Задания № 17, 18, 25 · ЕГЭ

Цепочки превращений углеводородов

Как распознавать классы углеводородов и подбирать реакции для последовательных превращений
6 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

Цепочка превращений показывает, как из одного углеводорода получить другой через несколько реакций. Чтобы решить её, нужно определить класс каждого вещества, заметить изменение углеродного скелета и подобрать реакцию, которая осуществляет именно этот переход.

Как читать цепочку превращений

Начинайте с анализа исходного вещества и продукта. Повторите классификацию углеводородов: алканы содержат только одинарные связи, алкены — двойную связь, алкины — тройную, арены — ароматическое кольцо. Формула вещества часто подсказывает класс: \(C_nH_{2n+2}\) — алкан, \(C_nH_{2n}\) — алкен или циклоалкан, \(C_nH_{2n-2}\) — алкин или диен.

D
Цепочка превращений

Цепочка превращений — последовательность реакций, в которой продукт одной реакции является исходным веществом для следующей. Над каждой стрелкой указывают реагент, а иногда и условие: нагревание, свет, катализатор.

T
Главное правило

Каждая стрелка должна соответствовать одной известной реакции, а формулы веществ должны сохранять число атомов каждого элемента. Если изменяется углеродный скелет, это обычно происходит при крекинге, присоединении, полимеризации или реакции ароматизации.

Основные переходы между классами

Для алканов характерны реакции замещения, окисления и расщепления. При хлорировании или бромировании атом водорода замещается галогеном; реакция идёт на свету. При крекинге длинная углеродная цепь распадается на более короткий алкан и алкен.

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HClЗамещение; условие — свет.
C8H18 → C4H10 + C4H8Крекинг октана при нагревании.

Алкены легко вступают в реакции присоединения по двойной связи. При гидрировании образуется алкан, при присоединении брома — 1,2-дибромалкан, при гидратации — спирт. Бромная вода и проба Байера помогают обнаружить кратную связь.

CH2=CH2 + H2 → CH3-CH3Гидрирование на никелевом катализаторе.
CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2BrПрисоединение брома.
CH2=CH2 + H2O → CH3-CH2OHГидратация в присутствии кислоты.

Алкины также присоединяют водород, галогены и галогеноводороды. При полном гидрировании тройная связь превращается в одинарную через стадию алкена. Для получения алкина из дигалогеналкана проводят двойное отщепление галогеноводорода спиртовым раствором щёлочи.

HC#CH + 2H2 → CH3-CH3Полное гидрирование ацетилена.
CH2Br-CH2Br + 2KOH → HC#CH + 2KBr + 2H2OДвойное отщепление; спиртовой раствор, нагревание.

Арены получают ароматизацией некоторых алканов, а также циклизацией и дегидрированием. Бензол вступает в реакции замещения, например нитрования и галогенирования, а не в обычное присоединение по кольцу.

C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBrЗамещение в бензоле; катализатор FeBr_3.
\[C_nH_{2n+2} \xrightarrow{\text{дегидрирование}} C_nH_{2n} + H_2\]

Алгоритм составления уравнений

Подробная последовательность действий приведена на странице алгоритм решения цепочек превращений углеводородов. В конспекте удобно использовать сокращённый алгоритм.

  1. Определите формулу и класс исходного вещества по названию, строению или общей формуле.
  2. Проанализируйте продукт: появилась ли кратная связь, исчезла ли она, изменилось ли число атомов углерода или возникло ароматическое кольцо.
  3. Выберите тип реакции: замещение, присоединение, отщепление, окисление, крекинг или полимеризация.
  4. Запишите структурные формулы органических веществ, чтобы не потерять положение связи или заместителя.
  5. Подберите неорганический реагент и условия реакции.
  6. Расставьте коэффициенты и проверьте баланс атомов и зарядов.
Изменение в цепочкеПодходящая реакцияТипичные реагенты или условия
Алкан → галогеналканЗамещение водородаCl_2 или Br_2, свет
Алкан → алкенДегидрированиенагревание, катализатор
Алкен → алканГидрированиеH_2, Ni
Алкен → дигалогеналканПрисоединение галогенаBr_2 или Cl_2
Дигалогеналкан → алкинДвойное отщеплениеспиртовой KOH, нагревание
Алкен → спиртГидратацияH_2O, кислота
Алкан → более короткие веществаКрекингнагревание, катализатор
Проверь себя

Какой реагент нужен для превращения этена в 1,2-дибромэтан?

Разобранный пример цепочки

Составим уравнения превращений: этан \(→\) хлорэтан \(→\) этен \(→\) этанол \(→\) этановая кислота. Здесь последовательно используются замещение, отщепление, присоединение и окисление.

C2H6Cl2светC2H5ClKOHспирт, нагреваниеC2H4H2OH3PO4C2H5OH[O]нагреваниеCH3COOH
Пример последовательных превращений.
Показать решение по шагам Решение
1
В этане один атом водорода замещается хлором под действием света.
\(\displaystyle C_2H_6 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_2H_5Cl + HCl\)
2
Из хлорэтана отщепляется хлороводород; спиртовой KOH способствует образованию двойной связи.
\(\displaystyle C_2H_5Cl + KOH \rightarrow C_2H_4 + KCl + H_2O\)
3
К двойной связи присоединяется вода, образуется этанол.
\(\displaystyle C_2H_4 + H_2O \rightarrow C_2H_5OH\)
4
Первичный спирт окисляется до карбоновой кислоты.
\(\displaystyle C_2H_5OH + 2[O] \rightarrow CH_3COOH + H_2O\)
№
Проверка

В каждом уравнении совпадает число атомов C, H, Cl, K и O. Кроме того, продукт предыдущей реакции точно совпадает с исходным веществом следующей.

Как выбирать строение и условия

Если в цепочке дано название без формулы, сначала изобразите углеродный скелет. При отщеплении галогеноводорода двойная связь обычно возникает между атомом углерода с галогеном и соседним атомом углерода. Для симметричных веществ это легко, а для несимметричных необходимо учитывать возможные изомеры и правило преимущественного образования более замещённого алкена.

Не путайте водный и спиртовой растворы KOH. Водный раствор способствует замещению галогена на гидроксильную группу, а спиртовой раствор при нагревании — отщеплению HCl или HBr и образованию алкена. Молекулярная формула углеводорода помогает проверить класс, но не показывает расположение связей.

!
Частые ошибки

1. Записывают реакцию присоединения к алкану: обычные алканы не имеют кратной связи. 2. Используют свет при дегидрогалогенировании: для него нужны спиртовой KOH и нагревание. 3. Забывают вторую молекулу H_2 при полном гидрировании алкина. 4. Путают замещение в бензоле с присоединением. 5. Не указывают побочные неорганические продукты, из-за чего уравнение не уравнивается.

Связь со строением

Гибридизация атома углерода объясняет геометрию связей: в алканах преобладает \(sp^3\), в алкенах — \(sp^2\), в алкинах — \(sp\). При переходе алкан → алкен → алкин число связей между двумя атомами углерода увеличивается.

Самопроверка

Q
Быстрый тест по теме

Проверьте, умеете ли вы строить цепочки

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · алкены
Какое превращение происходит при действии Br_2 на этен?
Главное за минуту

Главное

  • Сначала определяйте класс вещества и изменение строения между соседними звеньями.
  • Для алканов важны замещение, дегидрирование и крекинг; для алкенов и алкинов — реакции присоединения.
  • Водный KOH чаще приводит к замещению, спиртовой KOH при нагревании — к отщеплению.
  • Каждое уравнение проверяйте по атомному балансу и условиям реакции.
  • Структурные формулы помогают правильно определить положение двойной или тройной связи.