Горение, крекинг, риформинг

8 заданий

Горение и теплота сгорания

Горение — главная «реакция» алканов в жизни.

Как записать и рассчитать горение

\(\ce{C_nH_{2n+2} + \frac{3n+1}{2}O2 -> nCO2 + (n+1)H2O}\).
При недостатке кислорода — CO, сажа.
Теплота сгорания растёт на ~650 кДж/моль на каждую группу \(\ce{CH2}\); разветвлённые изомеры сгорают с чуть меньшим тепловым эффектом (устойчивее).

Примеры

1. \(\ce{C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O}\).

2. \(\ce{2C4H10 + 13O2 -> 8CO2 + 10H2O}\).

errorРазветвлённый — устойчивее

Теплота сгорания 2-метилпропана меньше, чем бутана (2869 против 2877 кДж/моль): разветвлённый изомер устойчивее.

edit_noteПопробуйте сами

Сколько моль кислорода нужно для сгорания 1 моль гексана?

expand_moreПоказать решение

9,5 моль: \((3 \cdot 6 + 1)/2\).

Переработка нефти

Нефть — смесь алканов; переработка меняет длину цепей и их форму.

Как изменить углеводороды нефти

Термический крекинг (500 °C): радикальный разрыв C–C → алкан + алкен короче.
Каталитический крекинг (алюмосиликаты): через карбокатионы — разветвлённые продукты, выше октановое число.
Риформинг (Pt, 500 °C): дегидроциклизация — алканы → арены.
Изомеризация (\(\ce{AlCl3}\)): неразветвлённые → разветвлённые.

Дегидрирование бутана, ароматизация гексана, крекинг

Примеры

1. Декан → пентан + пент-1-ен (крекинг).

2. Гептан → толуол + 4\(\ce{H2}\) (риформинг).

3. Бутан (\(\ce{Cr2O3}\), 600 °C) → бута-1,3-диен.

errorОктановое число — о форме, а не о размере

Изооктан (2,2,4-триметилпентан) — 100, гептан — 0: разветвлённые алканы детонируют меньше.

edit_noteПопробуйте сами

Что даст гексан при риформинге?

expand_moreПоказать решение

Бензол и водород.

push_pinГлавное

Полное горение: \(\ce{C_nH_{2n+2} + \frac{3n+1}{2}O2 -> nCO2 + (n+1)H2O}\); при нехватке кислорода — CO и сажа. Крекинг (500 °C или катализатор) рвёт длинные цепи на алкан и алкен; каталитический крекинг идёт через карбокатионы и даёт разветвлённые углеводороды. Риформинг (Pt, 500 °C) превращает алканы в арены, изомеризация (\(\ce{AlCl3}\)) — в разветвлённые изомеры с высоким октановым числом.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.