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: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;