Схема превращений:
$$CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} X_1 \rightarrow C_2H_6 \xrightarrow{+Cl_2, \text{свет}} X_2 \rightarrow CH_3CH_2CH_2CH_3 \rightarrow \text{изобутан}$$
- Пиролиз метана:
$$2CH_4 \xrightarrow{1500^\circ C} C_2H_2 + 3H_2$$
X₁ - ацетилен.
- Гидрирование ацетилена:
$$C_2H_2 + 2H_2 \xrightarrow[Ni]{t^\circ} C_2H_6$$
Этан получается в результате гидрирования ацетилена.
- Хлорирование этана (реакция замещения):
$$C_2H_6 + Cl_2 \xrightarrow{h
u} C_2H_5Cl + HCl$$
X₂ - хлорэтан.
- Синтез Вюрца:
$$2C_2H_5Cl + 2Na \rightarrow CH_3CH_2CH_2CH_3 + 2NaCl$$
Бутан получается в результате реакции Вюрца.
- Изомеризация бутана:
$$CH_3CH_2CH_2CH_3 \xrightarrow[AlCl_3]{t^\circ} CH_3CH(CH_3)CH_3$$
Изобутан получается в результате изомеризации бутана.
Ответ:
- X₁ - ацетилен ($$C_2H_2$$);
- X₂ - хлорэтан ($$C_2H_5Cl$$).