующим агентом (например, \( PCl_{5} \) или \( SOCl_{2} \)): \[ CH_{3}COOH + PCl_{5} \rightarrow CH_{3}COCl + POCl_{3} + HCl \] Конечный продукт — ацетилхлорид (\( CH_{3}COCl \)). Ответ: X1 — \( CH_{3}Cl \) (хлорметан) X2 — \( C_{2}H_{6} \) (этан) X3 — \( CH_{3}COOH \) (уксусная кислота)