无水乙醇的制备方法

乙醇，就是我们通常说的酒精。纯乙醇的沸点为78.5℃，很容易燃烧，在世界面临能源危机的今天，开发利用乙醇作动力燃料，正受到人们越来越多的关注。

有的国家把乙醇掺进汽油里混合使用，称为醇汽油，效率甚至比单用汽油还高。产糖量居世界第一的巴西，完全用乙醇开动的汽车，已经在圣保罗的大街上奔驰了。

生产乙醇的主角是大名鼎鼎的酵母菌。它能够在缺氧的条件下，开动体内的一套特殊装置——酶系统，把碳水化合物转变成乙醇。近些年来人们又陆续发现，微生物王国中能够制造乙醇的菌种还不少，比如有一种叫酵单孢菌的，它的本领比酵母菌还高，不仅发酵速度快，生产效率高，而且能更充分地利用原料，产出的乙醇要比酵母菌高出8倍多，是更为理想的乙醇制造者。

在相当长的一段时间里，微生物用来生产乙醇的原料主要是甘蔗、甜菜、甜高粱等糖料作物和木薯、马铃薯、玉米等淀粉作物，现在人们找到了一种廉价的原料，这就是纤维素。

纤维素也是碳水化合物，而且在自然界里大量存在，许多绿色植物及其副产品，如树枝树叶、稻草糠壳等，几乎有一半是纤维素，用它们做原料可以说是取之不尽，用之不竭。当然，用纤维素做原料对酵母菌来说，将发生极大的困难，也就是说很难施展它的发酵本领。

不过有办法，人们早就从牛、羊等牲畜能吸收纤维素的研究中发现，微生物中的球菌、杆菌、黏菌和一些真菌、放线菌，会分泌出一种能催化纤维素分解的酶，叫纤维素酶。

用这种纤维素酶先把纤维素分解成单个葡萄糖分子，然后酵母菌就能把葡萄糖发酵变成乙醇。

更令人赞叹不已的是，有一种叫嗜热梭菌的微生物，它们居然能一边“吃”纤维素，一边“拉”出乙醇来，那就更简单了。在日本和韩国等地，利用木霉和酵母菌协同作战，也成功地用纤维素生产出了乙醇。微生物利用纤维素做原料生产乙醇，为乙醇登上新能源的宝座铺平了道路。由于这些原料都来自绿色植物，所以有人把乙醇称为绿色的汽油。

实验制乙醇：基本实验室都是直接买的，但是也可以制备。

                                 如图为实验装置

实验步骤:取干燥的250 mL圆底烧瓶一个,加入95%乙醇100 mL和小块生石灰30 g,振摇后用橡皮塞塞紧,放置过夜。在烧瓶口装上回流冷凝管,管口接一支氯化钙干燥管,在水浴上加热回流1至2小时,稍冷,取下冷凝管,改装成蒸馏装置,再放在热水浴中蒸馏,把最初蒸出的5 mL馏出液另外回收,然后用烘干的吸滤瓶作为接收器,其侧管接一支氯化钙干燥管,使其与大气相通,蒸至无液滴出来为止,量取所得乙醇的体积,计算回收率。

方程式：CaO + H2O =Ca (OH)2

2.工业制备乙醇

工业上有两种方法，一种是以硫酸为吸收剂的间接水合法；另一种是乙烯催化直接水合法。

①间接水合法 也称硫酸酯法，反应分两步进行。首先，将乙烯在一定温度、压力条件下通入浓硫酸中，生成硫酸酯，再将硫酸酯在水解塔中加热水解而得乙醇，同时有副产物乙醚生成。间接水合法可用低纯度的乙醇作原料、反应条件较温和，乙烯转化率高，但设备腐蚀严重，生产流程长，已为直接水合法取代。 

②直接水合法 在一定条件下，乙烯通过固体酸催化剂直接与水反应生成乙醇： 

CH2=CH2＋H2O=CH3CH2OH

此外制备要注意

1、仪器应事先干燥；

2、接引管支口上接干燥管，防止空气中的水分影响实验；

3、使用颗粒状的氧化钙，使用粉末的氧化钙则暴沸严重；

4、实验后及时清理仪器。

5、无论用发酵法或乙烯水合法，制得的乙醇通常都是乙醇和水的共沸物，要得到无水乙醇需进一步脱水。

工业上通常使用石油裂解气中的乙烯与水反应制取乙醇，化学方程式为：

CH2=CH2+H2O-催化剂→CH3CH2OH该反应为加成反应。

工业上有两种方法，一种是以硫酸为吸收剂的间接水合法；另一种是乙烯催化直接水合法。

①间接水合法 也称硫酸酯法，反应分两步进行。首先，将乙烯在一定温度、压力条件下通入浓硫酸中，生成硫酸酯，再将硫酸酯在水解塔中加热水解而得乙醇，同时有副产物乙醚生成。间接水合法可用低纯度的乙醇作原料、反应条件较温和，乙烯转化率高，但设备腐蚀严重，生产流程长，已为直接水合法取代。

②直接水合法 在一定条件下，乙烯通过固体酸催化剂直接与水反应生成乙醇：

CH2=CH2＋H2O=CH3CH2OH

得到电子（或电子对偏向）的物质，在反应时所含元素的化合价降低，即为氧化剂。发生氧化反应后的生成物，即为氧化产物。

在氧化还原反应中，获得电子的物质称作氧化剂 ，与此对应，失去电子的物质称作还原剂。狭义地说，氧化剂又可以指可以使另一物质得到氧的物质，以此类推，氟化剂是可以使物质得到氟的物质，氯化剂、溴化剂等亦然。

(注:这两种定义有不同，前者强调电子的得失，后者则强调氧元素的得失。根据前者定义，一些物质，如二氟化氙是强氧化剂，而根据后者定义，则为氟化剂。)

含有容易得到电子元素的物质，即氧化性强的物质常用氧化剂。

总之，氧化剂具有氧化性，得到电子化合价降低，发生还原反应，得到还原产物。

一)基本分类:

氧化剂按照化学组成分为无机氧化剂和有机氧化剂。又可按照氧化反应所要求的介质分为以下3类：

(1)酸性介质氧化剂(过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、高锰酸钾、过硫酸铵)。

(2)碱性介质氧化剂(次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠、过硼酸钾)。抗氧化剂图片|抗氧化剂样板图|抗氧化剂植酸-上

(3)中性氧化剂(溴、碘)。

二 )判断方法

在氧化还原反应里，遵循这样一个规律，升失氧还氧，降得还氧还。因为初学者一般无法较为准确的把握氧化还原反应的如乱麻一样的对氧化剂和还原剂的判读，故有这样一个绕口令，什么意思呢，就是说在氧化还原反应里，化合价升高的物质失去电子，被氧化，做还原剂（有还原性)所得的产物是氧化产物，具有氧化性，化合价降低的物质得到电子，在反应中被还原，做氧化剂，（有氧化性）产物为还原产物，具有还原性。在这里要注意一点反应规律，及还原剂的还原性应该强于还原产物的还原性，氧化剂的氧化性要强于氧化产物的氧化性。

二、还原剂

还原剂是在氧化还原反应里，失去电子或有电子偏离的物质。还原剂本身具有还原性，被氧化，其产物叫氧化产物。还原与氧化反应是同时进行的，即是说，还原剂在与被还原物进行氧化反应的同时，自身也被氧化，而成为氧化物。所含的某种物质的化合价升高的反应物是还原剂。

一）简介

广义的抗氧化剂是指自由基及活性氧的清除剂、阻断剂及修复剂等物质的总称。也就是说只有可以清除自由基及活性氧的还原剂才是抗氧化剂，还原剂与抗氧化剂不是对等概念，更不是所谓的别称。

还原剂失去电子自身被氧化变成氧化产物，如用氢气还原氧化铜的反应，氢气失去电子被氧化变成水。还原剂在反应里表现还原性。还原能力强弱是还原剂失电子能力的强弱，如钠原子失电子数目比铝电子少，钠原子的还原能力比铝原子强。含有容易失去电子的元素的物质常用作还原剂，在分析具体反应时，常用元素化合价的升降进行判断:所含元素化合价升高的物质为还原剂。

应用在焊条及焊丝上，例如Mn,Si,Al,Ti及Zr等元素，可有效阻止氧的渗入使不致在焊道金属中形成氧化物及气孔。

二）种类

(1)活泼的金属单质(如钠，镁，铝，等)

(2)某些非金属单质(如H2 、C等)、非金属阴离子及其化合物、低价金属离子(如Fe2+)等 还原剂实验举例:氢气还原氧化铜、氧化铁(H2+CuO=Cu+H2O 3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O)炭还原氧化铜(C+2CuO=2Cu+CO2)一氧化碳还原氧化铜、氧化铁(CO+CuO=Cu+CO2 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2)

1）硫酸亚铁

蓝绿色单斜结晶或颗粒。无气味。在干燥空气中风化。在潮湿空气中表面氧化成棕色的碱式硫酸铁。在56.6℃成为四水合物，在65℃时成为一水合物。溶于水，几乎不溶于乙醇。其水溶液冷时在空气中缓慢氧化，在热时较快氧化。加入碱或露光能加速其氧化。相对密度(d15)1.897。半数致死量(小鼠，经口)1520mG/kG。有刺激性。无水硫酸亚铁是白色粉末，含结晶水的是浅绿色晶体，晶体俗称"绿矾"，溶于水水溶液为浅绿色。用于色谱分析试剂。点滴分析测定铂、硒、亚硝酸盐和硝酸盐。还原剂。制造铁氧体。净水。聚合催化剂。照相制版。

硫酸亚铁的还原原理：

大量的硫酸亚铁被用作还原剂，主要还原水泥中的铬酸盐。

含六价铬废水一般采用铬还原法进行处理。

原理:在酸性条件下，投加还原剂硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫等，将六价铬还原成三价铬，然后投加氢氧化钠、氢氧化钙、石灰等调pH值，使其生成三价铬氢氧化物沉淀从废水中分离。

在该反应中，氧化剂是Cl2，还原剂也是Cl2，本反应是歧化反应。

2）氯气

氯气遇水会产生次氯酸，次氯酸具有净化作用，用于消毒--溶于水生成的HClO具有强氧化性

化学方程式是: Cl2+H2O=HCl+HClO(可逆反应)

氯气与碱溶液反应

【例】

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

上述两反应中，Cl2作氧化剂和还原剂，是歧化反应。

Cl2 + 2OH(-) (冷) = ClO(-) + Cl(-) + H2O

3Cl2 + 6OH(-) (热) = ClO3(-) + 5Cl(-) + 处理工艺流程:含Cr6+废水→调节池→还原反应池→混凝反应池→沉淀池→过滤器→pH回调池→排放。

氯气常温常压下为黄绿色气体,经压缩可液化为金黄色液态氯，是氯碱工业的主要产品之一，用作为强氧化剂与氯化剂。氯混合 5%(体积)以上氢气时有爆炸危险。氯能与有机物和无机物进行取代或加成反应生成多种氯化物。氯在早期作为造纸、纺织工业的漂白剂。

3）典型还原剂

活泼的金属单质:如Na,Al,Zn,Fe等.

活泼的金属氢化物:如氢化铝锂LiAlH4

某些非金属单质:如H2,C,Si等.元素(如C,S等)

碱金属单质:如Li，Na，K等

处于低化合价时的氧化物:如CO,SO2,H2O2等。

非金属氢化物:如H2S,NH3,HCl,CH4等。

处于低化合价时的盐:如Na2SO3,FeSO4等。

氯化亚锡SnCl2，草酸H2C2O4，硼氢化钾KBH4，硼氢化钠NaBH4，乙醇C2H5OH

三）判别

在化合价有改变的氧化还原反应中，化合价由低变高的物质称作还原剂，可做抗氧化剂，具有还原性，被氧化，其产物叫氧化产物。

还原剂是相对的概念，因为同一物质可能随反应物质的不同，呈现还原剂或氧化剂的特性。

如:SO2+2HNO3→H2SO4+2H2O+NO2的反应中中SO2是还原剂。 但在H2S+SO2→S+H2O中，SO2却是氧化剂。

95％工业酒精100ml，即含水5％为5ml为5g，物质的量是5/18mol。

氧化钙和水的反应是：CaO+H2O=Ca(OH)2

所以，需要的氧化钙也是 5/18 mol，则质量是 56 × 5/18=15.6g。

因为CaO+H2O=Ca(OH)2 又95％工业酒精200ml，即含水5％为10ml为10g，为10/18mol，所以需CaO的质量为56*10/18=31.2g

乙醇的结构简式为，俗称酒精。它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性，密度比水小，能跟水以任意比互溶（一般不能做萃取剂），是一种重要的溶剂，能溶解多种有机物和无机物。作为溶剂，乙醇易挥发，且可以与水、乙酸、丙酮、苯、四氯化碳、氯仿、乙醚、乙二醇、甘油、硝基甲烷、吡啶和甲苯等溶剂混溶。此外，低碳的脂肪族烃类如戊烷和己烷，氯代脂肪烃如1，1，1-三氯乙烷和四氯乙烯也可与乙醇混溶。随着碳数的增长，高碳醇在水中的溶解度明显下降。由于存在氢键，乙醇具有潮解性，可以很快从空气中吸收水分。羟基的极性也使得很多离子化合物可溶于乙醇中，如氢氧化钠、氢氧化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铵、溴化铵和溴化钠等。氯化钠和氯化钾则微溶于乙醇。此外，其非极性的烃基使得乙醇也可溶解一些非极性的物质，例如大多数香精油和很多增味剂、增色剂和医药试剂。

酒中的乙醇

乙醇分子是由乙基和羟基两部分组成，可以看成是乙烷分子中的一个氢原子被羟基取代的产物，也可以看成是水分子中的一个氢原子被乙基取代的产物。乙醇分子中的碳氧键和氢氧键比较容易断裂。乙醇的化学反应：

（1）乙醇的金属反应：乙醇可以与金属钠反应，产生氢气，但不如水与金属钠反应剧烈。 活泼金属（钾、钙、钠、镁、铝）可以将乙醇羟基里的氢取代出来。

（2）乙醇与氢卤酸反应。通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应。故常有红棕色气体产生。

（3）乙醇的氧化反应。燃烧：发出淡蓝色火焰，放出大量的热。催化氧化：在加热和有催化剂存在的情况下进行。

工业制乙醇，工业上一般用淀粉发酵法或乙烯直接水化法制取乙醇。

乙醇氧化

发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的，在相当长的历史时期内，曾是生产乙醇的惟一工业方法。发酵法的原料可以是含淀粉的农产品，如谷类、薯类或野生植物果实等；也可用制糖厂的废糖蜜；或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后，经水解（用废蜜糖做原料必经这一步）、发酵，即可制得乙醇。发酵液中的质量分数约为6%~10%，并含有其他一些有机杂质，经精馏可得95%的工业乙醇。

乙烯直接水化法，就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下，让乙烯与水直接反应，生产乙醇。

第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物，而后用硼氢化钠还原。此法中的原料——乙烯可大量取自石油裂解气，成本低，产量大，这样能节约大量粮食，因此该产业发展很快。

乙醇的用途很广，可用乙醇来制造乙醛、乙醚、乙酸、乙酯、乙胺等基本有机化工原料，也可用来制取醋酸、香精、染料、涂料、洗涤剂等产品，医疗上也常用体积分数为70%~75%的乙醇作消毒剂。乙醇可以调入汽油，作为车用燃料，乙醇汽油的销售在美国已有几十年历史。此外，乙醇还做稀释剂、有机溶剂、涂料溶剂等几大方面，其中用量最大的是消毒剂。

乙醇是酒的主要成分。其含量和酒的种类有关系，如白酒为56度的酒。注意：我们喝的酒内的乙醇不是把乙醇加进去，而是发酵出来的乙醇，当然根据使用的发酵酶不同，还会有乙酸或糖等有关物质。

酒也是酿造出来的。淀粉经过麸曲的作用变成麦芽糖，再让糖液发酵，酵母菌“吃”下糖，“排泄”出酒精和二氧化碳。这种含酒精的水，通过蒸馏，使酒精浓度增大，就成了酒。

用不同品种的粮食、水果或野生植物酿造出来的酒都含有酒精，做菜的黄酒里有15％的酒精；啤酒里有4％的酒精；葡萄酒含酒精10％左右；烧酒里含酒精最多，超过60％。

烧鱼时加点酒，酒精能把鱼肉里发腥味的三甲胺揪出来，带着它一块儿变成蒸气挥发掉了，所以，烧鱼时加酒可以除腥。

纯粹的酒精并不好喝。名酒佳酿里除了酒精，还有香酯、糖、香料、矿物质等微量物质。

饮酒后，乙醇很快通过胃和小肠的毛细血管进入血液。一般情况下，饮酒者血液中乙醇的浓度将在30~45分钟内达到最大值，随后逐渐降低。当BAC超过1000毫克/升时，可能引起明显的乙醇中毒。摄入体内的乙醇除少量未被代谢而通过呼吸和尿液直接排出外，大部分乙醇需被氧化分解。在乙醇的代谢过程中，乙醇脱氢酶起着至关重要的作用，它主要分布在肝脏，在胃肠道及其他组织中也有少量分布。乙醇通过血液流到肝脏后，首先被ADH氧化为乙醛，而乙醛脱氢酶则能把乙醛中的2个氢原子脱掉，使其分解为二氧化碳和水，在肝脏中乙醇还能被酶分解代谢。

人喝酒后面部潮红，是因为皮下暂时性血管扩张所致。因为这些人体内有高效的乙醇脱氢酶，能迅速将血液中的酒精转化成乙醛，而乙醛具有让毛细血管扩张的功能，会引起脸色泛红甚至身上皮肤潮红等现象，也就是我们平时所说的“上脸”。

乙醇代谢的速率主要取决于体内酶的含量，其具有较大的个体差异，并与遗传有关。人体内若是具备乙醇脱氧酶和乙醛脱氧酶这两种酶，就能较快地分解酒精，中枢神经就较少受到酒精的作用，因而即使喝了一定量的酒后，也行若无事。在人体中，都存在乙醇脱氢酶，而且大部分人数量基本是相等的。但缺少乙醛脱氢酶的人就比较多。这种乙醛脱氢酶的缺少，使酒精不能被完全分解为水和二氧化碳，而是以乙醛的形态继续留在体内。我们所说的酒精的代谢应该是被完整的分解后的状态，由于很多人缺少乙醛脱氢酶，拥有乙醛脱氢酶的量也是有差别的，所以，严格地说，酒精的代谢速度是无法用一个准确的速度来描述的，此因人而异。

长期酗酒可引起多发性神经病、慢性胃炎、脂肪肝、肝硬化、心肌损害及器质性精神病等。皮肤长期接触可引起干燥、脱屑、皲裂和皮炎。 乙醇具有成瘾性及致癌性，但乙醇并不是直接导致癌症的物质，而是致癌物质普遍溶于乙醇。在中国传统医药观点上，乙醇有促进人体吸收药物的功能，并能促进血液循环，治疗虚冷症状。药酒便是依照此原理制备出来的。

因为CaO+H2O=Ca(OH)2

又95％工业酒精200ml，即含水5％为10ml为10g，为10/18mol，所以需CaO的质量为56*10/18=31.2g

H2O+CaO=Ca(OH)2

18：56=3%：X

X=7/75

3%：7/75=96%：Y

Y=224/75

Y：X=224/75：7/75=32

理论上，制备1克的无水乙醇，需要1/32克的氧化钙。