乙醇在浓硫酸的催化作用下发生什么反应?
乙醇在浓硫酸的催化作用下发生脱水反应。不同条件下,产物是不同的。在浓H2SO4中加入乙醇,将混合物加热140℃,乙醇与浓硫酸反应,可发生分子间脱水生成产物乙醚。乙醇与浓硫酸的混合物,如果加热到170℃左右,发生分子内脱水生成乙烯和水。制取时要在烧瓶中加入碎瓷片(或沸石)以免暴沸。
(1)反应条件是加热到170℃,因乙醇的沸点低,易暴沸,在圆底烧瓶中放2-3块碎瓷片的目的是防止暴沸,
故答案为:防止暴沸;
(2)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,乙醇发生消去反应,所以实验室制取乙烯的化学方程式为:CH3CH2OH
浓硫酸 |
170℃ |
浓硫酸 |
170℃ |
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你说的这个方法是实验室制乙烯的方法。
乙烯是最简单的烯烃。分子式CH2=CH2 。少量存在于植物体内,是植物的一种代谢产物,能使植物生长减慢,促进叶落和果实成熟。无色易燃气体。熔点-1699℃,沸点-10398℃。几乎不溶于水,难溶于乙醇,易溶于乙醚和丙酮。
乙烯分子里的C=C双键的键长是133×10 -10 米,乙烯分子里的2个碳原子和4个氢原子都处在同一个平面上。它们彼此之间的键角约为120°。乙烯双键的键能是615千焦/摩,实验测得乙烷C—C单键的键长是154×10 -10 米,键能348千焦/摩。这表明C=C双键的键能并不是C—C单键键能的两倍,而是比两倍略少。因此,只需要较少的能量,就能使双键里的一个键断裂。这是乙烯的性质活泼,容易发生加成反应等的原因。
在形成乙烯分子的过程中,每个碳原子以1个2s轨道和2个2p轨道杂化形成3个等同的sp 2 杂化轨道而成键。这3个sp 2 杂化轨道在同一平面里,互成120°夹角。因此,在乙烯分子里形成5个σ键,其中4个是C—H键(sp 2 — s)1个是C—C键(sp 2 — sp 2 );两个碳原子剩下未参加杂化的2个平行的p轨道在侧面发生重叠,形成另一种化学键:π键,并和σ键所在的平面垂直。如:乙烯分子里的C=C双键是由一个σ键和一个π键形成的。这两种键的轨道重叠程度是不同的。π键是由p轨道从侧面重叠形成的,重叠程度比σ键从正面重叠要小,所以π键不如σ键牢固,比较容易断裂,断裂时需要的能量也较少。[
通常情况下,乙烯是一种无色稍有气味的气体,密度为1256千克/立方米,比空气的密度略小,难溶于水,易溶于四氯化碳等有机溶剂。
它的化学性质如下:
易燃烧,并放出热量,燃烧时火焰明亮,并产生黑烟。
CH2═CH2+3O2→2CO2+2H2O
常温下极易被氧化剂氧化。如将乙烯通入酸性高锰酸钾溶液,溶液的紫色褪去,乙烯被氧化为二氧化碳,高锰酸钾发生了还原现象,由此可用鉴别乙烯。
乙烯还可以和臭氧发生反应:
CH2=CH2+O3,在锌保护下水解→2HCHO
乙烯还可以跟某些物质发生加成反应:有机物分子中双键(或三键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。如:把乙烯通入盛溴水的试管里,可以观察到溴水的红棕色很快消失。乙烯能跟溴水里的溴起反应,生成无色的二溴乙烷(CH2Br-CH2Br)液体。
这个反应的实质是乙烯分子里的双键里的一个键易于断裂,两个溴原子分别加在两个价键不饱和的碳原子上,生成了二溴乙烷。这种有机物分子里不饱和碳原子跟其它原子或原子团直接结合生成别的物质的反应叫做加成反应。
CH2═CH2+Br2→CH2Br—CH2Br
乙烯还能跟氢气、氯气、卤化氢以及水等在适宜的反应条件下起加成反应。
在一定条件下,乙烯分子中不饱和的C═C双键中的一个键会断裂,分子里的碳原子能互相形成很长的键且相对分子质量很大(几万到几十万)的化合物,叫做聚乙烯,它是高分子化合物。
这种由相对分子质量较小的化合物(单体)相互结合成相对分子质量很大的化合物的反应,叫做聚合反应。这种聚合反应是由一种或多种不饱和化合物(单体)通过不饱和键相互加成而聚合成高分子化合物的反应,所以又属于加成反应,简称加聚反应。
实验室制乙烯的方法,反应原理是:无水乙醇在浓硫酸作用下加热到170℃,分子内会脱去一个水分子,生成乙烯。但这时你需要的是浓硫酸,而不是稀硫酸,因为只有浓硫酸才有脱水性。
实验材料:乙醇、浓硫酸、圆底烧瓶、酒精灯、温度计、集气瓶、铁架台、水槽、双孔橡皮塞、导管。
组装仪器、检验实验装置气密性,和实验室制氯化氢气体的装置基本相同。
加入药品。在烧瓶里注入乙醇和浓硫酸的混合液约20mL,并放入几片碎瓷片。
乙醇和浓硫酸体积比约为1:3;配制混合液应在冷却和搅拌下将15mL浓硫酸满满倒入5mL酒精中;温度计的汞球要伸入液面以下;
加热。使温度迅速升到170℃,酒精便脱水变成乙烯。我们可以看到圆底烧瓶里的溶液变黑。这是因为,乙醇中碳元素的化合价为-4价(一般有机化合物里,碳元素的化合价都是-4价或+4价),碳元素被氧化成了二氧化碳和单质碳,根据浓硫酸的氧化性知道浓硫酸被还原,浓硫酸被还原为二氧化硫,所以生成了二氧化碳、二氧化硫和水蒸气等杂质气体。
收集气体。用排水集气法收集乙烯。因为乙烯难溶于水,密度与空气相近。不能用排空气法收集。生成的气体使溴水及酸性高锰酸钾溶液褪色。
拆卸装置。先撤导管,后熄灯。
希望我能帮助你解疑释惑。
(1)乙醇,浓硫酸;(2)控制反应温度在170℃,防止暴沸; (3)CH 3 CH 2 OH CH 2 ==CH 2 ↑+H 2 O (4)SO 2 ;有不溶于水的油状物生成;如若发生取代反应,必定生成HBr,溶液酸性将会明显增强,故可用pH试纸验证。 (5)D |
(1)实验室制取乙烯是利用乙醇在浓硫酸的作用下发生消去反应产生的。 (2)乙醇发生消去反应生成乙烯的反应中,温度必须控制在170℃,所以温度计的作用是控制反应温度在170℃。为了防止液体受热时剧烈跳到,需要加入碎瓷片防止暴沸。 (3)方程式为CH 3 CH 2 OH CH 2 ==CH 2 ↑+H 2 O (4)由于浓硫酸具有脱水性和强氧化性,因此在反应中浓硫酸可以把乙醇氧化,而硫酸则被还原生成SO 2 气体,SO 2 具有还原性,能使溴水褪色。乙烯能使溴水褪色,产生不溶于水的油状物生成,即证明乙烯具有不饱和性,能和溴水发生加成反应。如果发生取代反应,则必然生成溴化氢,溴化氢溶于水显酸性。即溶液酸性将会明显增强,故可用pH试纸验证。 (5)废液中含有浓硫酸,所以选项D是正确的,答案选D。 |