Чтобы осуществить цепочку превращений от метана до этилена через хлорметан и этан, необходимо рассмотреть каждую реакцию отдельно. Давайте разберем шаги по порядку:

1. Метан в хлорметан

Первая реакция заключается в хлорировании метана. Это можно сделать с помощью хлора (Cl2) в присутствии света или при повышенной температуре. Реакция происходит по механизму свободнорадикального замещения:

• CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

В результате мы получаем хлорметан (CH3Cl) и хлороводород (HCl).

2. Хлорметан в этан

Следующий шаг — это восстановление хлорметана до этана. Для этого можно использовать водород в присутствии катализатора, такого как никель или платина:

• CH3Cl + H2 → C2H6 + HCl

Таким образом, мы получаем этан (C2H6) и снова хлороводород.

3. Этан в этилен

Теперь, чтобы превратить этан в этилен, необходимо провести реакцию дегидрирования. Это можно сделать при высокой температуре (обычно около 500°C) с использованием катализатора:

• C2H6 → C2H4 + H2

В результате этой реакции мы получаем этилен (C2H4) и водород (H2).

Таким образом, мы можем подвести итог:

• Метан → Хлорметан (хлорирование)
• Хлорметан → Этан (восстановление)
• Этан → Этилен (дегидрирование)

Эта цепочка превращений демонстрирует основные реакции органической химии, включая замещение, восстановление и дегидрирование. Каждая из реакций требует определенных условий, таких как температура и наличие катализаторов, чтобы протекать эффективно.