摘要 现行大多数化学教材[1][2][3]介绍乙烯的制备方法,通常用95%乙醇为原料,浓硫酸做脱水剂,并加热到160℃-180℃而制得的。这种方法存在以下几方面缺点:(1)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;(2)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]);(3)实验效果不够理想,如果加热温度超过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;(4)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;(5)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[5]。 为了克服这些缺点,笔者尝试了用无水乙醇为原料,以P2O5做脱水剂进行乙烯制备的试验。 1、实验原理 主反应:
副反应:
2、实验装置
3、实验结果与讨论 3.1无水乙醇和五氧化二磷反应制备乙烯的实验结果(见表1)。当无水乙醇与P2O5之间符合适当比例时,只要加热到80℃即开始产生乙烯,若反应温度高于90℃反应将更加剧烈。该方法具有如下优点:(1)反应温度较宽,只要80℃以上,并且没有炭化现象;(2)副反应少,产生的乙烯的纯度高(不含乙醚、SO2、CO2等气体),产率较高(一般产率达60%-72%);(3)性质实验效果明显,无SO2干扰,产生的乙烯气量大,水溶液无倒流现象;(4)反应过程中无难闻气味气体生成,无污染,附着物少,易于清洗;(5)性质实验时,反应时间短,从加热反应混合物到结束性质实验,一般只需2min左右。 表1乙醇和五氧化二磷反应制备乙烯的实验结果*
*反应温度均为80℃-140℃;**气体用排水集气法收集,收集的气体体积在20℃时测定。 3.2 从实验结果来看,nC2H5OH∶nP2O5=1.1∶1.2 乙烯的产率都较高,{zg}可达72%左右,效果良好。实验室可采用无水乙醇和五氧化二磷制备的乙烯进行性质实验,实验中药品用量少,一般只需无水乙醇2mL左右,P2O5 2g-3g。 3.3 值得注意的是:(1)P2O5极易吸水,操作时动作要迅速;(2)P2O5与C2H5OH的物质的量之比不能大于2∶1,否则乙烯产率偏低,副产物磷酸氢乙酯会附着于瓶壁上,增加仪器清洗难度;(3)做乙烯性质实验时,可用95%的乙醇代替无水乙醇。通过试验,用无水乙醇和五氧化二磷来制备乙烯气体可取得良好效果。 参考文献 [1]东北师范大学等.有机化学.(第二版,上),北京:高等教育出版社,1986:75 [2]曾昭琼.有机化学实验.(第二版),北京:高等教育出版社,1987:181 [3]人民教育出版社化学室.高中化学(必修).(第二版,第二册),北京:人民教育出版社,2001:125-126 [4]秦丙昌等.乙烯制备实验的研究和改进.化学教育,2001,1 [5]陈章福.制乙烯气体时加生石灰的研究.化学教学,2000,1 (本文作者:袁加程卢卫平,原文名:《乙醇脱水制乙烯》) |