对乙醇脱水制乙烯实验的新研究

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1、对乙醇脱水制乙烯实验的新研究中学化学实验室中常用浓硫酸作为乙醇脱水制取乙烯的催化剂、脱水剂，但是实验屮存在很多的弊端，如：炭化现象严重影响观察，反应所需耍的时间长，制取的乙烯纯度不高等。苏教版全国高中化学新教材《有机化学基础》（选修）P69页，关于乙醇脱水制取乙烯的实验屮，没有采用传统的方法即以浓硫酸作为催化剂，而是选用石棉绒作为催化剂制取乙烯［1］。教材中釆用试管作为反应仪器，将乙醇和石棉绒加入其中用酒精灯进行加热，并用水进行洗气来制取乙烯（见下图）。附图新教材中乙醇脱水制乙烯实验的装直右棉绒能否作为制取乙烯的催化剂，还需要从其反应机理来看。乙醇脱水反应是按照&机理进行的，具体过程如下:在

2、酸的作用下，乙醇分子上不容易离去的基团——一0转变成易离去的棊团，C—0键断裂脱水形成C,C的邻位碳原子上失去一个质子，一对电子转移过來中和正电荷形成双键。从反应机理上看，工成C的一步是整个反应的速控步骤，还表明醇的脱水反应是一个可逆反应。因此可以通过控制H+的浓度即用较浓的酸来使反应向右进行，可以选用浓硫酸或五氧化二磷作为催化剂和脱水剂。另外，醇在350-400°C在氧化铝或者硅酸盐表而上脱水，也可形成双键［2］。如：CHOHAIO400VCH二CH】石棉属于硅酸盐类矿物，化学成份是MgsESi.O.o］［0H］8,含有氧化镁、铝、钾、铁、硅等成分［3］。因此从理论上看石棉绒可以作为乙醇脱

3、水制収乙烯的催化剂，那么它在实际操作屮能否有良好的催化效杲?与浓硫酸、五氧化二磷在实验室屮的催化效果有什么不同?笔者对此进行了一系列的对比实验。1实验内容1.1催化剂的选择采用浓硫酸作催化剂；采用石棉绒作为催化剂，分别采用角闪石石棉和蛇纹石石棉；采用五氧化二磷作催化剂；采用浓硫酸和右棉绒作为混合催化剂；釆川五氧化二磷和右棉绒作为混合催化剂。1.2实验装置1.3实验中乙醇的具体用量及催化剂用量乙醇的用呈和催化剂用蚩表催化剂①浓硫酸②石棉绒（闪石）③PQ④浓硫酸石棉纸⑤PO石棉绒乙醇川世2mL4mL4inL2mL4niL催化剂用量2ni0.2g2.0g2mL（浓硫腰）0.25g（石棉绒）2g（P

4、2O5）0.25或石棉绒）1・4说明实验采用具支试管作为反应容器。为了使实验结果具冇明显的对比性，实验中检验乙烯的酸性高镒酸钾采用相同的配制：在试管屮加入3滴0.01mol/L的高镭酸钾稀释至5mL,再加入3滴1:1的盐酸，混合均匀。山于实验小浓硫酸、五氧化二磷及产生的杂质都具有酸性，因此选用KOH溶液洗气，消除杂质对检验乙烯的影响。另外，由于热的乙醇也能够使高猛酸钾褪色，为了保证实验屮蒸发岀的乙醉对实验结果没有影响，加做了一个空白实验，即不加入任何的催化剂采川和上述装置相同的装置进行加热，将乙醇蒸发经过盛有K0II溶液的洗气瓶，通入酸性高镭酸钾溶液屮，发现高猛酸钾未褪色。说叨在实验屮乙醇没

5、有对结果造成影响。另外口然界中的石棉有两种，角闪石石棉和蛇纹石石棉，上述实验中的是角闪石石棉。为了准确，笔者将蛇纹石石棉也作为催化剂进行了部分对照实验。2实验现象催化剂①浓硫酸②石棉绒（闪石）③PQ④浓硫酸石棉绒⑤PO石棉绒KMhO4（W）褪色悄况褪色几乎不谜色褪色褪色褪色产生气体的时间加热到45$加热到50$加热到35s加热到47s加热到38s反应淋度170*C180C82C1701087C气体气流多很少多较多较多反应液炭化悄况严重无炭化无炭化严重无炭化1.1浓硫酸作为催化剂加热到40s左右时温度迅速上升到170°C,即有大量的气泡冒出，酸性高鎰酸钾溶液褪色，褪色情况较好。在反应开始后不久

6、即开始出现炭化现象，到反应结朿时溶液的炭化现象非常严重，几乎变成浓黑色。口反应完毕后试管中酸性残留气体非常多，试管难以洗涤。1.2石棉绒（角闪石）作催化剂加热开始时温度升高，有少许气泡冒出，当温度上升到78°C时乙醇开始大量地蒸发,加热到50s左右时有很少量的气泡冒出，温度开始上升，但是酸性高镭酸钾几乎不褪色,褪色情况明显不如前者好，且当温度过高时，石棉绒会变焦。笔者试做的儿次蛇纹石石棉的反应现象述不如角闪石石棉。2.3五氧化二磷作催化剂将五氧化二磷加入到盛有乙醇的试管屮即有大量的白雾产生，加热后温度开始迅速上升，有少许气泡冒出，当加热到82°C时即有大量的气泡冒出，反应进行到35s时酸性高

7、镒酸钾褪色，褪色情况相对最好。2.4浓硫酸和石棉绒共同作为催化剂反应现彖同1中相似，但是局部炭化现彖比较严巫，且右棉绒会阻止部分乙烯气体的逸出，因此酸性高猛酸钾的褪色时间及褪色情况不如lo2.5五氧化二磷和石棉绒共同作催化剂反应现象同3,加热到87°C左右时会有大量的气体产生，石棉绒也会阻止乙烯气体的逸出，因此高镒酸钾的褪色情况及时间不如3。3结果分析3.1石棉绒作催化剂石棉绒作为乙醇脱水制乙烯的催化剂在以前