乙醇制乙烯的反应中浓硫酸做催化剂和脱水剂,作为脱水剂不会把物质给炭化了吗
乙醇制乙烯的反应中存在严重炭化现象!!
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实验中存在的问题
实验室制乙烯常采用乙醇和浓硫酸于170℃时的脱水反应。该实验存在的主要问题是炭化比较严重,给实验造成一些不利影响,主要有以下几点:(1)由于大量乙醇被炭化使乙烯的产气量减少。(2)伴随乙醇炭化产生的大量S02不仅污染教学环境,对乙烯的性质实验也有明显干扰。(3)伴随乙醇炭化还能发生一些更复杂的副反应,有资料称该实验还可能生成H2、CH4、CO等气体,致使点燃乙烯气体时火焰颜色明显发生变化,呈现出H2、CO等气体燃烧时特有的蓝色,这也影响对乙烯性质的认识。总之,炭化是影响该实验质量和效果的主要问题。
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消除炭化的思路
从上面分析不难看出,在实验室制乙烯的实验中主要存在两个并行反应,一个是乙醇脱水生成乙烯,一个是乙醇炭化,这两个反应都需,要硫酸的存在。乙醇脱水生成乙烯是非氧化一还原反应,硫酸只起催化剂的作用。乙醇炭化是氧化一还原反应,硫酸主要是氧化剂。前者对硫酸浓度要求不是很严格,后者对硫酸浓度的要求却是很严格的,因为只有达到一定浓度时硫酸才具有氧化性。如果适当控制硫酸的浓度,就有可能做到在保证正常生成乙烯的前提下抑制乙醇炭化反应的发生。
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消除炭化的方法
从上面分析可以看出,控制硫酸浓度是消除炭化的关键。控制硫酸浓度可以从下面两个方面采取措施。
3.1调整乙醇和醋酸的量比
在实验室制乙烯的反应中乙醇和硫酸的量比为体积比1:3,用这样的混和液进行反应炭化很严重,经常是反应温度未达176℃时就已经开始炭化了,最后混和液中出现许多炭的颗粒。若将乙醇和硫酸的量比改为体积比1:2,硫酸被乙醇稀释使浓度降低更多一些,炭化现象就有可能消除或减轻。实际情况也确实如此,当用这样的混和液进行反应时开始并不炭化,只是反应在进行了一个短时间后才出现炭化现象,比原实验减轻了许多。
3.2用化学反应控制硫酸的浓度
用改变乙醇和硫酸量比的方法并不能彻底消除炭化现象,这是因为在反应过程中乙醇不断被消耗,反应生成的水也在加热条件下不断被蒸发,琉酸的浓度不断增大,当硫酸的浓度增大到一定程度的时候,硫酸又具备了使乙醇发生炭化的条件,炭化现象就又发生了。由此可见硫酸浓度的增大是一个进行性过程,单纯依靠在反应开始时改变乙醇和硫酸量比的方法是不能从始至终消除炭化的,必须增加一个消耗硫酸的反应,使硫酸和乙醇同步减少,这样才有可能彻底消除炭化。这样的反应必须具备两个条件:①反应速度不能过快,若反应速度过快会造成硫酸的过度消耗,影响生成乙烯的反应正常进行。②反应生成物对乙烯的性质无影响。经多实验发现,用大理石和硫酸反应可以达到此目的。常温时大理石和硫酸反应十分缓慢,加热时反应速度加快,但加快的幅度不是很大,基本上可以做到硫酸和乙醇同步减少,使硫酸的浓度保持在一个相对稳定的状态。实际情况也确实如此,当用大理石代替碎瓷片进行反应时,(大理石的用量不能太少),从始至终都不发生炭化,生成乙烯的气流也很乎稳。由于原实验中伴随炭化还发生了其它一些副反应,随着炭化现象的消除.这些副反应带来的不利影响也得到了有效控制,实验质量有明显提高。
(1)根据题中所给出的反应物、生成物及反应条件,方程式为:CH3-CH2-OH
| 浓硫酸 |
| 170℃ |
故答案为:CH3-CH2-OH
| 浓硫酸 |
| 170℃ |
(2)冷凝管的作用是冷凝导气;进出口为下进上出,故进水口为b;浓硫酸的作用是除水,
故答案为:冷凝导气;b;除水;
(3)使溴的四氯化碳溶液褪色的物质是制备出来的乙烯,故答案为:乙烯;
(4)水浴加热所需仪器有大烧杯、温度计,故答案为:大烧杯;温度计;
(5)由题中信息分析,三颈瓶中生成磷酸的化学方程式为P2O5+3H2O
| ||
故答案为:P2O5+3H2O
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(6)①以P2O5作为催化剂获得乙烯的反应条件是较高温度下或直接加热,答案为:较高温度下或直接加热;
②P2O5与95%乙醇在加热条件下可以发生的有机反应的类型是酯化反应,故答案为:酯化反应.
乙醇制乙烯化学方程式如下图:
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。
扩展资料:
实验注意事项
1、乙醇和浓硫酸体积比1:3。浓H2SO4在此反应中作催化剂与脱水剂的作用,浓H2SO4过量是为了促进反应向正方向进行,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、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(生成乙醚)。
3、要加入碎瓷片。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。
反应物是:乙醇、浓硫酸;
浓硫酸的作用:催化剂、脱水并吸水;
主反应:170℃脱水生成乙烯(CH2=CH2);
副反应:140℃脱水生成乙醚(CH3-O-CH3);
此外,还有浓硫酸与乙醇之间的氧化还原反应,生成CO2、SO2;
以及挥发出来的乙醇气体。
能使高锰酸钾褪色的因素有:乙醇蒸汽、SO2;
第一个10%NaOH溶液的作用是:吸收乙醇蒸汽与SO2气体;
第二个Br2/CCl4溶液的作用是:判断Br2与CH2=CH2发生了加成反应;
后面补充的试管里装的酸性高锰酸钾溶液:判断能否氧化乙烯的。
根据两个装置的现象,得出结论:
乙烯能与Br2发生加成反应,乙烯能被高锰酸钾溶液氧化,乙烯具有还原性。
浓硫酸是提供质子的酸,使乙醇形成徉盐,易于脱水.浓硫酸起到吸收水分的作用,改变反应的平衡,是脱水剂.
浓磷酸的作用和浓硫酸相同,而且同样具有高沸点,可以替代浓硫酸.
如有其它的具有吸水作用的路易斯酸也可以替代
比如用五氧化二磷和乙醇共同加热可以放出乙烯是同样的道理
不知道楼上是怎么想的
1,物质颜色
红色:Fe2O3,Fe(OH)3,FeSCN2+,Cu2O,Cu,NO2,Br2(g),P
橙色:Br2的溶液
黄色:S,Na2O2,AgBr,AgI,Ag3PO4,Fe3+(aq),久置浓HNO3
绿色:Fe2+(aq),绿矾,铜绿,浓CuCl2,Cu+浓HNO3
蓝色:Cu2+(aq),胆矾,Cu(OH)2
紫色:石蕊,KMnO4,I2(g),Fe3++C6H5OH
黑色:多数过渡金属的氧化物以及硫化物,C,Fe等
白色:CaCO3,BaSO4,AgCl,Mg(OH)2,Al(OH)3,MgO,Al2O3.
2,物质状态
液态单质:Br2,Hg
液态化合物:H2O,H2O2,H2SO4,HNO3等
气态单质:H2,N2,O2,F2,Cl2等
气态化合物:C,N,S的氢化物及氧化物等.
3,反应现象或化学性质
(1)焰色反应:黄色—Na紫色(钴玻璃)—K.
(2)与燃烧有关的现象:
火焰颜色:苍白色:H2在Cl2中燃烧
(淡)蓝色:H2,CH4,CO 等在空气中燃烧
黄色:Na在Cl2或空气中燃烧
烟,雾现象:
棕(黄)色的烟:Cu或Fe在Cl2中燃烧
白烟:Na在Cl2或P在空气中燃烧
白雾:有HX等极易溶于水的气体产生
白色烟雾:P在Cl2中燃烧.
(3)沉淀特殊的颜色变化:
白色沉淀变灰绿色再变红褐色:Fe(OH)2→Fe(OH)3
白色沉淀迅速变棕褐色:AgOH→Ag2O.
(4)使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体:NH3
(5)能使品红溶液褪色加热后又复原的气体:SO2
(6)在空气中迅速由无色变成红棕色的气体:NO
(7)使淀粉溶液变蓝的物质:I2
(8)能漂白有色物质的淡黄色固体:Na2O2
(9)在空气中能自燃的固体:P4
(10)遇SCN-变红色,OH-产生红褐色沉淀,苯酚显紫色的离子:Fe3+
(11)不溶于强酸和强碱的白色沉淀:AgCl,BaSO4
(12)遇Ag+生成不溶于硝酸的白色,浅黄色,黄色沉淀的离子分别是:Cl-,Br-,I-.
(13)可溶于NaOH的白色沉淀:Al(OH)3,H2SiO3金属氧化物:Al2O3
(14)可溶于HF的酸性氧化物:SiO2
(15)能与NaOH溶液反应产生气体的单质:Al,Si,化合物:铵盐
(16)能与浓硫酸,铜片共热产生红棕色气体的是:硝酸盐
(17)通入二氧化碳产生白色胶状沉淀且不溶于任何强酸的离子:SiO32-
(18)溶液中加酸产生的气体可能是:CO2,SO2,H2S溶液中存在的离子可能是:CO32-,HCO3-SO32-,HSO3-S2-,HS-
(19)同一元素的气态氢化物和最高价氧化物对应水化物能反应生成盐的元素:N
(20)与酸,碱都能反应的无机物:Al,Al2O3,Al(OH)3,弱酸酸式盐,弱酸弱碱盐等
(21)能与水反应生成气体的物质:K,Na,NaHNa2O2,CaC2及Mg3N2,Al2S3等
(22)既有气体又有沉淀生成的反应:Ba(OH)2,Ca(OH)2与NH4HCO3,(NH4)2SO4等
(23)先沉淀后溶解的反应:Ca(OH)2+CO2,AgNO3+氨水,Al3++OH-,AlO2-+OH-,Ba(OH)2+H3PO4 等
(24)见光易分解的物质:HClO,HNO3,AgCl,AgBr,AgI
(25)使用催化剂的反应:合成氨,三氧化硫的生成,氨的催化氧化,制氧气等.
(26)与H2S反应生成淡黄色沉淀的气体:Cl2,O2,SO2,NO2
4,特殊的反应类型: 往往是题目的隐性突破口.
(1)单质A + 化合物B → 单质C + 化合物D
即置换反应,可以是金属置换出金属(最常见的是铝热反应)或金属置换出非金属(被置换出来的非金属应该是还原产物,而还原产物在一定条件下具有一定的还原性,故通常是H2或C),也可以是非金属置换出非金属(常见的是卤素单质之间的置换或F2置换出O2,当然卤素都能置换出S,另外C可以置换出Si,H2)或非金属置换出金属(此时的非金属必作还原剂,而常见的还原性非金属只有C和H2).
(2)A 的化合物 + A的化合物 → A 的单质 + 化合物B
该反应通常是一个归中到单质的反应,该单质必为非金属单质,常见的是S,Cl2,N2.
(3)单质A + 强碱 →两种含A 元素的化合物
该反应是一个碱性歧化反应,单质A 通常是X2或S
(4)单质A + 单质B → 化合物C C + 单质A → 化合物D
综合以上两个反应,可知A,B两种元素可以形成C,D两种以上的化合物,其中必定有一种元素有变价.若有变价的元素是金属,则必为Fe若有变价的元素为非金属则该元素通常是C,N,S或O等,故以上C,D分别是NO,NO2或CO,CO2,或SO2,SO3或Na2O,Na2O2等.
(5)一种物质分解得到两种以上产物:
常见的有KMnO4,NaHCO3,NH4HCO3,(NH4)2CO3,NH4I,Cu2(OH)2CO3等的分解.
(6)多种物质化合得到一种物质:
如Fe(OH)2+O2+H2ONOx+O2+H2O等
(7)电解类型(惰性电极):
生成两种产物:电解质分解型或电解水型或熔融的NaCl等.
生成三种产物:放氧生酸型或放氢生碱型.
生成三种气体:电解氨水或NH4Cl溶液.
高温条件
氮气 + 氢气----(高温高压/催化剂)----氨气
碳 + 二氧化硅----(高温)----硅 + 一氧化碳
碳 + 水----(高温)---- 一氧化碳 + 氢气 (水煤气)
铝 + 三氧化铁----(高温)---- 氧化铝 + 铁
一氧化碳 + 水----(高温)----二氧化碳 + 氢气
氧化硅 + 氧化钙----(高温)----硅酸钙
二氧化硅 + 碳酸钙----(高温)----硅酸钙 + 二氧化碳
二氧化硅 + 碳酸钠----(高温)----硅酸钠 + 二氧化碳
三氧化二铁 + 氢气----(高温)----铁 + 水
四氧化三铁 + 氢气----(高温)----铁 + 水
(附:)
Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
Na2CO3+SiO2=NaS2iO3+CO2
2AL+Fe2O3=Al2O3+2Fe(还有其他的铝热反应)
3C+SiO2=SiC+2CO
CaCO3=CaO+CO2
C+H2O=CO+H2
N2+3H2=2NH3(该反应为可逆反应)
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2
工业合成氨催化剂是铁触媒
工业合成硫酸接触氧化的催化剂是V2O5
KClO3、H2O2分解催化剂通常是MnO2
活泼金属和碘单质化合的催化剂是水
氨的催化氧化也要催化剂
有机反应中很多都要催化剂
烷烃的取代在光照下反应,这个不叫催化剂
但苯环上的取代用铁作催化剂(实际起催化作用的FeX3)
乙醇脱水制乙烯催化剂是浓硫酸
酯化反应的催化剂是浓硫酸
加氢的加成反应催化剂一般是Pt,Ni
醇的催化氧化的催化剂是Cu,Ag
用酸制氢气 加硫酸铜(形成原电池,加快反应速度)
用高氯酸钾制氧气 加二氧化锰
苯的硝化 浓硫酸
苯的卤化 铁或者三卤化铁
乙烯水合 硫酸
乙烯氢化 Pt
酸和醇制酯 硫酸
水浴加热:
1.苯的硝化反应,即苯和浓硝酸、浓硫酸反应要水浴加热。
C6H6+HNO3(浓)==浓硫酸,加热===C6H5-NO2(硝基苯)+H2O
2.苯的磺化反应,即苯和浓硫酸进行的取代反应,要水浴加热。
C6H6+ HO-SO3H--水浴加热---C6H5-SO3H+H2O
3.银镜反应,即乙醛和新制的银氨溶液反应以及葡萄糖和新制的银氨溶液反应,要水浴加热。CH3CHO+2Ag(NH3)2OH→(水浴△)CH3COONH4+2Ag↓+3NH3↑+H2O
4.乙酸乙酯的水解要水浴加热。银镜反应时有用到水浴加热:
CH3COOC2H5+H2O--水浴加热---CH3COOH+C2H5OH(酸的条件下)
CH3COOC2H5+NaOH--水浴加热---CH3COONa+C2H5OH(碱的条件下)
重要工业反应:
1、工业制硫酸
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2(反应条件:高温)
2SO2+O2=2SO3(反应条件:加热,催化剂作用下)
SO3+H20=H2SO4(反应条件:常温)
在沸腾炉,接触室,吸收塔内完成
2、工业制硝酸
4NH3+5O2=4NO+6H2O(反应条件:800度高温,催化剂铂铑合金作用下)
2NO+O2=2NO2
3NO2+O2=2HNO3+NO
3、工业制盐酸
H2+Cl2=2HCl(反应条件:点燃)
然后用水吸收
在合成塔内完成
4、工业制烧碱
2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH(电解饱和食盐水)
5、工业制纯碱(侯氏)
NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl(NH4HCO3结晶析出)
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2(反应条件:加热)
6、工业制氨气
3H2+N2=2NH3 (反应条件:高温高压催化剂作用下)
注:催化剂为铁触媒
7、工业制金属铝
2Al2O3=4Al+3O2 (反应条件:电解,催化剂为熔融的冰晶石)
注:冰晶石化学式为NaAlF6
8、工业制玻璃
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
Na2CO3=SiO2=Na2SiO2+CO2(条件都为高温)
工业合成硫酸接触氧化的催化剂是V2O5
KClO3、H2O2分解催化剂通常是MnO2
活泼金属和碘单质化合的催化剂是水
氨的催化氧化也要催化剂
有机反应中很多都要催化剂
烷烃的取代在光照下反应,这个不叫催化剂
但苯环上的取代用铁作催化剂(实际起催化作用的FeX3)
乙醇脱水制乙烯催化剂是浓硫酸
酯化反应的催化剂是浓硫酸
加氢的加成反应催化剂一般是Pt,Ni
醇的催化氧化的催化剂是Cu,Ag