phân biệt các khí không màu đựng trong các bình riêng biệt: $CH_4; C_2H_4; SO_2; CO_2$

Question

phân biệt các khí không màu đựng trong các bình riêng biệt: $CH_4;  C_2H_4;  SO_2;  CO_2$

Huycindy · Accepted Answer

$-$ Dẫn bốn mẫu khí lần lượt đi qua dung dịch nước bromine dư.
$-$ Hai khí phản ứng làm mất màu dung dịch nước bromine tạo thành nhóm $(1)$ là $\mathrm{C_2H_4}$ và $\mathrm{SO_2}$.
$\mathrm{C_2H_4} + \mathrm{Br_2} \rightarrow \mathrm{C_2H_4Br_2}$
$\mathrm{SO_2} + \mathrm{Br_2} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{H_2SO_4} + 2\mathrm{HBr}$
$-$ Hai khí không phản ứng và không làm mất màu dung dịch nước bromine tạo thành nhóm $(2)$ là $\mathrm{CH_4}$ và $\mathrm{CO_2}$.
$-$ Dẫn từng khí ở nhóm $(1)$ qua dung dịch nước vôi trong dư, khí phản ứng tạo kết tủa trắng là $\mathrm{SO_2}$, khí không hiện tượng là $\mathrm{C_2H_4}$.
$\mathrm{SO_2} + \mathrm{Ca(OH)_2} \rightarrow \mathrm{CaSO_3} + \mathrm{H_2O}$
$-$ Dẫn từng khí ở nhóm $(2)$ qua dung dịch nước vôi trong dư, khí phản ứng tạo kết tủa trắng là $\mathrm{CO_2}$, khí không hiện tượng là $\mathrm{CH_4}$.
$\mathrm{CO_2} + \mathrm{Ca(OH)_2} \rightarrow \mathrm{CaCO_3} + \mathrm{H_2O}$

Timi · Answer

Để phân biệt các khí không màu như $CH_4$ (methane), $C_2H_4$ (ethene), $SO_2$ (điôxít lưu huỳnh) và $CO_2$ (cacbon điôxít), chúng ta có thể sử dụng một số phản ứng hóa học đặc trưng cho từng khí.

1. **Khí $CH_4$ (methane)**:
   - Khí $CH_4$ không có phản ứng hóa học đặc trưng với thuốc thử thông thường. Tuy nhiên, nếu đốt cháy trong không khí, nó sẽ tạo ra khí $CO_2$ và nước:
     $$
     CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O
     $$

2. **Khí $C_2H_4$ (ethene)**:
   - Khí $C_2H_4 có thể tham gia phản ứng cộng với brom (Br2) trong dung dịch. Khi cho $C_2H_4 vào dung dịch brom, màu đỏ của dung dịch brom sẽ biến mất do ethene đã phản ứng:
     $$
     C_2H_4 + Br_2 \rightarrow C_2H_4Br_2
     $$

3. **Khí $SO_2$ (điôxít lưu huỳnh)**:
   - Khí $SO_2 có tính khử và có thể làm mất màu dung dịch KMnO4 (potassium permanganate) trong môi trường acid. Khi cho $SO_2 vào dung dịch KMnO4, dung dịch sẽ chuyển từ màu tím sang không màu:
     $$
     5SO_2 + 2KMnO_4 + 2H_2SO_4 \rightarrow 5S + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 2H_2O
     $$

4. **Khí $CO_2$ (cacbon điôxít)**:
   - Khí $CO_2 có thể tác dụng với nước vôi trong để tạo ra kết tủa CaCO3 trắng:
     $$
     CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O
     $$

**Tóm lại**:

- Để phân biệt các khí:
  - Đốt cháy khí $CH_4$ để kiểm tra sự hình thành $CO_2$.
  - Sử dụng dung dịch brom để kiểm tra sự có mặt của $C_2H_4$.
  - Dùng dung dịch KMnO4 để phát hiện $SO_2$.
  - Dùng nước vôi để phát hiện $CO_2$.

Như vậy, mỗi khí có những đặc trưng phản ứng hóa học riêng để phân biệt.