Номер 12, страница 76, часть III - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

12. В двух закрытых цилиндрах находятся газы метан и этилен. Как распознать эти газы?

Решение

Чтобы распознать метан ($CH_4$) и этилен ($C_2H_4$), находящиеся в двух разных цилиндрах, необходимо воспользоваться различиями в их химических свойствах, которые обусловлены строением их молекул. Метан — это алкан, предельный (насыщенный) углеводород, содержащий только одинарные связи. Этилен — это алкен, непредельный (ненасыщенный) углеводород, в молекуле которого есть одна двойная связь $C=C$.

Наличие двойной связи у этилена является ключом к его распознаванию, так как она обуславливает его способность вступать в качественные реакции присоединения и окисления, нехарактерные для метана в обычных условиях. Для распознавания можно провести один из следующих опытов.

Способ 1: Взаимодействие с бромной водой

Через пробы каждого газа необходимо пропустить бромную воду (водный раствор брома $Br_2$, имеющий бурый цвет). Этилен, в отличие от метана, вступит в реакцию присоединения, что приведет к обесцвечиванию раствора.

• Наблюдение с этиленом: Произойдет быстрое обесцвечивание бурой бромной воды. Реакция: $CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow BrCH_2-CH_2Br$ (образуется 1,2-дибромэтан).
• Наблюдение с метаном: Цвет бромной воды не изменится, так как реакция не протекает.

Способ 2: Взаимодействие с раствором перманганата калия (реакция Вагнера)

Через пробы каждого газа необходимо пропустить водный раствор перманганата калия ($KMnO_4$), имеющий фиолетовую окраску. Этилен окисляется этим реагентом, что приводит к обесцвечиванию раствора и образованию бурого осадка.

• Наблюдение с этиленом: Фиолетовый раствор обесцветится и выпадет бурый осадок диоксида марганца ($MnO_2$). Реакция в нейтральной среде: $3CH_2=CH_2 + 2KMnO_4 + 4H_2O \rightarrow 3HOCH_2-CH_2OH + 2MnO_2\downarrow + 2KOH$.
• Наблюдение с метаном: Видимых изменений не произойдет, окраска раствора сохранится.

Ответ: Для распознавания газов следует пропустить их пробы через бромную воду или раствор перманганата калия. Газ, который вызывает обесцвечивание этих реагентов (в случае с $KMnO_4$ также образуется бурый осадок), является этиленом. Газ, который не вступает в реакцию, — метан.