Краткое пояснение:
Метод: Для осуществления цепочки превращений необходимо подобрать соответствующие химические реакции для каждого этапа, используя знания органической химии.
Пошаговое решение:
- Метан (CH4) → Ацетилен (C2H2)
Реакция: термическое разложение метана при высокой температуре (около 1500 °C) в отсутствие кислорода.
\[ 2 \text{CH}_4 \xrightarrow{1500^\circ\text{C}} \text{C}_2\text{H}_2 + 3\text{H}_2 \] - Ацетилен (C2H2) → Бензол (C6H6)
Реакция: тримеризация ацетилена в присутствии катализатора (например, никеля или железа) при нагревании.
\[ 3 \text{C}_2\text{H}_2 \xrightarrow{\text{Ni, } 400^\circ\text{C}} \text{C}_6\text{H}_6 \] - Бензол (C6H6) → Хлорбензол (C6H5Cl)
Реакция: электрофильное замещение (хлорирование) бензола в присутствии катализатора (например, FeCl3 или AlCl3).
\[ \text{C}_6\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{\text{FeCl}_3} \text{C}_6\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl} \] - Хлорбензол (C6H5Cl) → Анилин (C6H5NH2)
Реакция: аминирование хлорбензола. Обычно проводят реакцию с аммиаком при высокой температуре и давлении в присутствии катализатора (например, меди).
\[ \text{C}_6\text{H}_5\text{Cl} + 2\text{NH}_3 \xrightarrow{\text{Cu, } 200^\circ\text{C, давление}} \text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2 + \text{NH}_4\text{Cl} \] - Анилин (C6H5NH2) → Углекислый газ (CO2)
Реакция: полное окисление анилина. Это многостадийный процесс, который может начинаться с окисления до более простых соединений, а затем до CO2 и воды. Один из вариантов — окисление сильными окислителями, например, перманганатом калия в кислой среде, которое приведет к разрыву бензольного кольца.
\[ \text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2 + \text{KMnO}_4 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + ... \] (сложное суммарное уравнение, показывающее разрыв кольца и образование CO2).