Номер 295, страница 224 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.295. Как различить сернистый и углекислый газы?

Сернистый газ (диоксид серы, $SO_2$) и углекислый газ (диоксид углерода, $CO_2$) — это бесцветные газы. Для их распознавания можно использовать несколько способов, основанных на различиях в их физических и химических свойствах.

Способ 1. По запаху

Это самый простой способ, основанный на физических свойствах газов. Необходимо с большой осторожностью определить запах каждого из газов, поскольку сернистый газ токсичен. Углекислый газ не имеет запаха, в то время как сернистый газ обладает характерным резким, удушливым запахом (похожим на запах зажженной спички).

Ответ: Сернистый газ имеет резкий удушливый запах, а углекислый газ запаха не имеет.

Способ 2. Взаимодействие с раствором перманганата калия

Этот способ основан на окислительно-восстановительных свойствах. Сернистый газ является сильным восстановителем, в отличие от углекислого газа, где углерод находится в высшей степени окисления (+4). Нужно пропустить каждый газ через пробирку с подкисленным раствором перманганата калия ($KMnO_4$), имеющим фиолетовую окраску.

• При пропускании сернистого газа ($SO_2$) фиолетовый раствор обесцветится, так как $SO_2$ восстанавливает ион $MnO_4^-$ до бесцветного иона $Mn^{2+}$. Уравнение реакции:
  $5SO_2 + 2KMnO_4 + 2H_2O \rightarrow K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 2H_2SO_4$
• При пропускании углекислого газа ($CO_2$) окраска раствора не изменится, так как реакция не идет.

Ответ: Сернистый газ обесцвечивает фиолетовый раствор перманганата калия, а углекислый газ не вызывает видимых изменений.

Способ 3. Взаимодействие с раствором дихромата калия

Аналогично предыдущему способу, используется свойство сернистого газа быть восстановителем. Газы пропускают через подкисленный раствор дихромата калия ($K_2Cr_2O_7$), который имеет оранжевую окраску.

• Сернистый газ ($SO_2$) вызовет изменение окраски раствора с оранжевой на зеленую. Это происходит из-за восстановления иона $Cr_2O_7^{2-}$ (оранжевый) до иона $Cr^{3+}$ (зеленый). Уравнение реакции:
  $3SO_2 + K_2Cr_2O_7 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + H_2O$
• Углекислый газ ($CO_2$) не будет реагировать с дихроматом калия, и цвет раствора останется оранжевым.

Ответ: При пропускании через оранжевый раствор дихромата калия сернистый газ изменяет его цвет на зеленый, в то время как углекислый газ не вступает в реакцию.

Способ 4. Взаимодействие с йодной водой

Этот качественный тест также основан на восстановительных свойствах диоксида серы. Газы пропускают через йодную воду (раствор йода $I_2$ в воде), имеющую бурый цвет.

• Сернистый газ ($SO_2$) обесцветит йодную воду, восстанавливая молекулярный йод $I_2$ до бесцветных йодид-ионов $I^-$. Уравнение реакции:
  $SO_2 + I_2 + 2H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HI$
• Углекислый газ ($CO_2$) не реагирует с йодом, поэтому цвет раствора не изменится.

Ответ: Сернистый газ обесцвечивает бурую йодную воду, а углекислый газ — нет.