乙醇制取乙烯的实验
实验室制取乙烯,用浓硫酸使乙醇脱水,即把浓硫酸缓缓倒入乙醇中,用玻璃棒搅拌,然后加热到170度,让乙醇分子内的两个氢原子和一个氧原子以2:1的比例(水的组成比)脱出,变成乙烯。
这时的浓硫酸与乙醇按3∶1的体积比混合,浓硫酸过量的原因是促使反应向正反应方向进行。实验装置和制氯气的装置相似,并且,烧瓶的底部,加入碎瓷片,防止反应物暴沸。
温度计的汞球要插入乙醇和浓硫酸的混合液里,温度要迅速上升至170 ℃,防止在140 ℃时生成副产物二乙醚。此反应属于分子间的脱水反应而不是一般的分子内脱水反应。
制乙烯时反应溶液变黑的原因是乙醇与浓硫酸发生了氧化还原反应,所以,实验室制取的乙烯中还可能混有二氧化碳、二氧化硫等杂质气体,可以通过氢氧化钠溶液把它吸收。
乙烯难溶于水,密度和空气接近,我们用排水集气法。而二氧化碳、二氧化硫和乙醇蒸气都是可以溶解于水的,所以,用排水集气法收集乙烯时,也可以把二氧化碳、二氧化硫的气体和乙醇蒸气吸收掉。
希望我能帮助你解疑释惑。
(1)装置中X仪器可通过活塞控制滴加液体的速度来控制反应的快慢,所以它的名称是分液漏斗;实验室制备乙烯所用的原料为乙醇,浓硫酸作催化剂、脱水剂,反应条件是加热到170℃,因乙醇的沸点低,易暴沸,所以加碎瓷片防止暴沸,
故答案为:分液漏斗;防止暴沸;
(2)实验室利用乙醇在浓硫酸的催化作用下发生分子内脱水制取乙烯,乙醇发生了消去反应,反应方程式为:CH3CH2OH
| 浓硫酸 |
| 170℃ |
故答案为:CH3CH2OH
| 浓硫酸 |
| 170℃ |
(3)检验二氧化硫用品红溶液,检验乙烯用高锰酸钾酸性溶液,乙烯和二氧化硫都能使高锰酸钾酸性溶液褪色,所以先检验二氧化硫,然后检验乙烯,同在检验乙烯之前用NaOH溶液除尽SO2,再通过品红溶液不褪色确认SO2已除干净,最后用高锰酸钾酸性溶液褪色检验乙烯,因装置A用来检验SO2,试管中品红溶液褪色,说明含有SO2,装置B试管装有NaOH溶液除去SO2,装置C试管通过品红溶液不褪色确认SO2已除干净,装置D 通过高锰酸钾酸性溶液(或溴水)褪色检验乙烯,
故答案为:①;②;①;③或④;
(4)装置A用来检验SO2,试管中品红溶液褪色,说明含有SO2,
故答案为:A中品红溶液褪色;
(5)因C中无二氧化硫,D中与高锰酸钾溶液(或溴水)作用的为乙烯,所以确证含有乙烯的现象是装置C中的品红溶液不褪色,D中的高锰酸钾溶液(或溴水)褪色,
故答案为:装置C中的品红溶液不褪色,D中的高锰酸钾溶液(或溴水)褪色;
二、实验原理:用乙醇酸性脱水制备乙醇,并将其与卤素,高锰酸钾反应,点燃,推测其性质
三、实验仪器与药品:电热套、气流烘干器、蒸馏烧瓶、酒精灯、具支试管、乙醇、浓H2SO4、P2O5 NaOH、1%Br2/CCl4、0.1%KmnO4、10%H2SO4
四、实验步骤
在制备前,要准备好性质实验的各种试剂。
1.乙烯的制备
①在125ml蒸馏烧瓶中,加入4ml乙醇,12ml浓H2SO4边加边摇。
②放入约1gP2O5及少量碎瓷片。
③塞上温度计,连接好装置。
④强热反应物,使温度迅速上升至160-1700C,调节火焰,保持此范围温度和乙烯气流均匀产生,作性质试验。
2.乙烯性质试验
①与卤素反应
a.0.5ml1%Br2/CCl4
b.通入乙烯振荡,观察现象。
溴水褪色
②氧化 a.0.5ml0.1%KmnO4+0.5ml10%H2SO4
b. 通入乙烯振荡,观察现象。
酸性高锰酸钾褪色
③可燃性(采用安全点火法)
燃烧,产生黑烟.
五、问题讨论
1.制备乙烯的实验要注意哪些问题?如果不迅速升高温度结果如何?
2.本实验制备乙烯时有哪些杂质生成?它们分别在装置中的哪一部分被除去?
可能有二氧化硫,二氧化碳等,可用氢氧化钠溶液除去.
2.装置:根据反应特点属于液、液加热制备气体,所以选用反应容器圆底烧瓶。需要控制反应物温度在反应物170℃左右,所以需要用温度计且温度计水银球浸入液面以下,但又不能与烧瓶底部接触。由于有气体生成,所以需要在烧瓶中加入沸石(碎瓷片)防止暴沸。
3.反应原理:
浓H2SO4作用:既是催化剂又是脱水剂,在有机物制取时,经常要使用较大体积比的浓硫酸,通常都是起以上两点作用。
4.收集:乙烯难溶于水,且由于乙烯的相对分子质量为28,仅比空气的相对平均分子质量29略小,故不用排空气取气法而采用排水取气法收集。
5.气体净化:由于在反应过程中有一定的浓硫酸在加热条件下与有机物发生氧化-还原反应使生成的气体中混有SO2、CO2,将导致收集到的气体带有强烈的刺激性气味,因此收集前应用NaOH溶液吸收SO2、CO2。
6.注意事项:要严格控制温度,应设法使温度迅速上升到170℃。因为温度过低,在140℃时分子间脱水而生成过多的副产物乙醚(CH3-CH2-O-CH2-CH3)。温度过高,浓H2SO4使乙醇炭化,并与生成的炭发生氧化-还原反应生成CO2、SO2等气体。