Хлор, будучи смешан с метаном, на рассеянном свету постепенно атом за атомом замещает в метане водород, образуя хлорметан, затем дихлорметан, хлороформ и, наконец, четыреххлористый углерод: 

CH₄ + CI₂ à CH₃CI + HCI

CH₃CI + CI₂à CH₂CI₂ + HCI

CH₂CI₂+ CI₂ à CH₃CI + HCI

CHCI₃ + CI₂à CCI₄ + HCI

В результате реакции образуется смесь продуктов. Реакция идет длительное время, поэтому для демонстрации ее удобно воспользоваться двухчасовым занятием. Опыт ставят в начале первого урока и привлекают к нему внимание учащихся на втором уроке в связи с повторением и обобщением материала занятия. Можно опыт оставить до следующего дня занятий. 

Опыт проводится в двух цилиндрах. Первый цилиндр с пришлифованными краями заполняют метаном по способу вытеснения воздуха. Второй такой же цилиндр заполняют хлором. Затем соединяют цилиндры отверстиями и перемешивают газы, переворачивая их вместе несколько раз. Цилиндры закрывают плотно пробками и один из них оставляют для наблюдения. В нем замечают ослабление окраски хлора вследствие реакции, а иногда и образование жидких веществ в виде маслянистых капель на стенках цилиндра. При открывании цилиндра появляется легкий туман, что подтверждает факт образования хлористого водорода в результате данной реакции. 

Второй цилиндр со смесью метана и хлора опускают отверстием вниз в ванну с насыщенным раствором поваренной соли^*. (Прибор не оставлять на прямом солнечном свету!) О течении реакции судят по уменьшению объема газовой смеси (уровень жидкости в цилиндре постепенно повышается), по ослаблению окраски хлора и по образованию маслянистых капелек на стенках цилиндра. Чтобы маслянистые капли были отчетливо видны, цилиндр для смеси газов должен быть предварительно хорошо промыт и высушен. 

Так как учащиеся иногда утверждают, что уровень жидкости повышается вследствие частичного растворения в воде метана и хлора, можно одновременно с цилиндром, содержащим смесь газов, погрузить в раствор поваренной соли цилиндр с метаном и цилиндр с хлором 

Учащиеся в таком случае увидят, что уровень раствора в этих цилиндрах, в отличие от цилиндра со смесью газов, почти не повышается. Следовательно, метан и хлор в первом цилиндре тратятся на химическую реакцию между ними; образующийся при этой реакции газообразный продукт - хлористый водород - значительно лучше растворяется в воде, чем исходные газы. 

Опыт можно также поставить, воспользовавшись вместо цилиндров демонстрационными пробирками. 

Второй вариант демонстрационного эксперимента иллюстрирующего замещение атомов водорода на хлор в метане может быть осуществлен следующим образом. Колбу емкостью около 1 л заполняют по способу вытеснения воды смесью метана и хлора  

Для этого в нее пропускают вначале метан, затем примерно тройной объем хлора, пока вода полностью не будет вытеснена в стакан. После этого закрывают зажимы а и б и оставляют колбу стоять до тех пор, пока окраска хлора не исчезнет. Тогда открывают зажим б и наблюдают, как вода из стакана устремляется в колбу вследствие образовавшегося в ней разрежения. Если к этой воде предварительно добавить индикатор, то можно заметить изменение окраски под действием образовавшегося хлористого водорода.

Содержание