乙烯制取与性质实验的思考与创新

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1、乙烯制取与性质实验的思考与创新【摘要】：微型化学实验因绿色化学而诞生，随绿色化学而发展。学生通过简单的微型实验，充分发挥自主能力和创新能力，培养了逻辑思维、创新思维，又大大地激发了学生进行化学实验的兴趣。传统的乙烯制备与性质实验装置，存在操作时时间长，药品用量大，污染大，不易实现等缺点，使得教师和学生在操作时受到约束，影响学生的学习、智力、能力的发展，不利于中学有机化学的教学。本人针对上述缺点对乙烯制备与性质实验，进行改进。【关键词】： 乙烯制备性质微型化 绿色化一选题背景中学化学有机化学部分的乙烯实验,是中学化学教学大纲要求必做的演示实验和学生实验。现行高中课本

2、第二册规定,通过演示实验和学生实验使学生掌握乙烯的制法和乙烯的性质。性质实验的具体要求是:1.把乙烯通入盛溴水的试管里,观察溴水到红棕色很快消失,说明乙烯有加成反应。2.把乙烯通入盛有酸性高锰酸钾溶液的试管里,观察到溶液紫色的很快褪去,说明乙烯能发生氧化反应。3.点燃乙烯,有明亮的火焰,同时有烟,也说明乙烯能发生氧化反应。二问题提出课本上讲的实验室制乙烯的方法是用浓硫酸与无水乙醇的混合物加热至170℃制得乙烯，首先，由于该反应温度不同，药品用量不同，产物也会不同，因此在实验时应严格控制药品的用量和反应混合液的温度，其次，该实验中使用了浓硫酸也具有一定的危险性，现具

3、体分析如下：①浓硫酸的作用是催化剂和脱水剂，为了防止因酯的生成而不利于乙烯的生成，浓硫酸要过量，它的体积一般应是无水酒精的三倍。②温度计的水银球要插入混合溶液里，加热时迅速升温到170℃，以防止在140℃以下酒精的大量挥发和在140℃～160℃之间生成副产物乙醚，并要严格控制反应温度在170℃左右，不能超过180℃，否则会因温度过高，导致浓硫酸使酒精迅速脱水炭化，并且将生成的碳氧化，产生大量的二氧化碳、同时浓硫酸被还原成二氧化硫气体，不利于乙烯的生成。③液体混合时要将浓硫酸缓缓倒入酒精里，并不断的摇动烧瓶，切不可颠倒混合顺序，否则会因浓硫酸与酒精混合时放出大量的热

4、使液体飞溅，产生危险。④反应是液体与液体共热制气体，加热时极有可能出现液体暴沸，为了避免这种现象往往向混合液体中加入碎瓷片。以上可以看出这种制法存在以下缺点：①浓硫酸作催化剂，具有一定的危险性。②产生乙烯的温度范围较窄，只能在160℃-180℃之间，难以控制，若反应温度高于180℃即发生炭化；③副反应多，产生的乙烯的纯度较低(含乙醇、乙醚、SO2、CO2、H2O等气体)，产率较低(约48%)④实验过程中产生了大量的有污染的物质如二氧化硫、乙醚等，如果不处理，则会污染空气，要处理则使用的仪器较多，对装置气密性的检验增加了难度，不易操作。⑤实验效果不够理想，如果加热温

5、度超过180℃，浓H2SO4氧化有机物而产生SO2干扰乙烯的性质，后期SO2、CO2致火焰小，不明亮，看不到明显的黑烟，并且气量不稳定，可能导致试管内液体倒流；⑥反应过程中产生的SO2等气体发出难闻气味，并污染空气，同时炭化的碳渣附着于瓶壁，难于清洗；⑦性质实验时，反应时间长，一般从加热混合物到性质实验做完，需要13min左右。⑧从课本内容的设置来看，并没有要渗透这个反应产物的多样性，对于乙醇分子间脱水生成乙醚已作为选学的内容，不做要求，而乙醇与浓硫酸的酯化反应也没做介绍，只讲述了乙醇在浓硫酸催化作用下分子内脱水生成乙烯，这就给学生对乙烯的制法的进一步理解、分析造

6、成了知识上的障碍，那么在实验室里有没有更好的方法制取乙烯呢？三实验的改进（一）实验微型化、绿色化的理论基础3总的指导思想：以微型化学实验、绿色化学的核心理念为指导，以尽可能少的化学药品(一般为常规用量的1/10及以下)来获得所需的实验信息，努力实现化学实验低成本、简约化、安全、可控、操作方便，使学生人人皆有动手实验的机会，达到常规实验教学的目标，进一步提高实验教学的效率与效益，圆满地完成教学任务。(二)探讨与研究　　针对乙烯制取实验中存在的问题，我们作了一些有关反应机理的探究，从反应机理分析可知：浓硫酸的催化作用主要表现在提供质子（H＋），而质子的提供物有很多，具

7、有较强酸性的物质基本上都可担当此任，如五氧化二磷甚至比浓硫酸的脱水性还要强。因此我根据以上研究思路进行了替代物的寻找工作。通过许多次实验探索，发现用五氧化二磷比用浓硫酸更具有意想不到的效果。（三）微型化的理论基础实验的微型化最主要体现在减量上。现在，我们用乙醇与五氧化二磷来计算，对比实验如下表：V(C2H5OH)1mL2mL3mLm(五氧化二磷)2g2g2gV(C2H4)240mL410mL600mLt（时间）1.2分钟2分钟3分钟从实验可知，当我们取体积为2mL的乙醇时，足以能完成教科书上所有的性质实验。（四）实验装置图说明装置 教科书实验绿色微型实验 实验装置

8、图（如图1