请问实验室制取乙烯时要加入碎瓷片防止爆炸是什么原理?
放碎瓷片或玻璃球(珠)均可,为的是在实验室条件下无法控制升温速度,情况下可能引起的剧烈沸腾,为试验带来安全风险,故放入碎瓷片或玻璃球(珠)能减轻可能暴沸现象。
控制暴沸的原理也就是碎瓷片或玻璃球(珠)的比重要远大于反应液体的比重,故液体剧烈沸腾时能减少或避免液体因暴沸的飞溅现象。
液体会过热,当水沸腾时,其中有空气,尤其是有机液体加热时如果不加碎瓷片,就是暴沸,但气泡的产生需要克服气泡的表面张力.此时液体获得了足够的沸腾所需的能量,既需要额外的能量,然后突然沸腾喷溅,即温度超过沸点,时还不沸腾碎瓷片中有很多小孔,产生气泡
控制暴沸的原理也就是碎瓷片的比重要远大于反应液体的比重,故液体剧烈沸腾时能减少或避免液体因暴沸的飞溅现象.
解决方案:为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态,常加沸石,或一端封口的毛细管,因为它们都能防止加热时的暴沸现象,,把它们称做止暴剂又叫助沸剂,值得注意的是,不能在液体沸腾时,加入止暴剂,不能用已使用过的止暴剂。
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。