Номер 2, страница 42 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

2. Как опытным путём можно отличить метан от водорода?

Метан ($CH_4$) и водород ($H_2$) — это газы без цвета и запаха, поэтому для их распознавания необходимо провести химические эксперименты, основанные на различиях в их химических свойствах. Существует несколько способов это сделать.

Способ 1. Горение и анализ продуктов реакции

Этот метод основан на том, что при сгорании метана и водорода образуются разные продукты. Для проведения опыта нужно отобрать пробы газов в две разные пробирки и поджечь газ в каждой из них с помощью горящей лучинки.

При поджигании водорода ($H_2$) будет слышен характерный «лающий» или хлопающий звук. Пламя у водорода бледное, почти бесцветное. В результате реакции образуется только вода: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$.

Метан ($CH_4$) горит более спокойно, желтовато-голубым пламенем. При горении метана образуются углекислый газ и вода: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$.

Для однозначного подтверждения продуктов реакции можно провести качественный тест на углекислый газ. Продукты сгорания каждого газа нужно пропустить через известковую воду (раствор гидроксида кальция $Ca(OH)_2$). В случае с метаном известковая вода помутнеет, так как образуется нерастворимый карбонат кальция ($CaCO_3$): $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$. В случае с водородом известковая вода останется прозрачной, так как углекислый газ не образуется.

Ответ: Метан можно отличить от водорода по характеру горения (водород горит с хлопком, метан — спокойно) и по продуктам сгорания. Продукты горения метана вызывают помутнение известковой воды, а продукты горения водорода — нет.

Способ 2. Взаимодействие с бромной водой на свету

Этот способ основан на различной реакционной способности метана и водорода по отношению к галогенам. Метан, как и другие алканы, вступает в реакцию замещения с бромом при освещении, а водород в этих условиях не реагирует.

Для эксперимента необходимо пропустить каждый газ через пробирки с бромной водой (водный раствор брома $Br_2$, имеющий желто-бурую окраску) при ярком освещении (например, солнечном свете или под УФ-лампой).

В пробирке, через которую пропускали метан, бромная вода постепенно обесцветится. Это происходит из-за реакции замещения: $CH_4 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Br + HBr$.

В пробирке с водородом никаких видимых изменений не произойдет, и окраска бромной воды сохранится.

Ответ: Метан, в отличие от водорода, обесцвечивает бромную воду на свету.