Напиши уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: CH₄ → C₂H₂ → X₁ → X₂ → C₆H₅CH₃ → X₃

Привет! Давай разберём эту цепочку превращений. ### 1. \( \text{CH}_4 \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 \) Чтобы из метана (\( \text{CH}_4 \)) получить ацетилен (\( \text{C}_2\text{H}_2 \)), нам нужно очень сильно нагреть метан без доступа кислорода. Это называется пиролиз. $$2\text{CH}_4 \xrightarrow{1500^{\circ}\text{C}} \text{C}_2\text{H}_2 + 3\text{H}_2$$ ### 2. \( \text{C}_2\text{H}_2 \rightarrow \text{X}_1 \) Теперь из ацетилена \( \text{C}_2\text{H}_2 \) нам нужно получить \( \text{X}_1 \). Если дальше мы идём к \( \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \) (толуол), то \( \text{X}_1 \) - это, скорее всего, бензол \( \text{C}_6\text{H}_6 \). Ацетилен можно превратить в бензол, если нагреть его в присутствии активированного угля. $$3\text{C}_2\text{H}_2 \xrightarrow{\text{C активированный, } 450^{\circ}\text{C}} \text{C}_6\text{H}_6$$ Тогда \( \text{X}_1 = \text{C}_6\text{H}_6 \) (бензол). ### 3. \( \text{X}_1 \rightarrow \text{X}_2 \) Теперь у нас есть бензол \( \text{X}_1 = \text{C}_6\text{H}_6 \). Чтобы в итоге получить толуол (\( \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \)), нужно добавить к бензолу метильную группу \( \text{-CH}_3 \). Это можно сделать, если подействовать на бензол хлорметаном (\( \text{CH}_3\text{Cl} \)) в присутствии катализатора, например, хлорида алюминия (\( \text{AlCl}_3 \)). Эта реакция называется реакцией Фриделя-Крафтса. $$\text{C}_6\text{H}_6 + \text{CH}_3\text{Cl} \xrightarrow{\text{AlCl}_3} \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + \text{HCl}$$ Тогда \( \text{X}_2 = \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \) (толуол). Но в задании уже указано, что следующая стадия это \( \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \), поэтому, скорее всего, \( \text{X}_2 \) — это тот же самый толуол, просто пропущено одно превращение. Или \( \text{X}_2 \) это какое-то другое вещество, которое потом превратится в толуол. **Допущение**: Так как после \( \text{X}_2 \) сразу идёт \( \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \), то наиболее логичным будет, что \( \text{X}_2 \) — это как раз \( \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \). Либо это может быть какой-то промежуточный продукт, например, бромобензол, который потом превратится в толуол. Давай предположим, что \( \text{X}_1 \) — это бензол, а \( \text{X}_2 \) — это толуол. ### 4. \( \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \rightarrow \text{X}_3 \) Теперь у нас есть толуол (\( \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \)). Нам нужно получить \( \text{X}_3 \). Что это может быть? Если мы окислим толуол, то получим бензойную кислоту (\( \text{C}_6\text{H}_5\text{COOH} \)). $$\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + 3\text{O}_2 \xrightarrow{\text{KMnO}_4, \text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_6\text{H}_5\text{COOH} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$ Или, например, мы можем провести нитрование толуола, получив нитротолуол. $$\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + \text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_6\text{H}_4(\text{NO}_2)\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O}$$ Выберем окисление до бензойной кислоты, это частый пример превращения с толуолом. **Ответ:** 1. \( 2\text{CH}_4 \xrightarrow{1500^{\circ}\text{C}} \text{C}_2\text{H}_2 + 3\text{H}_2 \) 2. \( 3\text{C}_2\text{H}_2 \xrightarrow{\text{C активированный, } 450^{\circ}\text{C}} \text{C}_6\text{H}_6 \) (\( \text{X}_1 = \text{C}_6\text{H}_6 \) - бензол) 3. \( \text{C}_6\text{H}_6 + \text{CH}_3\text{Cl} \xrightarrow{\text{AlCl}_3} \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + \text{HCl} \) (\( \text{X}_2 = \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 \) - толуол) 4. \( \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + 3\text{O}_2 \xrightarrow{\text{KMnO}_4, \text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_6\text{H}_5\text{COOH} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \) (\( \text{X}_3 = \text{C}_6\text{H}_5\text{COOH} \) - бензойная кислота)