Составьте уравнения реакций по схеме: метан → хлорметан → метанол → метаналь → муравьиная кислота.

Для осуществления цепочки превращений метан → хлорметан → метанол → метаналь → муравьиная кислота необходимо провести четыре химические реакции.

1. Метан → хлорметан

При взаимодействии метана с хлором на свету происходит реакция радикального замещения, в результате которой один атом водорода замещается атомом хлора.

Условия реакции: освещение ультрафиолетовым светом.

2. Хлорметан → метанол

Хлорметан взаимодействует с водным раствором гидроксида натрия при нагревании. Происходит реакция нуклеофильного замещения, в результате которой атом хлора замещается гидроксильной группой.

Условия реакции: нагревание с водным раствором NaOH.

3. Метанол → метаналь

Метанол можно превратить в метаналь (формальдегид) путём окисления оксидом меди(II) при нагревании.

В этой реакции метанол окисляется до альдегида, а оксид меди(II) восстанавливается до металлической меди.

4. Метаналь → муравьиная кислота

Метаналь окисляется до муравьиной (метановой) кислоты. В качестве окислителя можно использовать кислород.

В результате окисления альдегидная группа превращается в карбоксильную группу.

Ответ: полная цепочка уравнений

1. $\mathrm{CH_4+Cl_2\xrightarrow{h\nu}CH_3Cl+HCl}$

2. $\mathrm{CH_3Cl+NaOH\xrightarrow{t^\circ}CH_3OH+NaCl}$ (водный раствор NaOH)

3. $\mathrm{CH_3OH+CuO\xrightarrow{t^\circ}HCHO+Cu+H_2O}$

4. $\mathrm{2HCHO+O_2\rightarrow 2HCOOH}$

Итоговая схема превращений:

Таким образом, для получения муравьиной кислоты из метана последовательно проводят реакции хлорирования, гидролиза (нуклеофильного замещения), окисления спирта и окисления альдегида.