Номер 6, страница 40 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. Очистка этана от примеси этина (ацетилена) осуществляется путём

1) добавления в смесь водорода

2) пропускания смеси через раствор перманганата калия

3) сжигания смеси

4) добавления хлора при освещении

Для решения этой задачи необходимо найти метод, который позволит избирательно (селективно) удалить примесь этина ($C_2H_2$) из этана ($C_2H_6$), не затрагивая основное вещество. Это возможно, если использовать химические свойства, которыми отличается алкин (этин) от алкана (этан). Этан — предельный углеводород, химически малоактивный. Этин — непредельный углеводород с тройной связью, для которого характерны реакции присоединения и окисления.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) добавления в смесь водорода

Этин вступает в реакцию гидрирования (присоединения водорода) в присутствии катализатора (например, Ni, Pt). При этом он превращается в этан: $C_2H_2 + 2H_2 \xrightarrow{катализатор} C_2H_6$. Этот метод превращает примесь в целевой продукт, что является способом очистки. Однако он требует специальных катализаторов и контроля условий, а также введения дополнительного реагента (водорода), который может остаться в смеси. По сравнению с другими методами, он может быть более сложным в лабораторном исполнении.

2) пропускания смеси через раствор перманганата калия

Этан, как предельный углеводород (алкан), не реагирует с водным раствором перманганата калия ($KMnO_4$) в обычных условиях. В то же время этин, как непредельный углеводород (алкин), легко окисляется перманганатом калия, при этом фиолетовый раствор обесцвечивается (качественная реакция на непредельные соединения). Уравнение реакции окисления этина в нейтральной среде:
$3C_2H_2 + 8KMnO_4 + 4H_2O \rightarrow 3K_2C_2O_4 \text{ (оксалат калия)} + 8MnO_2\downarrow + 2KOH$
Таким образом, при пропускании газовой смеси через раствор $KMnO_4$ примесь этина прореагирует и будет поглощена раствором, а чистый этан выйдет из него без изменений. Этот метод является селективным и эффективным.

3) сжигания смеси

Сжигание — это реакция горения в кислороде. И этан, и этин являются горючими веществами. При сжигании оба сгорят до углекислого газа и воды. Этот метод не позволяет очистить вещество, а приводит к его полному уничтожению.

4) добавления хлора при освещении

При УФ-освещении этан вступает с хлором в реакцию радикального замещения: $C_2H_6 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} C_2H_5Cl + HCl$. Этин также активно реагирует с хлором по механизму присоединения: $C_2H_2 + 2Cl_2 \rightarrow C_2H_2Cl_4$. Поскольку оба компонента смеси реагируют с хлором в заданных условиях, этот метод не является селективным и не подходит для очистки.

Сравнивая все варианты, наиболее подходящим и классическим методом разделения предельных и непредельных углеводородов является использование раствора перманганата калия, который избирательно реагирует только с непредельным соединением (этином).

Ответ: 2