номер 3, страница 110 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

3.Сколько алкенов может быть получено при дегидрировании 2-метилбутана? Напишите уравнения реакций и укажите условия их протекания.

Решение:

Структурная формула исходного алкана — 2-метилбутана:

$$\overset{1}{\text{C}}\text{H}_3-\overset{2}{\text{C}}\text{H}(\text{CH}_3)-\overset{3}{\text{C}}\text{H}_2-\overset{4}{\text{C}}\text{H}_3$$

Дегидрирование алканов протекает с отщеплением атомов водорода от двух соседних атомов углерода и образованием двойной связи ($\text{C}=\text{C}$). В молекуле 2-метилбутана возможно отщепление водорода между тремя различными парами соседних атомов углерода:

• между атомами $\text{C}^1$ и $\text{C}^2$ (или метильной группой при $\text{C}^2$ и $\text{C}^2$, так как они эквивалентны);
• между атомами $\text{C}^2$ и $\text{C}^3$;
• между атомами $\text{C}^3$ и $\text{C}^4$.

Проверим наличие геометрических (цис-/транс-) изомеров у полученных веществ:

• У 2-метилбут-1-ена атом $\text{C}^1$ связан с двумя одинаковыми атомами водорода — стереоизомеров нет.
• У 2-метилбут-2-ена атом $\text{C}^2$ связан с двумя одинаковыми метильными группами ($-\text{CH}_3$) — стереоизомеров нет.
• У 3-метилбут-1-ена атом $\text{C}^4$ связан с двумя одинаковыми атомами водорода — стереоизомеров нет.

Таким образом, при дегидрировании может образоваться 3 алкена.

Условия протекания реакций: нагревание ($400\text{–}600\ ^\circ\text{C}$) в присутствии катализатора ($\text{Cr}_2\text{O}_3$, $\text{Pt}$ или $\text{Ni}$).

Уравнения реакций:

1. Образование 2-метилбут-1-ена:

$$\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \xrightarrow{t,\, \text{кат.}} \text{CH}_2=\text{C}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_3 + \text{H}_2\uparrow$$

2. Образование 2-метилбут-2-ена:

$$\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \xrightarrow{t,\, \text{кат.}} \text{CH}_3-\text{C}(\text{CH}_3)=\text{CH}-\text{CH}_3 + \text{H}_2\uparrow$$

3. Образование 3-метилбут-1-ена:

$$\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \xrightarrow{t,\, \text{кат.}} \text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}=\text{CH}_2 + \text{H}_2\uparrow$$

Ответ: может быть получено 3 алкена (2-метилбут-1-ен, 2-метилбут-2-ен, 3-метилбут-1-ен).