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對實驗室制乙烯的研究

來源:本站 | 作者:admin | 時間:2006-10-11 05:16:08 ]
1 實驗中存在的問題
  實驗室制乙烯常采用乙醇和濃硫酸于170℃時的脫水反應(yīng)。該實驗存在的主要問題是炭化比較嚴(yán)重,給實驗造成一些不利影響,主要有以下幾點:(1)由于大量乙醇被炭化使乙烯的產(chǎn)氣量減少。(2)伴隨乙醇炭化產(chǎn)生的大量S02不僅污染教學(xué)環(huán)境,對乙烯的性質(zhì)實驗也有明顯干擾。(3)伴隨乙醇炭化還能發(fā)生一些更復(fù)雜的副反應(yīng),有資料稱該實驗還可能生成H2、CH4、CO等氣體,致使點燃乙烯氣體時火焰顏色明顯發(fā)生變化,呈現(xiàn)出H2、CO等氣體燃燒時特有的藍(lán)色,這也影響對乙烯性質(zhì)的認(rèn)識??傊炕怯绊懺搶嶒炠|(zhì)量和效果的主要問題。
  2 消除炭化的思路
  從上面分析不難看出,在實驗室制乙烯的實驗中主要存在兩個并行反應(yīng),一個是乙醇脫水生成乙烯,一個是乙醇炭化,這兩個反應(yīng)都需,要硫酸的存在。乙醇脫水生成乙烯是非氧化一還原反應(yīng),硫酸只起催化劑的作用。乙醇炭化是氧化一還原反應(yīng),硫酸主要是氧化劑。前者對硫酸濃度要求不是很嚴(yán)格,后者對硫酸濃度的要求卻是很嚴(yán)格的,因為只有達(dá)到一定濃度時硫酸才具有氧化性。如果適當(dāng)控制硫酸的濃度,就有可能做到在保證正常生成乙烯的前提下抑制乙醇炭化反應(yīng)的發(fā)生。
  3 消除炭化的方法
  從上面分析可以看出,控制硫酸濃度是消除炭化的關(guān)鍵??刂屏蛩釢舛瓤梢詮南旅鎯蓚€方面采取措施。中學(xué)生科技網(wǎng) http://m.lgmparts.com
  3.1調(diào)整乙醇和醋酸的量比
  在實驗室制乙烯的反應(yīng)中乙醇和硫酸的量比為體積比1:3,用這樣的混和液進(jìn)行反應(yīng)炭化很嚴(yán)重,經(jīng)常是反應(yīng)溫度未達(dá)176℃時就已經(jīng)開始炭化了,最后混和液中出現(xiàn)許多炭的顆粒。若將乙醇和硫酸的量比改為體積比1:2,硫酸被乙醇稀釋使?jié)舛冉档透嘁恍炕F(xiàn)象就有可能消除或減輕。實際情況也確實如此,當(dāng)用這樣的混和液進(jìn)行反應(yīng)時開始并不炭化,只是反應(yīng)在進(jìn)行了一個短時間后才出現(xiàn)炭化現(xiàn)象,比原實驗減輕了許多。
  3.2用化學(xué)反應(yīng)控制硫酸的濃度
  用改變乙醇和硫酸量比的方法并不能徹底消除炭化現(xiàn)象,這是因為在反應(yīng)過程中乙醇不斷被消耗,反應(yīng)生成的水也在加熱條件下不斷被蒸發(fā),琉酸的濃度不斷增大,當(dāng)硫酸的濃度增大到一定程度的時候,硫酸又具備了使乙醇發(fā)生炭化的條件,炭化現(xiàn)象就又發(fā)生了。由此可見硫酸濃度的增大是一個進(jìn)行性過程,單純依靠在反應(yīng)開始時改變乙醇和硫酸量比的方法是不能從始至終消除炭化的,必須增加一個消耗硫酸的反應(yīng),使硫酸和乙醇同步減少,這樣才有可能徹底消除炭化。這樣的反應(yīng)必須具備兩個條件:①反應(yīng)速度不能過快,若反應(yīng)速度過快會造成硫酸的過度消耗,影響生成乙烯的反應(yīng)正常進(jìn)行。②反應(yīng)生成物對乙烯的性質(zhì)無影響。經(jīng)多實驗發(fā)現(xiàn),用大理石和硫酸反應(yīng)可以達(dá)到此目的。常溫時大理石和硫酸反應(yīng)十分緩慢,加熱時反應(yīng)速度加快,但加快的幅度不是很大,基本上可以做到硫酸和乙醇同步減少,使硫酸的濃度保持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。實際情況也確實如此,當(dāng)用大理石代替碎瓷片進(jìn)行反應(yīng)時,(大理石的用量不能太少),從始至終都不發(fā)生炭化,生成乙烯的氣流也很乎穩(wěn)。由于原實驗中伴隨炭化還發(fā)生了其它一些副反應(yīng),隨著炭化現(xiàn)象的消除.這些副反應(yīng)帶來的不利影響也得到了有效控制,實驗質(zhì)量有明顯提高。

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