高中化學乙烯的制備和性質實驗設計

來源：京翰教育中心 2009-09-07 16:59:13

[標簽：化學]

　　內容提要:本文介紹了用P2O5代替濃硫酸做脫水劑制備乙烯的實驗操作和現象，并利用氣囊收集的乙烯氣體進行乙烯燃燒的改進實驗，通過不同的實驗方案來探究乙烯與Br2反應的反應類型。

　　關鍵詞：乙烯性質實驗制備反應類型改進探究

　　一、教材中實驗不足的地方

　　1.用濃硫酸與乙醇加熱的方法制取的乙烯含雜質，產率低，產生氣體的速率慢，不利于乙烯的性質實驗。

　　2.在點燃乙烯的實驗中，由于生成氣體的速率慢，采用的是尖嘴導管來點燃氣體，導致氣流小，無法看到“火焰明亮，并伴有黑煙”的現象。

　　3.即使是使用除雜后的乙烯氣體通入溴的CCl4溶液，可看到溴的CCl4溶液褪色，卻無法通過實驗說明Br2與乙烯發生的是取代反應還是加成反應。

　　二、實驗改進的方法

　　1.采用新的方法提前制備乙烯，并用氣囊收集乙烯氣體待用。

　　用濃硫酸與乙醇加熱制取乙烯，所用時間長，產生的氣體少。實驗后燒瓶清洗困難（有黑色難溶物），并有刺激性難聞的氣體釋放出來，不利于環保和健康。依然采用原來的發生裝置，用P2O5代替濃硫酸做脫水劑[1]，使乙醇脫水來制取乙烯。

　　在燒瓶中先加入14g的P2O5，再加入10mL的無水乙醇，干燥管中裝入氯化鈣固體干燥劑（可以吸收乙醇氣體，干燥乙烯）。擠扁氣囊，并用鐵夾夾住橡皮管a，用酒精燈給燒瓶加熱，溫度迅速上升至80～90℃，乙醇開始回流，同時有氣體生成。待從燒杯中的導管口處冒出均勻的氣泡后，打開橡皮管a處的鐵夾，同時用鐵夾夾住橡皮管b，開始收集乙烯氣體。

　　開始產生的氣體速度較快，氣囊鼓起來的速度很明顯，一段時間后，產生氣體的速度開始變慢，乙醇的回流現象減弱。繼續加熱，溫度迅速從100℃左右上升至170℃，接近170℃時溫度上升的速度明顯減慢，并在170～190℃區間有一定的停頓時間，此時氣體產生的速度比開始時更快（打開橡皮管b處的鐵夾，可以看到燒杯中的導管口處急速地冒出氣泡）。此時收集到的氣體較80～90℃區間收集到的氣體更多。

　　反應結束后（或氣囊充滿后），用鐵夾夾住氣囊的橡皮管，密封，留存備用。該方法制取乙烯的速度快；由于P2O5和磷酸沒有強氧化性，不會產生SO2雜質氣體，產物純凈，產率高；氣囊里的氣體可隨時使用，存儲氣體量多，便于進行性質實驗。

　　2.乙烯的燃燒試驗

　　將氣囊外部的橡皮管連接10cm長的玻璃尖嘴導管，導管內面塞有一股細銅絲（起阻燃、防爆的作用）。打開橡膠管上的鐵夾，輕壓氣囊，在酒精燈的火焰上方點燃乙烯氣體。由于氣體流量較大，可以觀察到明亮的火焰，火焰上方伴有黑煙。實驗安全，現象明顯。

　　3.乙烯與溴反應的反應機理探究

　　Br2與乙烯發生的到底是取代反應還是加成反應，可以引導學生設計實驗，通過反應產物的檢驗或通過反應前后容器內壓強的變化能夠得出正確結論。

　　【探究方案一】

　　若是取代反應，則有HBr生成。我們可以在反應后的試管中加蒸餾水，振蕩。靜置分層后取上層水溶液，用pH試紙測其pH值，看溶液是否明顯酸性（如是取代反應最終溶液應呈酸性）；也可以取上層清液，滴加AgNO3溶液[2]，看溶液是否變渾濁（如是取代反應，應能觀察到淺黃色沉淀產生）。

　　實驗設計與操作：

　　1.去1mL左右溴的CCl4溶液（溴的濃度宜較低），用裝有乙烯的氣囊向其中通入過量的純凈乙烯氣體，直至溶液呈無色。向試管中加適量蒸餾水，振蕩，靜置分層后取上層水溶液，分為兩等份。

　　2.用pH試紙測其中的一份水溶液的pH值[2]，pH值約為6。

　　3.向另一份溶液中滴加AgNO3溶液。溶液略有些混濁，但混濁為白色，沒有呈現淺黃色。

　　說明：該實驗中溴的用量宜小，乙烯必須充分過量。操作3中溶液略變渾濁的原因是有Cl-存在（CCl4中的雜質及遇水后的作用）。

　　【探究方案二】

　　如下圖示，在燒瓶中收集乙烯氣體，燒杯中裝入水。用雙孔膠塞上的滴管取一定量的溴的CCl4溶液（溴的濃度和用量可大些），連接好裝置，用鐵夾夾住a處的橡膠管。擠壓膠頭滴管的膠頭，要蕩錐形瓶。反應結束后，松開a處的鐵夾，燒杯中的水迅速噴入燒瓶中。說明反應后燒瓶的壓強迅速減小。通過對反應類型及反應物、生成物狀態的分析，我們能得出：壓力明顯減小，只能是發生加成反應。