乙烯的实验室制法

乙烯的实验室制法1.药品:乙醇浓硫酸2.装置：圆底烧瓶、温度计、铁架台、水槽、集气瓶、双孔橡皮塞、酒精灯、导管3．步骤：（1）检验气密性。在烧瓶里注入乙醇和浓硫酸（体积比1:3）的混合液约20mL(配置此混合液应在冷却和搅拌下将15mL浓硫酸满满倒入5mL酒精中)，并放入几片碎瓷片。（温度计的水银球要伸入液面以下）（2）加热，使温度迅速升到170℃，酒精便脱水变成乙烯。(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？答：①催化剂②脱水剂（③吸水剂）（3）为什么要迅速升温到170℃？答：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？答：防止溶液暴沸。（5）为什么反应过程中溶液逐渐变黑？答：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？答：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H2SO4D.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）ABAD（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：加热]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。答案：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SO2。要获得较纯净的乙烯，可以把由烧瓶出来的气体先经10％NaOH溶液洗气，然后再收集。乙烯难熔于水，应该用排水法收集。收满乙烯的集气瓶，盖好毛玻璃片后倒放在实验桌上。停止加热时，要先把导管从水槽里撤出，防止因烧瓶冷却使水倒吸。实验后，应待烧瓶里的残粥状黑色混合物以及温度计冷却后再清洗。为什么两者体积比为1:3？1：3是一个经验值，就是科学家在实验室从1:1.00001开始试到1:5.99999发现1:3附近的时候效果最好。浓硫酸是可以使乙醇碳化的，所以在实验的时候会发生副反应（脱水），溶液会变棕，然后变黑。所以矛盾就在这儿，如果浓硫酸的比例太小，使乙醇消去水的性质不明显（已经被乙醇稀释了），但是如果浓硫酸太多的时候，就会发生碳化，因此在反复试验之后，就有了1:3这个比例。注意事项如下：①烧瓶、导气管等仪器，要在加入药品之前先检验其气密性，气密性合格的仪器才能使用。②实验中所用的药品之一是浓硫酸，其作用是酒精分解的催化剂和脱水剂，为了保证有足够的脱水性，硫酸要用98%的浓硫酸，酒精要用无水酒精，浓硫酸和无水酒精的体积比以为宜。③将浓硫酸与无水酒精