安师大化学教学论教案01化学教学实验研究选编-8乙烯、乙炔的制取和性质实验

实验八乙烯、乙炔的制取和性质实验一、实验目的1.掌握乙烯、乙炔的实验室制法和性质实验操作技能。2.研讨乙烯、乙炔的制法和性质实验的教学方法。二、实验用品圆底烧瓶(60mL)1只，试管(10×100mm)2支，平底烧瓶(250mL)1只，大试管(25×220mm)1支，温度计(200℃)1支，集气瓶(125mL)(附毛玻片)1只，酒精灯1盏，分液漏斗(125mL)1只，玻璃水槽1只。图8-1制取乙烯实验装置1.碎瓷片2.浓硫酸＋乙醇的混合液3.温度计图8-1制取乙烯实验装置1.碎瓷片2.浓硫酸＋乙醇的混合液3.温度计三、实验步骤(一)乙烯的制取和性质1.乙烯的制取取一只干燥、洁净的圆底烧瓶，配一装有量程为200℃温度计的双孔橡皮塞，另一孔作为气体导出口。在烧瓶内加入少许碎瓷片，注入10mL乙醇，然后将30mL浓硫酸慢慢地边振动边加入乙醇中。按照图8-1所示把仪器连接好，并检查这一装置是否漏气。然后用强火加热使混合液体温度迅速升到160℃，使用温火加热，使温度范围控制在160~170℃之间，当烧瓶内空气排尽后，用排水集气法收集乙烯气体。2.乙烯的性质乙烯的制取和性质实验是连续操作的，事先必须做好一切准备，充分利用乙烯气体。(1)将乙烯分别通入盛有2mL溴水、2mL经酸化过的0.05%高锰酸钾溶液的试管中，观察试管中溶液颜色变化的情况。(2)在导气管管口点燃已试纯的乙烯，观察乙烯燃烧时的火焰情况。图8-2制取乙炔的实验装置1.电石2.水(3)用排水法收集乙烯于125mL集气瓶中，移去导气管，停止加热。将集气瓶从水槽中图8-2制取乙炔的实验装置1.电石2.水(二)乙炔的制取和性质1.乙炔的制取图8-3制取乙炔的简易实验装置1.水2.电石3.脱脂棉取一只干燥、洁净的平底烧瓶(250mL)图8-3制取乙炔的简易实验装置1.水2.电石3.脱脂棉2.乙炔的性质(1)将乙炔通过盛有5mL0.5%溴水和5mL0.05%酸性高锰酸钾溶液的试管里，观察发生的现象。(2)用试管取2mL2%的硝酸银溶液，滴入过量的10%氨水(使生成的沉淀刚好消失)后，通入乙炔，观察发生的现象。(3)在导气管管口点燃已经试纯的乙炔，注意观察乙炔的火焰。图8-4乙烯的横口试管实验装置1.乙醇和浓硫酸混合液

2.溴水或高锰酸钾溶液3.乙烯焰四、实验改进图8-4乙烯的横口试管实验装置1.乙醇和浓硫酸混合液

2.溴水或高锰酸钾溶液3.乙烯焰1.乙炔的制取制取少量乙炔时，可在试管里放入少量的水，中间放一些脱脂棉，脱脂棉上面放几块电石，同时倾斜试管即可。如图8-3所示。2.乙烯的性质实验可采用横口试管法进行(如图8-4所示)。在试管中加入2mL乙醇，6mL浓硫酸和1粒沸石。在横口试管内放入少量溴水或酸性高锰酸钾溶液，用酒精灯加热片刻，试管中的液体成黑褐色，横口试管中的溶液开始褪色，此时可在横口试管口点火，管口的火焰随加热程度的变化而变化。加热时，必须注意，一旦反应过于激烈后马上撤火，否则试管里的液体便逸出，进入横口试管的液体里。图8-5乙炔的横口试管实验装置1.水2.包在有孔蜡纸中的电石3.高锰酸钾酸性溶液4.乙炔焰图8-5乙炔的横口试管实验装置1.水2.包在有孔蜡纸中的电石3.高锰酸钾酸性溶液4.乙炔焰图8-6乙烯与溴反应的喷泉实验装置1.水2.吸有液溴的滴管3.乙烯4.图8-6乙烯与溴反应的喷泉实验装置1.水2.吸有液溴的滴管3.乙烯在一只250mL的圆底烧瓶上装有尖嘴的长玻璃管和盛有液态溴的滴管双孔塞，然后在烧瓶里装满乙烯倒放在盛水的烧杯里(如图8-6所示)。实验时把滴管里的溴注入烧瓶里。乙烯跟溴发生加成反应，生成的1.2－二溴乙烷是液体，瓶内的压强减少，水就被吸入烧瓶里，形成喷泉。要使喷泉喷射有力和使注入的溴全部褪色，必须控制好溴的用量。250mL乙稀约需0.3mL(约6滴)液态溴。五、问题与研究1.乙烯的制取用乙醇与浓硫酸共热脱水来制备乙烯，其反应过程中先生成硫酸氢乙酯，在150℃以上硫酸氢乙酯开始分解而产生乙烯。100℃CH3CH2OH+H-O-SO2-OH======CH3CH2-O-SO2-OH+H2O＞150℃CH2CH2-O-SO2-OH→CH2=CH2↑+H2SO4 │ H2.乙烯的性质(1)乙烯与溴水作用CH2==CH2+Br2─→BrH2C-CH2Br(2)乙烯与高锰酸钾溶液作用H2SO45CH2==CH2+2MnO4-+2H2O+6H+──→5CH2-CH2+2Mn2+││(紫红色)OH OH(肉色、浓度小时，接近无色)当溶液的酸度不够时，MnO4-可能还原为二氧化锰褐色沉淀。3CH2=CH2+2MnO-4+4H2O──→3CH2-CH2+2OH-+2MnO2↓││OHOH(褐色)当高锰酸钾的浓度过大时，MnO-4被还原而生成的Mn2+又可能与过剩的MnO-4发生氧化还原反应而析出MnO2。3Mn2+＋2MnO-4+2H2O─→5MnO2↓+4H+(紫红色)(褐色)如果反应强烈，生成的乙二醇可进一步被氧化，导致碳一碳键的断裂，生成的羧酸或二氧化碳等。(3)乙烯与空气中的氧气氧化作用点燃CH2==CH2+3O2─→2CO2+2H2O3.乙炔的制取乙炔的实验室制法与工业制法相同，都是用电石(碳化钙)与水反应：CaC2+2H2O==Ca(OH)2+C2H2↑4.乙炔的性质(1)乙炔与溴水作用，发生加成反应。(2)乙炔与高锰酸钾溶液作用，是随条件的不同，生成不同的产物。在中性溶液中：2HC≡CH+4KMnO4+2H2O→2CH-CH+4KOH+4MnO2↓‖‖(紫色)OO(褐色)或3HC≡CH+10KMnO4+2H2O→10KOH+6CO2↑+10MnO2↓在酸性溶液中：5HC≡CH+8KMnO4+12H2SO4→5COOH+8MnSO4+4K2SO4+12H2O│COOH或HC≡CH+2KMnO4+3H2SO4→2MnSO4+K2SO4+2CO2↑+4H2O(3)乙炔的燃烧点燃2CH≡CH+5O2─→4CO2+2H2O(4)乙炔与银氨溶液作用HC≡CH+2[Ag(NH3)2]+→2NH4++2NH3+AgC≡CAg↓(白色)5.实验注意事项(1)在制取乙烯时，应注意以下5个问题：①要检查装置的气密性，以防加热时由于漏气而引起燃烧甚至发生爆炸。②配制酒精浓硫酸混合液时，应先加酒精再将浓硫酸缓缓地加入，并不断搅拌，不可先加浓硫酸再加酒精。③生成硫酸氢乙酯的反应是可逆的，反应混合物中会有乙醇的存在。当加热时，乙醇会与生成的乙烯一同逸出。在实验中为了尽可能使平衡向正反应方向移动以减少乙醇的逸出，通常是加入过量的硫酸，使浓硫酸与乙醇的体积比为3:1。④乙醇与浓硫酸的混合物在加热到130~140℃时，会生成乙醚。130~140℃C2H5OH+HOC2H5────→CH3CH2OCH2CH3+H2O因此，应集中加热，使反应物温度迅速从130℃升到170℃，以尽量减少乙醚的产生。同时，在升温到170℃以前所产生的气体不要收集。⑤沸石、碎瓷片、砂子或其它隋性固体是硫酸氢乙酯分解成乙烯的催化剂。因此，在反应器里加一些沸石等，不但可以防止反应混合物在受热时产生瀑沸现象，而且可以起催化作用。⑥浓硫酸既是脱水剂，又是氧化剂。在反应中它可使乙醇等有机物氧化最后生成碳、一氧化碳和二氧化碳(这时反应物变黑)而本身被还原为二氧化硫混杂在乙烯中。二氧化硫能使溴水或高锰酸钾溶液褪色。因此要通过氢氧化钠溶液或碱石灰再处理，可以除去其中的二氧化碳和二氧化硫，剩下的一氧化碳对乙烯的性质实验无多大妨碍。(2)制取乙炔时要用较大的碳化钙粒子，最好有蚕豆大小使它跟水的接触面积不要太大，防止反应太猛烈而产生大量泡沫，堵塞导管或从导管喷出。为了使反应缓慢地进行，常用饱和食盐水跟碳化钙反应。尽管碳化钙与水反应是固体与液体不加热的反应，但不能用启普发生器制取乙炔。(3)乙烯或乙炔跟空气的混合物在爆炸范围内遇火，会发生猛烈的爆炸(乙烯：3.0%~33.5%，乙炔：2.3%~82%)。为了安全起见，最好先做跟溴水和高锰酸钾溶液的实验，让发生器里的空气全部排出后，再在导气管点燃。点燃前仍应检查气体的纯度。(4)乙烯和乙炔加成反应实验所用的溴水和氧化反应所用的高锰酸钾溶液都不宜过浓，溴水用0.5%的较合适，高锰酸钾溶液可以用0.01~0.05%的，并先加几滴硫酸使高锰酸钾溶液酸化，以利氧化反应的进行。用量不宜过多，2~3mL就可以了，这样反应现象明显，还可以防止因气流过急而使混合液冲出试管。(5)乙炔本身是无色、无臭、无味的气体，但用电石与水反应生成的乙炔，往往常有强烈的刺激性臭味。这是由于电石中含有少量的硫化钙、磷化钙、砷化钙等杂质，它们与水反应生成对应的氢化物H2S、PH3、AsH3混在乙炔中之故。这些气体产生，既有恶臭又有毒，要防止逸散在实验室里。实验完毕，最好在通风橱内或室外拆御仪器。6.用浓硫酸使乙醇脱水制取乙烯的实验过程中，为什么有时会有黑色的物质产生？黑色物质是什么？如何防止？利用浓硫酸除了作催化剂外，还利用了它的什么性质来促进反应的进行。7.乙炔比乙烯更不饱和，为什么它们使溴水和高锰酸钾溶液褪色的速度反而是乙炔比乙烯慢？8.通过实验探究，分别设计一套乙烯、乙炔的制取和性质实验微型装置。六、实践活动[想一想]1.制取乙烯有哪几种方法，最简便的方法是什么？[做一做]1.请分别设计出乙烯、乙炔的制取和性质实验微型装置