Получение 2-метилпропена дегидратацией 2,2-диметилэтанола-1
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
С(Вr)Н2
- присоединение галогенводородов:
(СН3)2С=СН2 + НCl > (СН3)3С Cl
трет-бутил хлорид
- присоединение хлорноватисиой кислоты:
(СН3)2С=СН2 + НОCl > (СН3)2-С(ОН) СН2Cl
гидратация:
(СН3)2С=СН2 + Н2О > (СН3)3-С(ОН)
образование нитрозитов:
(СН3)2С=СН2 + NО-ОNO > (СН3)2-С(NО) СН2NO2
присоединение сероводорода (под действием температуры и фосфорной кислоты):
(СН3)2С=СН2 + Н2S > (СН3)3СSH
присоединение серной кислоты:
(СН3)2С=СН2 + Н2SО4 > (СН3)3СОSО2ОH
взаимодействие со спиртами (под действием водоотнимающего реагента):
(СН3)2С=СН2 + СН3ОН > (СН3)3СО СН3
- присоединение аммиака протекает при нагревании:
(СН3)2С=СН2 + NН3 > (СН3)3СNН2
реакция карбонилирования:
(СН3)2С=СН2 + Н2О +СО > (СН3)2СН- СН2СООН
. Реакции окисления:
горение:
(СН3)2С=СН2 + 6О2 > 4СО2 + 4 Н2О
взаимодействие с кислородом в присутствии катализатора:
(СН3)2С=СН2 + 6О2 > (СН3)2С-СН2
\/ О
неполное окисление по действием окислителя типа КМnО4, K2Cr2О4, в присутствие NaOH
(СН3)2С=СН2 + 2КМnО4 + 4 Н2О > 3(СН3)2 С(ОН)-СН2(ОН) + 2MnO2 +
+ 2 KOH
. Реакция полимеризации:
(СН3)2С=СН2 > (-С(СН3)2СН2 -С(СН3)2-СН2 -)n
1.2.3.3 Химические свойства воды
Вода - одно из наиболее реакционноспособных соединений [38]. Проявление окислительно-восстановительных свойств возможно при взаимодействии воды с активными восстановителями или окислителями:
Вода окислитель: 2Na + Н2О = 2NaOH + Н2
- Вода восстановитель: 2F2 + 2 Н2О = 4HF + O2
- Внутремолекулярный окислительно-восстановительный процесс
(при 1000 С0):
Н2О = 2Н2 + O2
Кислотно-восстановительные свойства воды проявляются в следующих процессах:
Самоионизация (характерна для жидкой воды):
Н2О + Н2О = Н3О+ + ОН-
ион гидрокси
гидроксония ион
Вода является амфотерным электролитом:
Н3 + Н+ОН- = NН4+ + ОН-
NаCN + Н+ОН- = NaOH + Н+СN
3. Реакции гидратации:
гидратация оксидов:
2О + Н2О = Н2SО4
NaO + Н2О = 2 NaOH
гидратация органических соединений под действием солей ртути:
СН=СН + Н2О = (СН3)3С-НО
уксусный альдегид
- образование кристаллогидратов:
CuSО4 +Н2О = CuSО4 *Н2О
. Реакции гидролиза:
- гидролиз солей
2CО3 + Н2О = NaHCО3 + NaОН
FеСl3 + Н2О = FеОНСl2 + НСl2S3 + 6Н2О = 2Al(OH)3 + 2 Н2S
гидролиз карбидов металлов:
4С3 + 12Н2О = 4Al(OH)3 + 3 СН4
гидролиз сложных эфиров (при воздействии температуры и водоотнимающего средства):
СН3СООС2Н5 + Н2О > СН3СООН + С2Н5ОН
гидролиз полисахаридов (при воздействии температуры и водоотнимающего средства):
(С6Н10О5 ) n + Н2О > n С6Н10О6
гидролиз белка до аминокислот:
NН2 ?СН2 ? CО?NH?CH(CH3) COOH + Н2О >
NН2 ?СН2 ? CОOH + NН2 ?CH(CH3) COOH
2. Термодинамический анализ основной реакции
.1 Подготовка исходной информации
Раiет констант химического равновесия производится по термодинамическим данным, которые взяты в справочной литературе [41] для изобутилена и воды. Для трет-бутилового эфира они расiитывались при помощи эмпирических данных.
Для исследуемой реакции:
(CH3)3COH > (CH3)2C=CH2 + H2O
расiитывается значение энтальпии ( Н0298), энтропии (S0298) и температурных коэффициентов (а,в,с,d, c | ) при температуре 298 К для всех веществ участвующих в реакции. Эти данные представлены в таблице 2.1
Изменение энтальпии, энтропии и температурных коэффициентов расiитываются по закону Гесса:
Н0298 = Н0298((CH3)2CH=CH2 ) + Н0298(H2O ) - Н0298((CH3)3COH)
S0298 = S0298 ((CH3)2CH=CH2 ) + S0298 (H2O ) - S0298 ((CH3)3COH )
а = а((CH3)2CH=CH2) + а(H2O ) - а((CH3)3COH )
в = в((CH3)2CH=CH2) + в(H2O) - в((CH3)3COH )
Аналогичным образом расiитывают с и c |.
Таблица 2.1
Исходные и раiетные данные термодинамики дегидратации трет-бутилового спирта
ВеществаН0298 Дж/мольS0298 Дж/моль*Ка Дж/моль*Кв * 103 Дж/моль*Кс * 106 Дж/моль*Кd * 109 Дж/моль*Кc | * 10-5 Дж/моль*К12345678(CH3)2C=CH2-13990293.67.08321.63-166.0733.5---------H2O-241840188.7430.0010.71--------0.33сумма продуктов реакции-255830482.3437.08332.34-166.0733.50.33(CH3)3COH-303010317.7920.42398.2-146.6----------47180164.5516.66-56.86-19.4735.50.33
2.2 Раiет термодинамических функций
Для исследуемой реакции выбираем интервал температур от 50 до 160 0С, т.к. оптимальная температура 90 0С лежит именно в этом интервале.
Изменение энтальпии при указанных температурах определяется по закону Кирхгоффа:
Н0r.t = Н0298 + а(Т-298) + в/2(T2 -2982 ) + с/3(T3 - 2983 ) + d/4(T4 - 2984 ) + c | (1/298-1/T)
Произведем раiет тепловых эффектов реакции в интервале температур от 323 до 433 К с шагом 10 К.
Н0r.323 = 47180 + 16,66*(323-298) - 56,86*10-3 /2(3232 -2982 ) - 19.47*10-6 /3(3233 - 2983 )+ +33.5*10-9/4(3234 - 2984 ) + 0.33*105 (1/298-1/323) = 47141.57 Дж/моль
Н0r.333 47180 + 16,66* (333298) - 56,86*10-3 /2(3332 -2982 ) - 19.47*10-6 /3(3333 - 2983 ) +33.5*10-9/4(3334 - 2984 ) + 0.33*105 (1/298-1/333) = 47115.57 Дж/моль
Н0r.343 = 47180 + 16,66* (343-298) - 56,86*10-3 /2(3432 -2982 ) - 19.47*10-6 /3(3433 - 2983 )+ +33.5*10-9/4(3434 - 2984 ) + 0.33*105 (1/298-1/343) = 47083 Дж/моль
Значения при других температурах приведены в таблице 2.2.
Определяем изменение энтропие реакции при заданных температурах.
Энтропия определяется по формуле:
S0r.t = S0298 + аln(T/298) + в(T -298 ) +c/2(T2 - 2982 ) + d/3(T3 - 2983 ) + c | (1/2982 -1/T2 )
S0r.323= 164,55 +16,66*ln(323/298) - 56,86*10-3 (323 -298 ) -19,47*10-6 /2 (3232 - 2982 )+ 33,5*10-9/3(3233 - 2983 ) + 0,33*105 (1/2982 -1/3232 )= 164,46Дж/моль К0r.333 =164,55 +16,66*ln(333/298) - 56,86*10-3 (333 -298 ) -19,47*10-6 /2 (3332 - 2982 )+ 33,5*10-9/3(3333 - 2983 ) + 0,33*105(1/2982 -1/3332 )= 164,39 Дж/моль К0r.343= 164,55 +16,66*ln(343/298) - 56,86*10-3 (343 -298 ) -19,47*10-6 /2
(3432 - 2982 )+ 33,5*10-9/3(3433 - 2983 ) + 0,33*105(1/2982 -1/3432 )=164,29 Дж/моль К
Значения при других температурах