Номер 2, страница 412 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Практическая работа 2. Получение этилена и изучение его свойств

Реактивы: смесь серной кислоты (конц.) и этилового спирта (3 : 1), бромная вода, кварцевый песок или пемза.

Оборудование: штатив, пробирки, пробка с газоотводной трубкой, спиртовка.

Соберите прибор, изображённый на рисунке 148, и проверьте его герметичность. Для этого нагрейте рукой пробирку, закреплённую в лапке штатива. Если прибор герметичен, то из газоотводной трубки выйдет несколько пузырьков воздуха, расширившегося от тепла руки.

В пробирку налейте 5 мл выданной вам смеси, приготовленной смешиванием трёх объёмов концентрированной серной кислоты и одного объёма этилового спирта. Чтобы обеспечить равномерное кипение смеси при нагревании, бросьте в пробирку немного прокалённого кварцевого песка или кусочек пемзы. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и вновь укрепите в штативе.

Осторожно нагрейте пробирку со смесью пламенем спиртовки, сначала прогрев её по всей длине. При быстром нагревании возможно попадание жидкости в газоотводную трубку, кроме того, пробирка может треснуть, а разлившаяся кислота — вызвать ожог. (Будьте осторожны!)

Когда реакция начнётся, выделяющийся газ будет поступать в пробирку с бромной водой через газоотводную трубку. Следите за тем, чтобы нагревание не прекращалось, иначе жидкость из пробирки с бромной водой может попасть в пробирку со смесью. Что вы наблюдаете? Когда раствор обесцветится, испытайте действие этилена на раствор перманганата калия, подкисленный серной кислотой.

Рис. 148. Прибор для получения этилена

После завершения опыта с перманганатом калия (по какому признаку можно судить об окончании реакции?) выньте газоотводную трубку из пробирки с бромной водой и поверните её отверстием кверху. Не прекращайте нагревания! Выделяющийся газ подожгите, воспользовавшись зажжённой лучинкой. Отметьте цвет и характер пламени (бесцветное, светящееся, коптящее).

Потушите спиртовку. Выделение этилена постепенно прекратится.

Напишите уравнения реакций получения этилена и его взаимодействия с бромной водой и раствором перманганата калия.

Наблюдения при пропускании этилена через бромную воду

При пропускании этилена через бромную воду, которая имеет характерную желто-бурую окраску, наблюдается её обесцвечивание. Это происходит потому, что этилен, являясь непредельным углеводородом, вступает в реакцию присоединения с бромом. Двойная связь в молекуле этилена разрывается, и к атомам углерода присоединяются атомы брома, образуя бесцветный продукт — 1,2-дибромэтан. Эта реакция является качественной для обнаружения кратных связей.

Ответ: Наблюдается обесцвечивание бромной воды.

Действие этилена на подкисленный раствор перманганата калия и признак окончания реакции

При пропускании этилена через раствор перманганата калия, подкисленный серной кислотой, фиолетовая окраска раствора исчезает, и он становится бесцветным. Это происходит из-за окисления этилена сильным окислителем — перманганатом калия. В кислой среде этилен окисляется до углекислого газа, а ион марганца $Mn^{+7}$ (в составе $KMnO_4$, фиолетовый) восстанавливается до иона $Mn^{+2}$ (в составе $MnSO_4$, бесцветный). Об окончании реакции можно судить по полному исчезновению фиолетовой окраски раствора.

Ответ: Этилен обесцвечивает подкисленный раствор перманганата калия. Признаком окончания реакции является полное обесцвечивание раствора.

Цвет и характер пламени при горении этилена

При поджигании выделяющегося этилена он горит светящимся, коптящим пламенем. Высокая массовая доля углерода в молекуле этилена (${\omega}(C) \approx 85.7\%$) приводит к неполному сгоранию. В пламени образуются раскаленные твердые частицы углерода (сажи), которые и придают ему яркость (светимость) и коптящий характер.

Ответ: Пламя светящееся, коптящее.

Уравнения реакций получения этилена и его взаимодействия с бромной водой и раствором перманганата калия

1.Получение этилена осуществляется реакцией внутримолекулярной дегидратации этанола при нагревании с концентрированной серной кислотой:

$C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4 (конц.), t > 140^{\circ}C} CH_2=CH_2 \uparrow + H_2O$

2.Взаимодействие этилена с бромной водой — реакция присоединения (бромирование):

$CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow Br-CH_2-CH_2-Br$

3.Взаимодействие этилена с раствором перманганата калия, подкисленным серной кислотой — реакция окисления:

$5C_2H_4 + 12KMnO_4 + 18H_2SO_4 \rightarrow 10CO_2 \uparrow + 12MnSO_4 + 6K_2SO_4 + 28H_2O$

Дополнительно можно записать уравнение полного сгорания этилена, которое объясняет выделение тепла и света, но не копоти (которая является продуктом неполного сгорания):

$C_2H_4 + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 \uparrow + 2H_2O$

Ответ:

• Уравнение реакции получения этилена: $C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4 (конц.), t > 140^{\circ}C} CH_2=CH_2 \uparrow + H_2O$
• Уравнение реакции с бромной водой: $CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow Br-CH_2-CH_2-Br$
• Уравнение реакции с подкисленным раствором перманганата калия: $5C_2H_4 + 12KMnO_4 + 18H_2SO_4 \rightarrow 10CO_2 \uparrow + 12MnSO_4 + 6K_2SO_4 + 28H_2O$