Номер 221, страница 57 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.221. Почему ацетилен, полученный из технического карбида кальция, перед применением пропускают через раствор сульфата меди(II)? От какой примеси это позволяет очисть ацетилен?

Ацетилен, получаемый взаимодействием технического карбида кальция с водой, содержит ряд летучих примесей. Технический карбид кальция ($CaC_2$) не является чистым веществом и содержит соединения, которые образовались в процессе его производства из кокса и извести. Главными из них являются фосфид кальция ($Ca_3P_2$) и сульфид кальция ($CaS$).

При добавлении воды (гидролизе) эти примеси реагируют с образованием токсичных и опасных газообразных веществ, загрязняющих целевой продукт — ацетилен:

• Фосфид кальция реагирует с водой с образованием фосфина ($PH_3$):
  $Ca_3P_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2PH_3 \uparrow$
• Сульфид кальция реагирует с водой с образованием сероводорода ($H_2S$):
  $CaS + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2S \uparrow$

Кроме фосфина и сероводорода, могут также образовываться незначительные количества других примесей, например, арсина ($AsH_3$) и аммиака ($NH_3$).

Эти примеси необходимо удалять. Фосфин и сероводород — сильные яды. Кроме того, фосфин способен к самовоспламенению на воздухе, что делает смесь ацетилена с фосфином крайне взрывоопасной. Сероводород вызывает коррозию металлического оборудования.

Для очистки ацетилена от этих примесей его пропускают через водный раствор сульфата меди(II) ($CuSO_4$). Примеси вступают в реакцию с солью меди, образуя нелетучие твёрдые вещества (осадки), которые остаются в растворе. Ацетилен же в этих условиях с сульфатом меди(II) не реагирует и проходит далее в очищенном виде.

Реакции очистки:

• Поглощение сероводорода с образованием черного осадка сульфида меди(II):
  $H_2S + CuSO_4 \rightarrow CuS \downarrow + H_2SO_4$
• Поглощение фосфина (реакция может идти по-разному, один из вариантов — образование фосфида меди(I)):
  $2PH_3 + 3CuSO_4 \rightarrow Cu_3P_2 \downarrow + 3H_2SO_4$
• Аналогично поглощается и арсин, образуя арсенид меди.

Таким образом, данный метод позволяет эффективно и безопасно очистить ацетилен, делая его пригодным для дальнейшего использования, например, для газовой сварки или в химическом синтезе.

Ответ: Ацетилен, полученный из технического карбида кальция, пропускают через раствор сульфата меди(II) для очистки от ядовитых и взрывоопасных газообразных примесей. Этот метод позволяет очистить ацетилен в первую очередь от фосфина ($PH_3$) и сероводорода ($H_2S$).