高中化学乙烯的制备和性质实验设计

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高中化学乙烯的制备和性质实验设计

内容提要:本文介绍了用P₂O₅代替浓硫酸做脱水剂制备乙烯的实验操作和现象，并利用气囊收集的乙烯气体进行乙烯燃烧的改进实验，通过不同的实验方案来探究乙烯与Br₂反应的反应类型。

 

关键词：乙烯 性质实验 制备 反应类型 改进  探究   

 

一、教材中实验不足的地方

1.     用浓硫酸与乙醇加热的方法制取的乙烯含杂质，产率低，产生气体的速率慢，不利于乙烯的性质实验。

2.     在点燃乙烯的实验中，由于生成气体的速率慢，采用的是尖嘴导管来点燃气体，导致气流小，无法看到“火焰明亮，并伴有黑烟”的现象。

3.     即使是使用除杂后的乙烯气体通入溴的CCl₄溶液，可看到溴的CCl₄溶液褪色，却无法通过实验说明Br₂与乙烯发生的是取代反应还是加成反应。

 

二、实验改进的方法

1.采用新的方法提前制备乙烯，并用气囊收集乙烯气体待用。

用浓硫酸与乙醇加热制取乙烯，所用时间长，产生的气体少。实验后烧瓶清洗困难（有黑色难溶物），并有刺激性难闻的气体释放出来，不利于环保和健康。依然采用原来的发生装置，用P₂O₅代替浓硫酸做脱水剂^[1]，使乙醇脱水来制取乙烯。

在烧瓶中先加入14 g的P₂O₅，再加入10 mL的无水乙醇，干燥管中装入氯化钙固体干燥剂（可以吸收乙醇气体，干燥乙烯）。挤扁气囊，并用铁夹夹住橡皮管a，用酒精灯给烧瓶加热，温度迅速上升至80～90℃，乙醇开始回流，同时有气体生成。待从烧杯中的导管口处冒出均匀的气泡后，打开橡皮管a处的铁夹，同时用铁夹夹住橡皮管b，开始收集乙烯气体。

 

 

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开始产生的气体速度较快，气囊鼓起来的速度很明显，一段时间后，产生气体的速度开始变慢，乙醇的回流现象减弱。继续加热，温度迅速从100 ℃左右上升至170 ℃，接近170 ℃时温度上升的速度明显减慢，并在170～190 ℃区间有一定的停顿时间，此时气体产生的速度比开始时更快（打开橡皮管b处的铁夹，可以看到烧杯中的导管口处急速地冒出气泡）。此时收集到的气体较80～90 ℃区间收集到的气体更多。

反应结束后（或气囊充满后），用铁夹夹住气囊的橡皮管，密封，留存备用。该方法制取乙烯的速度快；由于P₂O₅和磷酸没有强氧化性，不会产生SO₂杂质气体，产物纯净，产率高；气囊里的气体可随时使用，存储气体量多，便于进行性质实验。

 

 

 

2.乙烯的燃烧试验

将气囊外部的橡皮管连接10 cm长的玻璃尖嘴导管，导管内面塞有一股细铜丝（起阻燃、防爆的作用）。打开橡胶管上的铁夹，轻压气囊，在酒精灯的火焰上方点燃乙烯气体。由于气体流量较大，可以观察到明亮的火焰，火焰上方伴有黑烟。实验安全，现象明显。

3.乙烯与溴反应的反应机理探究

Br₂与乙烯发生的到底是取代反应还是加成反应，可以引导学生设计实验，通过反应产物的检验或通过反应前后容器内压强的变化能够得出正确结论。

【探究方案一】

若是取代反应，则有HBr生成。我们可以在反应后的试管中加蒸馏水，振荡。静置分层后取上层水溶液，用pH试纸测其pH值，看溶液是否明显酸性（如是取代反应最终溶液应呈酸性）；也可以取上层清液，滴加AgNO₃溶液^[2]，看溶液是否变浑浊（如是取代反应，应能观察到浅黄色沉淀产生）。

实验设计与操作：

1.去1 mL左右溴的CCl₄溶液（溴的浓度宜较低），用装有乙烯的气囊向其中通入过量的纯净乙烯气体，直至溶液呈无色。向试管中加适量蒸馏水，振荡，静置分层后取上层水溶液，分为两等份。

2.用pH试纸测其中的一份水溶液的pH值^[2]，pH值约为6。

3.向另一份溶液中滴加AgNO₃溶液。溶液略有些混浊，但混浊为白色，没有呈现浅黄色。

说明：该实验中溴的用量宜小，乙烯必须充分过量。操作3中溶液略变浑浊的原因是有Cl^-存在（CCl₄中的杂质及遇水后的作用）。

【探究方案二】

如下图示，在烧瓶中收集乙烯气体，烧杯中装入水。用双孔胶塞上的滴管取一定量的溴的CCl₄溶液（溴的浓度和用量可大些），连接好装置，用铁夹夹住a处的橡胶管。挤压胶头滴管的胶头，要荡锥形瓶。反应结束后，松开a处的铁夹，烧杯中的水迅速喷入烧瓶中。说明反应后烧瓶的压强迅速减小。通过对反应类型及反应物、生成物状态的分析，我们能得出：压力明显减小，只能是发生加成反应。

 

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