Để nhận biết các khí không màu là methane (CH₄), ethylene (C₂H₄), nitrogen (N₂) và oxygen (O₂), ta có thể sử dụng các phương pháp hóa học sau:

1. Nhận biết khí Methane (CH₄):
Phương pháp: Đốt cháy trong không khí hoặc oxy.

Quá trình: Khi methane cháy trong oxy, nó tạo thành carbon dioxide (CO₂) và nước (H₂O).

Phương trình hóa học: CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)\text{CH}_4(g) + 2\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) + 2\text{H}_2\text{O}(l)

Kết quả nhận biết: Methane cháy trong oxy tạo ra ngọn lửa xanh, không có khói.

2. Nhận biết khí Ethylene (C₂H₄):
Phương pháp: Đốt cháy trong oxy hoặc phản ứng với brom.

Quá trình 1 - Đốt cháy Ethylene: Khi ethylene cháy, nó cũng tạo thành carbon dioxide (CO₂) và nước (H₂O).

Phương trình hóa học: C2H4(g)+3O2(g)→2CO2(g)+2H2O(l)\text{C}_2\text{H}_4(g) + 3\text{O}_2(g) \rightarrow 2\text{CO}_2(g) + 2\text{H}_2\text{O}(l)

Kết quả nhận biết: Ethylene cháy trong oxy tạo ra ngọn lửa sáng và có khói.

Phương pháp 2 - Phản ứng với brom: Ethylene có thể phản ứng với dung dịch brom (Br₂) trong môi trường nước hoặc dung môi, gây mất màu dung dịch brom.

Phương trình hóa học: C2H4(g)+Br2(aq)→C2H4Br2(aq)\text{C}_2\text{H}_4(g) + \text{Br}_2(aq) \rightarrow \text{C}_2\text{H}_4\text{Br}_2(aq)

Kết quả nhận biết: Ethylene phản ứng với brom làm mất màu dung dịch brom (dung dịch từ màu cam chuyển sang không màu).

3. Nhận biết khí Nitrogen (N₂):
Phương pháp: Đưa khí nitrogen vào một phản ứng với oxit kim loại (ví dụ như oxit đồng) ở nhiệt độ cao.

Phương trình hóa học: Khí nitrogen không phản ứng dễ dàng với hầu hết các chất ở điều kiện thường. Tuy nhiên, nếu có tác dụng nhiệt với oxit kim loại như oxit đồng, có thể tạo ra các hợp chất nitơ (như NO₂), nhưng đó là phản ứng ở nhiệt độ cao.

Kết quả nhận biết: Nitrogen không tác dụng với các chất khác trong điều kiện thường và không làm thay đổi màu sắc hay tính chất của các chất khác.

4. Nhận biết khí Oxygen (O₂):
Phương pháp: Dùng ngọn lửa hoặc đèn than hồng.

Quá trình: Khi thổi khí oxy vào ngọn lửa đang cháy yếu, ngọn lửa sẽ bùng lên mạnh hơn.

Phương trình hóa học: C(s)+O2(g)→CO2(g)\text{C}(s) + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g)

Kết quả nhận biết: Khi thổi oxy vào than hồng, ngọn lửa sẽ cháy mạnh và sáng hơn. Ngoài ra, oxy còn duy trì sự cháy của các ngọn lửa mà không có khí khác.

Methane (CH₄): Cháy với ngọn lửa xanh không khói.
Ethylene (C₂H₄): Cháy với ngọn lửa sáng có khói và phản ứng với brom làm mất màu.
Nitrogen (N₂): Không phản ứng với hầu hết các chất trong điều kiện thường.
Oxygen (O₂): Làm cho ngọn lửa cháy mạnh hơn và duy trì sự cháy.