Решение цепочки превращений

1. 9. CH₄ → X₁ → CO

   Пиролиз метана (разложение при высокой температуре без доступа кислорода) приводит к образованию ацетилена и водорода:

   $$2CH_4 \xrightarrow{1000°C} C_2H_2 + 3H_2$$

   Следовательно, X₁ – это ацетилен (C₂H₂).

2. C₂H₂ → CO

   Ацетилен реагирует с кислородом с образованием углекислого газа и воды.

   $$C_2H_2 + O_2(избыток) \rightarrow CO_2 + H_2O$$

3. CO₂ → X₂

   Далее, углекислый газ реагирует с катализатором с образованием угарного газа.

   $$CO_2 + C \xrightarrow{800°C, \text{катализатор}} 2CO$$

   Следовательно, X₂ – это углекислый газ (CO₂).

4. 10. C₅H₁₂ → X₁

   Крекинг пентана (C₅H₁₂) приводит к образованию алкана и алкена. Так как далее идет реакция с 2-хлорпропаном, то X₁ - пропен.

   $$C_5H_{12} \xrightarrow{\text{крекинг}} C_3H_6 + C_2H_6$$

   Следовательно, X₁ – это пропен (C₃H₆).

5. C₃H₆ → 2-хлорпропан

   Пропен реагирует с хлороводородом с образованием 2-хлорпропана (правило Морковникова).

   $$C_3H_6 + HCl \rightarrow CH_3CHClCH_3$$

6. 2-хлорпропан → X₂

   2-хлорпропан реагирует с металлическим натрием с образованием гексана (реакция Вюрца):

   $$2CH_3CHClCH_3 + 2Na \rightarrow CH_3CH(CH_3)CH(CH_3)CH_3 + 2NaCl$$

   Следовательно, X₂ – это 2,3-диметилбутан.

7. 2,3-диметилбутан → X₃

   Гексан реагирует с хлором, идет реакция замещения:

   $$CH_3CH(CH_3)CH(CH_3)CH_3 + Cl_2 \rightarrow ClCH_2CH(CH_3)CH(CH_3)CH_3 + HCl$$

   Следовательно, X₃ – это 2,3-диметил-1-хлорбутан.