乙烯的实验室制法_精品文档文档格式.docx
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(3)用排水集气法收集乙烯。
(4)再将气体分别通入溴水及酸性高锰酸钾溶液,
观察现象。
(5)先撤导管,后熄灯。
4.反应原理:
(分子内的脱水反应)
5.收集气体方法:
排水集气法(密度与空气相近)
6.现象:
溶液变黑;
气体使溴水及酸性高锰酸钾溶液褪色。
7.注意点:
(1)乙醇和浓硫酸体积比为什么是1:
3?
答:
浓硫酸是强氧化剂,在此反应中氧化乙醇,如果浓硫酸的量少就会很快变为稀硫酸而达不到实验效果。
(2)浓硫酸在反应中的作用?
①催化剂
②脱水剂(③吸水剂)
(3)为什么要迅速升温到170℃?
如果低于170℃会有很多的副反应发生。
如:
分子之间的脱水反应
(4)为什么要加入碎瓷片?
防止溶液暴沸。
(5)为什么反应过程中溶液逐渐变黑?
①
(乙醇+浓硫酸)
②
(c+浓硫酸)
(6)怎样证明生成气体乙烯中混有二氧化硫气体?
怎样除去二氧化硫气体?
①证明用品红溶液
②除去用NaOH溶液+品红溶液
(二氧化硫使溴水及酸性高锰酸钾溶液方程式)
实验室制取乙烯的几个为什么
河北省宣化县第一中学 栾春武
一、为什么温度计必须插入液面下?
实验室制取乙烯的反应原理:
CH3-CH2-OHCH2=CH2↑+H2O,温度要迅速上升到170℃,防止140℃时生成副产物乙醚,因为:
CH3-CH2-OH+HO-CH2-CH3CH3-CH2-O-CH2-CH3+H2O。
该反应属于“液体+液体生成气体型”反应,两种液体混合后,装于圆底烧瓶中,加热要用到酒精灯,只有当温度计插入液面下,但不能接触瓶底,才能准确测出反应时反应液的温度,避免副反应的发生,确保产物的纯度。
二、为什么在圆底烧瓶中要加少量碎瓷片?
因为反应液的温度较高,被加热的又是两种液体,所以加热时容易产生暴沸而造成危险,在反应混合液中加一些碎瓷片是为了防止暴沸,避免意外。
三、为什么收集乙烯用的是排水集气法?
因为乙烯的密度和空气的密度相接近,而且乙烯又难溶于水,故采用该方法。
四、为什么浓硫酸与乙醇的体积比按3:
1混合?
因为浓H2SO4在该反应中除了起催化作用外,还起脱水作用,保持其过量的原因主要是为了使浓H2SO4保持较高的浓度,促使反应向正反应方向进行。
五、为什么制取乙烯时反应液会变黑,还会有刺激性气味产生?
因为在该反应中还伴随有乙醇与浓硫酸发生的氧化还原反应:
C2H5OH+2H2SO4(浓)2C+2SO2↑+2H2O;
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O,由于有C、SO2的生成,故反应液变黑,还有刺激性气味产生。
例题1.实验室制取乙烯,常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应生成少量的C和SO2。
某同学设计下列实验以确定上述气体中含有C2H4和SO2。
(1)试解释装置Ⅰ中反应液变黑的原因:
________。
并写出装置Ⅰ中发生反应的化学方程式__________。
(2)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ装置可盛放的试剂是:
Ⅱ____、Ⅲ____、Ⅳ____、Ⅴ____(请将下列有关试剂的序号填入空格内)。
A.品红溶液
B.NaOH溶液
C.浓H2SO4
D.酸性KMnO4溶液
(3)能说明SO2气体存在的现象是________。
(4)使用装置Ⅲ的目的是________________。
(5)使用装置Ⅳ的目的是________________。
(6)确定含有乙烯的现象是______________。
解析:
因为在装置Ⅰ中还伴随有乙醇与浓硫酸发生的氧化还原反应,装置Ⅰ中发生的化学反应方程式有:
C2H5-OHCH2=CH2↑+H2O,C2H5OH+2H2SO4(浓)2C+2SO2↑+2H2O;
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O,C2H4和SO2都能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色,但乙烯不能与NaOH溶液反应,也不与品红溶液作用,利用NaOH溶液来除去SO2,用品红溶液是否褪色来检验SO2是否除尽。
除尽SO2后,才能用酸性KMnO4溶液来验证乙烯的存在。
答案:
(1)见解析
(2)A
B
A
D
(3)装置Ⅱ中品红溶液褪色(4)除去SO2气体,以免干扰乙烯的检验
(5)检验SO2是否除尽
(6)装置Ⅲ中的品红溶液不褪色,装置Ⅳ中酸性KMnO4溶液褪色。
实验室制备乙烯时,常会遇到以下几个问题,必须正确处理,才会产生令人信服的实验效果。
a.将浓硫酸与酒精混合时,发现溶液变黑褐色。
这主要是混合速度太快引起的。
因浓硫酸被稀释时会释放出大量的热,若得不到及时散发,会使溶液温度过高,引起:
①酒精挥发过多,降低产生的量和速度;
②引起酒精的过量炭化结焦,反应物大量损失,降低产气的量和速度;
③引起反应的提前发生并损失大量的反应物,无法提供足量的气体供后续实验使用。
b.反应装置产生的气体太少。
这可以从以下几方面找到原因。
①分析是否由于混合不当引起的。
若是,则应重新按正确的操作要求配制。
②看是否加入防沸剂。
最好用河砂或碎瓷片。
它不但能防暴沸,而且还做硫酸氢乙酯分解为乙烯的催化剂(乙醇与浓硫酸作用,先生成硫酸氢乙酯),加快了反应,有利于大量气体的溢出。
③检查装置的气密性。
常见的是双孔塞密封不严或橡胶管破裂,造成气体大量流失。
④看温度计的示数是否高于160℃,温度过低时只能产生少量杂气。
正确的操作是加强热使温度迅速达到160℃以上,方可产生大量有用气体。
c.产生大量使酸性KMnO4和Br水褪色的气体,能点燃,但火焰呈淡蓝色。
制取乙烯的几点注释:
(1)浓H2SO4起催化剂和脱水剂的作用,加沸石或碎瓷片的作用是防止反应混合物受热暴沸。
(2)浓H2SO4与乙醇按3∶1的体积比混合,浓H2SO4过量的原因是促使反应向正反应方向进行。
(3)温度要迅速上升至170℃,防止在140℃时生成副产物乙醚。
此反应属于取代反应而非消去反应。
(4)制乙烯时反应溶液变黑的原因是乙醇与浓H2SO4发生了氧化还原反应:
C2H5OH+2H2SO4(浓)→2C+2SO2↑+5H2O
[反应条件:
加热]
C+2H2SO4(浓)→CO2↑+2SO2↑+2H2O[反应条件:
所以,实验室制取的乙烯中还可能混有CO2、SO2等杂质气体。
乙烯的制备可以用卤代烷脱卤化氢和乙醇脱水的方法制取。
实验室制取乙烯通常采用95%的乙醇和浓硫酸(体积比为1∶3),混合后在碎瓷片的存在下迅速加热到160℃~180℃制得。
1.实验室为什么不采用氯乙烷脱氯化氢进行制备;
2.实验室用乙醇浓硫酸法制取乙烯中浓硫酸的作用是什么?
3.列举实验室用乙醇浓硫酸法制取乙烯的不足之处;
4.有人建议用浓磷酸代替浓硫酸与乙醇反应,结果发现按醇酸体积比为(1∶3)进行反应时,反应混合物在110℃已经沸腾,温度升到250℃以上仍没有乙烯产生。
1.氯乙烷沸点低,蒸汽有毒,应尽量防止吸入。
2.催化剂和脱水机的作用
3.产生乙烯的温度难控制,副反应多,产生的乙烯纯度低,产率低,耗时长且实验效果不理想,
4.
(1)磷酸中含水较多,乙醇沸点较低,整个反应混合物挥发性较强有关。
(2)加入适量五氧化二磷固体。
[参考资料]实验室新法制取乙烯
一、实验步骤
取一支大试管,加入1g五氧化二磷(粉末或已吸水呈粘稠状的都可以),沿试管内壁慢慢地加入约5mL乙醇,再往试管加入几粒碎玻片,用带导管的胶塞塞紧试管口。
把试管固定在铁架台上,用酒精灯给反应混合物加热,片刻后,就产生大量乙烯气体。
把气体通入溴水,红棕色溴水很快褪色,通入酸性高锰酸钾溶液,紫色高锰酸钾溶液褪色。
点燃产生的气体。
能平稳燃烧,火焰高达8cm。
二、五氧化二磷的作用
五氧化二磷吸水后,生成磷酸作催化剂。
化学方程式为:
三、讨论
1.用H3PO4作催化剂乙醇脱水制乙烯,反应温度要求不高
2.产生乙烯气体多,点燃能平稳燃烧。
3.可以避免部分乙醇被炭化变黑。
用乙醇和浓硫酸制取乙烯实验的不足之处:
1.产生乙烯的温度难控制
用95%乙醇和浓硫酸制取乙烯时,只有温度在170时才有乙烯产生,实际上,若控制反应温度在170-174的范围内反应产生气体的速度较慢,难于在几分钟之内收集一瓶乙烯和做乙烯的其他性质实验。
若要比较快地得到较多的乙烯气体,则温度要达到177左右,而此温度难以控制,稍不注意使温度急剧上升而超过180,这样会发生严重的炭化现象使炭渣附于瓶壁难以清洗。
2.副反应多,产生的乙烯纯度低,产率低。
。
浓硫酸比热高,难以在短时间内迅速升温到170,在140时发生副反应产生乙醚,浓硫酸具有强氧化性伴随乙醇的炭化产生大量的SO2,CO2,H2O,SO2的产生不仅影响乙烯的纯度,干扰乙烯的性质实验,而且还污染环境,有碍健康。
3.实验耗时长而且实验效果不够理想。
如果加热温度超过180,浓硫酸氧化有机物产生的SO2干扰乙烯的性质实验,到实验后期产生乙烯气量不多,导致火焰小,不明亮,看不到明显的黑烟,并且气流不稳定,容易产生倒吸,反应时间过长,一般从加热混合液到性质实验需要花13分钟。
实验的改进意见:
浓磷酸作催化剂,五氧化二磷作脱水剂进行乙烯的制备。
此反应的优点是1.反应温度宽(125-160),只要在125以上便开始产生乙烯,只有轻微的炭化,提高了乙醇的利用率,实验仪器易于清洗无污染,无难闻的气体。
2.副反应少演示效果好3.此方法产生的乙烯纯度高,不含乙醚,二氧化硫,二氧化碳,自始至终保持乙烯平稳产生。
不引起倒吸。
乙烯的生成量大,火焰长达16厘米,保持1分钟所以演示效果好3.实验耗时短,节省时间
实验室制取乙烯后剩余药品的处理?
因为有浓硫酸,在不同的资料有不同的答案,大致有这两个。
1.倒入空的废液缸。
2.倒入盛有水的塑料桶中。
乙烯的实验室制法
实验室一般是在加热条件下,用浓硫酸使乙醇脱水制取。
其中浓硫酸起脱水剂和催化剂作用。
在约140℃时,乙醇脱水生成乙醚(C2H5)2O;
在约170℃时,生成乙烯。
CH3CH2OH=C2H4+H2O
这是在有机化学反应中,反应物相同,反应条件不同而生成物不同的典型例之一。
实验装置如图。
检查装置气密性后,先在烧瓶中加入10毫升乙醇,然后分批缓缓加入浓硫酸共约30毫升。
在乙醇中加入浓硫酸时,由于发生化学作用而放大量热,要冷却后再继续加浓硫酸,防止乙醇大量气化。
再向烧瓶里加入几片碎瓷片。
为了控制混合液受热温度在170℃左右,须把温度计的水银球浸入混合液中。
加热时,要使混合液的温度迅速越过140℃温度区,这样,可以减少副产物乙醚的生成。
混合液的温度达到170℃时,即有乙烯产生。
在加热过程中,混合液的颜色会逐渐变棕色以至棕黑色。
这是由于乙醇部分发生碳化的结果。
在170℃时,生成的气体并非纯净的乙烯,其中常杂有少量SO2。
由于在加热条件下,浓硫酸除使乙醇发生脱水反应外,还会使乙醇(或其它生成物)发生氧化反应,浓硫酸还原产生S