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五氧化二磷催化乙醇脱水反应制乙烯实验的改进

2021-01-22程素芳王慧

化学教学 2021年10期

程素芳 王慧

摘要: 分析现行高中化学教材中已有的乙烯制备实验,从试剂选择、反应条件确定、装置选用三个层面对实验进行优化改进。改进后的实验减小了反应物用量,加快了化学反应速率,提高了乙烯产率,简化了实验操作过程。实验改进通过学生实验予以实施,学生的参与度高,有利于培养学生的综合素质。

关键词: 五氧化二磷; 乙醇; 乙烯; 实验改进

文章编号: 1005-6629(2021)10-0068-03

中图分类号: G633.8

文献标识码: B

1  问题的提出

“乙烯的制备及其相应性质实验的现象”是高中化学必修课程核心内容之一,是高中学生学习的重点知识,而这离不开乙烯的实验室制备。

高中化学教材《有机化学基础(选择性必修3)》人教版、鲁科版均为: 在圆底烧瓶中加入乙醇和浓硫酸(体积比约为1∶3)混合液20mL,温度维持在170℃左右制备乙烯并进行相应的性质实验,实验装置如图1所示[1]。该方案用浓硫酸作催化剂,用酒精灯直接加热,温度达到140℃时会伴有副反应发生;温度高于180℃时乙醇碳化现象严重,会有SO2、 CO2等杂质气体生成,需用10%氢氧化钠溶液处理生成的气体。因此加热过程温度难以控制,实验完成耗时较长,试剂用量较大。

《有机化学基础(选修5)》苏教版则为: 在试管中加入2g P2O5并注入4mL 95%的乙醇,用酒精灯直接加热制备乙烯,实验装置如图2所示[2]。该方案用P2O5作催化剂,在装有P2O5的试管中加入95%的乙醇。实验过程会有“吱吱”的响声,大量白雾产生,伴有放热现象,测得溶液温度可达94℃。不足之处是: 乙醇脱水反应速率太快,通常很难将生成的乙烯捕捉,产生的乙烯气体在橡胶塞塞上之前已经逸出,导致乙烯性质实验难以进行。……

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