Синтезируйте
толуол, исходя из карбоната кальция. В качестве реагентов и катализаторов
используйте только простые вещества и вещества, полученные на предыдущих
стадиях синтеза. Какое минимальное количество реакций необходимо осуществить
для данного превращения? Запишите их уравнения.

Минимальное число реакций — 7, если получение карбида кальция из карбоната кальция и углерода записывать как одну суммарную высокотемпературную реакцию.

Рационально использовать побочный продукт этой реакции — CO: при его гидрировании одновременно получаются и метан для получения метилхлорида, и вода для разложения карбида.

1. Получение карбида кальция:

2. Гидрирование оксида углерода(II) — получение метана и воды:

Эту реакцию проводят в нужном количестве, чтобы воды хватило для следующей стадии.

3. Получение ацетилена:

4. Тримеризация ацетилена в бензол:

Активированный уголь здесь является катализатором и представляет собой простое вещество — углерод.

5. Получение хлорида алюминия — катализатора для алкилирования бензола:

6. Получение хлорметана из метана:

7. Алкилирование бензола хлорметаном:

Таким образом, получается толуол:

Все внешние реагенты и катализаторы в схеме являются простыми веществами: $\mathrm{C,\ H_2,\ Cl_2,\ Al,\ Ni}$. Остальные вещества предварительно получаются на предыдущих стадиях.

Если первую стадию искусственно разложить на две реакции — разложение $\mathrm{CaCO_3}$ до $\mathrm{CaO}$ и получение $\mathrm{CaC_2}$ из $\mathrm{CaO}$, — получилось бы 8 реакций. Но суммарное превращение карбоната кальция с углеродом в карбид кальция можно осуществить непосредственно при высокой температуре, поэтому минимальное число стадий равно 7.