袁颖

摘要：乙烯的实验室制法是中学化学中的一个重要实验，从探究式学习的角度，用对照实验分析并解决了乙醇和浓硫酸的最佳体积配比为1∶3，反应温度控制在160～180℃为宜等问题。并以此为例阐述了探究式学习过程中的基本思路与实施方法。

关键词：条件探究优化；乙烯的实验室制备；生石灰；装置改进

实验室一般是在加热条件下，用浓硫酸使乙醇脱水制取乙烯。其中浓硫酸起脱水剂和催化剂作用。在约140℃时，乙醇脱水生成乙醚C2H5OC2H5；在约170℃时，生成乙烯。

这是在有机化学反应中，反应物相同，反应条件不同而生成物不同的典型例子之一。检查装置气密性后，先在烧瓶中加入10毫升乙醇，然后分批缓缓加入浓硫酸共约30毫升。在乙醇中加入浓硫酸时，由于发生化学作用而放出大量热，要冷却后再继续加浓硫酸，防止乙醇大量气化。再向烧瓶里加入几片碎瓷片。为了控制混合液受热温度在170℃左右，须把温度计的水银球进入混合液中。加热时，要使混合液的温度迅速越过140℃温度区，这样，可以减少副产物乙醚的生成。混合液的温度达到170℃时，即有乙烯产生。乙烯难熔于水，应该用排水法收集。按教材要求该实验中加热混合液到做完性质演示实验，一般需要十至二十分钟左右时间。且点火燃烧时，实验现象不理想。我经多次查资料、实验后，将该实验作如下探究优化，获得很好的效果，先介绍如下：

一、从反应原理考虑反应条件优化

乙烯气体的制备原理：

CH3CH2-OH+H2SO4（浓）CH3CH2OSO2O（（硫酸氢乙酯）+H2O（1）

CHSCH2OSO2OHCH2=CH2↑+H2SO4（170℃）（2）

根据反应（1），为了有利于硫酸氢乙酯的生成，将乙醇和浓硫酸的混合液加热到80至90℃左右后，投入生石灰（以小颗粒好）。加入生石灰、乙醇、浓硫酸的，量分别为：5克、10ml、20ml为宜。

加生石灰有以下四个作用：

1、有利于硫酸氢乙酯的生成：

反应（1）为可逆反应，加入生石灰吸收生成物中的水有利于向生成硫酸氢乙酯的方向进行。虽然生石灰也与反应物中的浓硫酸反应，但是反应很慢且量少。故在反应体系中生石灰与水反应（吸水）起主导作用。

2、使反应体体系温度迅速升高：

当生石灰加入后，CaO与反应体系中原有的水和生成的水迅速反应，放出大量的热，使整个反应体系的温度由80至90℃左右迅速上升到乙烯气体的生成温度170℃，大大缩短了反应时间。

其反应：CaO+H2O===Ca（OH）2+热量

3、有利于CH3CH2OSO2OH的分解和乙烯的生成：

反应（2）属消去反应，与卤代烃消去卤化氢相似。高温和强碱性试剂CaO与Ca（OH）2的存在，都有利于CH3CH2OSO2OH的分解和CH2=CH2气体的生成。

4、减少了浓硫酸的氧化作用

在反应中加入CaO和生成的Ca（OH）2与体系中的硫酸反应，使硫酸的量相对减少。从而减少了乙烯氣体中副产物SO2、CO2、H2O等气体的含量。

二、装置上的改进：实验室装置如下

1、在反应装置（由A+C组成）上，将从烧瓶口引出的玻璃导管由细改粗并加长了。一般以内径为1.2～1.4cm、长约50cm左右为宜。是因乙烯气体气体中混有液态的乙醇、水等，若玻璃管太细，常阻塞管道，使气流不畅，造成乙烯气体点火燃烧时不连续。加粗后就避免了这一现象的发生。加高是乙醇和水等蒸汽更好的冷凝回流，同时使密度较大的气体，如SO2、CO2等不易过去，从而减少了乙烯气体中乙醇、水、SO2、CO2等气体的含量，从而达到好的演示效果。

2、在反应装置（由A+B+C组成）上，要获得较纯净的乙烯，也可以把由烧瓶出来的气体先经过10NaOH溶液洗气除去SO2、CO2等，然后再收集。从而双重达到较好的演示效果。

三、改进后的优点

1、大大节约了时间。改进前，从加热混合液开始计时，到做完性质实验的全过程一般需十至二十分钟左右的时间。改进后，只需三至五分钟时间即可完成上述过程。

2、演示效果好。当加入CaO后，反应体系温度迅速升高，瞬间即达到乙烯气体的生成温度，随即将导管通入酸性高锰酸钾或溴水中，溶液颜色立刻消失；点火燃烧时，产生明亮的火焰，并清楚地看到有黑烟。火焰长，持续时间长。

3、节约了药品。改乙醇与浓硫酸的体积比1：3为1：2，一是降低了成本；二是减少了浓硫酸用量后，既可缩短加热时间，又降低了因硫酸过量而引起的氧化作用。

四、几点注意

1、烧瓶、导气管等仪器，要加入药品之前先检验其气密性，气密性合格的仪器才能使用。2、实验中所用的药品之一浓硫酸，其作用是无水酒精分解的催化剂和脱水剂。为了保证有足够的脱水性，硫酸要98浓硫酸，酒精要用无水酒精。3、烧瓶的耐热性差，直接接触火焰时易炸裂。一但烧瓶炸裂，无水酒精和浓硫酸溢漏的不良后果是十分严重的。因此，烧瓶必须垫石棉网，以防烧瓶炸裂。4、在无水酒精和浓硫酸的混合物中生成乙烯气体的适宜温度是170℃左右。实验中通过使无水酒精和浓硫酸混合物的温度迅速上升到并稳定于170℃左右。5、温度计要选择量程在200℃～300℃之间的为宜。温度计的感温泡要置于反应物的中央位置，因为需要测量的是反应物（混合液）的温度。6、收集乙烯的集气瓶，盖好毛玻璃片后倒放在实验桌上。7、实验结束时，要先将导气管从水中取出，再熄灭酒精灯。反之，会导致水被倒吸。8、实验后，应待烧瓶里的残粥状黑色混合物以及温度计冷却后再清洗。

参考文献：

[1]人教版高二化学第五章第三节（必修加选修）

[2]高等学校教材《有机化学实验》（第二版）

[3]谭宗俊.用简易启普发生器制备乙炔的实验研究[J].《化学教学》.2013.7-8.15.

[4]谭宗俊，唐松林.乙炔制备实验改进的理论浅析[J].《化学教学》.2012.6.