Получение метана и опыты с ним

Так как в процессе нагревания спирта и серной кислоты кроме этилена получаются другие вещества (SO2, диэтиловый эфир, CO2 и др.), некоторые из которых также могут обесцвечивать раствор KMnO4 и бромную воду, то на пути газовой смеси из пробирки-реактора перед первой U-образной трубкой, следует

Рис. 2. Получение этилена и опыты с ним.

поместить хлоркальциевую трубку с активированным углем.

Пробирку-реактор нагреть до равномерного кипения. Наблюдать равномерное синхронное пробулькивание воздуха, а затем этилена через раствор KMnO4 и бромную воду. Окраска растворов постепенно исчезает. После полного обесцвечивания растворов поднести пламя спички или горящей лучины к трубке с оттянутым концом и поджечь этилен. Написать уравнения реакций, объяснить наблюдаемые явления.

Техника безопасности. Поджигать этилен после полного обесцвечивания раствора KMnO4 и бромной воды. Прибор должен быть герметичным, что определяется синхронным пробулькиванием газа через растворы KMnO4 и бромной воды.

Утилизация. Вследствие окисления спирта в пробирке-реакторе остается обуглившаяся смесь неопределенного состава, которую полностью переносят в емкость-нейтрализатор. В раствор, оставшийся после обесцвечивания перманганата калия, добавить немного крепкого подкисленного H2SO4 раствора KMnO4 и прокипятить. Все имеющиеся органические соединения окисляются до углекислого газа и воды:

Cх Hу Oz + KMnO4 + H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + CO2 + H2O.

Раствор KMnO4 использовать многократно. Утилизацию полученного MnSO4 (после отработки раствора) см.: VIII кл., тема "Галогены". В раствор, оставшийся после обесцвечивания бромной воды, добавить небольшую порцию железного порошка и несколько капель соляной кислоты средней концентрации:

Fe + HCI = FeCI2 + 2H.

Через некоторое время бромпроизводные восстановятся атомарным водородом до углеводородов и бромид-ионов, к примеру, по схеме:

C2H4Br2 + 2H = C2H6 + 2HBr (FeBr2).

Далее добавить несколько капель хлорной воды:

2FeBr2 + 3CI2 = 2FeCI3 + 2Br2.

Полученный раствор имеет желтовато-бурый цвет бромной воды, который можно использовать для определения непредельных углеводородов и демонстрации окислительных свойств брома. Далее фильтрованием отделяют железный порошок, который промывают, сушат и используют вновь.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Опыт 1. Получение этилена дегидратацией этанола над оксидом алюминия

Описанный выше опыт получения этилена дегидратацией этанола в присутствии H2SO4 (конц) приводит к образованию большого количества оксида серы (IV) и множества других токсичных соединений, опасных для окружающей среды. Оксид серы (IV) очень быстро обесцвечивает раствор KMnO4 и бромную воду, что делает некорректным описанный опыт в целях учебной демонстрации: C2H5OH + 2H2SO4 = 2C+2SO2 + 5H2O, далее:

C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O (при нагревании)

5SO2+2KMnO4+2H2O = K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

SO2+Br2+2H2O = H2SO4+2HBr

Более простой и экологически чистый вариант получения этилена основан на пропускании паров спирта над нагретым твердым катализатором из оксида алюминия.

Оборудование и реактивы: Демонстрационная круглодонная пробирка, стеклянные и резиновые газоотводные трубки, две U-образные трубки, пробирки, стеклянная трубка с оттянутым концом, штатив, лапка штатива, спиртовка, лучинка, этанол, промытый и прокаленный песок, катализатор из глины в смеси с оксидом аллюминия, вода дистиллированная.