乙烯实验室制法的改进

.创新.实验园地 )乙烯实验室制法的改进沈明祥(临安中学，浙江临安311300)摘要:通过对比现行高中化学各版本中的乙烯实验室制法,改进该实验装置,提高乙烯的产率。关键词:乙烯实验室制法;中学化学实验教学文章编号: 1005 - 6629(2011)12- 0043-00中图分类号: G633.8文献标识码: C1高中化学各版本 教材的实验装置及其不足用。醇在400 C ~800 C下，直接加热可以脱水生成烯虽经改进,以上实验装置仍存在一些共性问题:烃。在浓硫酸、Al203等催化下可降低反应所需的温度。反 应物完全混合使气体发生不受控制,乙烯的验纯及乙醇在浓硫酸作用下的脱水反应机理为:性质检验只能在有限的时间内完成,不利于学生观察①CH,CH2OH+H2S0,-CHzCH2OH2+HSO4~实验现象,教师也无暇分步讲解;除石棉绒经再生后可重复利用外,含大量碳杂质的浓硫酸与已吸水变质的②CH,CH20H,=CH,CH2+H2OP203都不能重复利用。③H-CH2- CH2=CH2=CH2+H"2制备乙烯实验装置 的改进乙醇通过生成详盐而产生碳正离子,碳正离子不中学化学实验中与此类似的反应有单质铜与浓硫稳定很快从相邻碳原子上消去质子形成烯烃。乙醇通酸的反应。Cu与浓硫酸混合加热时,溶液变黑色,与中过Al203脱水生成乙烯的反应,是按照路易斯酸碱的互学阶段理想的反应现象并不相符合;但先将浓硫酸加相作用方式进行的,带有空轨道的铝原子起着酸的作热至沸腾,然后插入铜丝,铜丝与热的浓硫酸剧烈反应,生成白色沉淀(CuSO4固体)而溶液仍保持澄清。笔者受此启发,考虑到170 C的浓硫酸是乙醇分子内脱水的最佳催化状态,如果将浓硫酸先升温到170 C再加乙醇,乙醇人乙醇，可减少许多的副反应。沸石石棉绒F P05改进后的乙烯发生装置如图4-I所示。无水乙醇r力证水夹中止水夹1图1图2图3三蛇形回流原人教版"、新人教版2、鲁科版凹、苏教版4《实饱和NaOHI和NgOH验化学》中乙醇与浓硫酸混合加热制乙烯的发生装置都如图1所示。浓硫酸的催化效果较好,且能起到吸收碎瓷片一浓硫酸号燕馏水生成的水,促使第2步慢反应向正方向移动。但乙醇与浓硫酸混合加热时,能发生副反应,生成碳单质、CO2、CH、乙醚等多种杂质,致使乙烯的产率降低。I.乙烯制备装置II. 气体除杂装置W. 气体体积测量装置2004苏教版I5《有机化学基础》教材中,是采用A4石棉绒(含硅酸铝纤维)为催化剂,实验装置如图2所如图4搭建装置并检验气密性。先向100mL三示，解决了炭化和部分副反应的问题。但实验表明，乙颈烧瓶内加入2~3小块碎瓷片,再加入15 mL浓硫酸,醇在升至约360 C的过程中大量挥发,且石棉绒催化关闭止水夹中国煤化工170 C后间歇受效果远逊于活性A1203。2009苏教版I6《有机化学基础》热维持温度YHC N M H G段无要求不便拓改用P2O3为催化剂,实验装置如图3所示，催化效果展),通过恒压分液漏斗逐滴加入5 mL无水乙醇。乙较好,但中学化学实验室并不常备有P20s 可供随时取醇与浓硫酸接触发生反应，有少许飞溅现象,从图4-I1化学哲笔数强11年第12期.43.●探究.(实验园地)铝阳极氧化实验的反思与创新陆燕海(德清高级中学，浙江湖州313200)摘要:对教材中铝阳极氧化实验方案提出了质疑,并从实验温度、硫酸浓度、铝的形状、染色剂种类等影响因素角度进行了实证分析与探究,找到了一种更理想的能替代茜素的实验用染色剂.提出了实验创新方案。关键词:铝的阳极氧化;中学化学实验教学文章编号: 1005 - 6629(2011)12 - 0044- 03中图分类号: G633.8文献标识码: C问题提出干净。出于强化学生对现代金属表面处理技术工艺的认(2)如图4 -2(即图1)所示准备好电解装置。固识与体验的考量,教材编著者在苏教版《化学与技术》定好电极的位置,使阳极与碳棒阴极间距离约2 cm,迅(选修)教材"第67页的“活动与探究"中特意设置速将铝片浸人溶液，浸人部分约为全片的2/3,通电约了铝的阳极氧化的模拟实验。为便于行文及探讨,教材25 min。方案摘述如F:铝片准备下列试剂、仪器和其他实验用品: 2片铝(12-铝片cmx2cm)、碳棒、16%氢氧化钠溶液、20%硫酸、1%氨水、茜素溶液(或红墨水)、大烧杯(或玻璃槽)、直- 20%硫酸流电源(16V)、导线、滑动变阻器、电键。(1)把铝片浸人热的16 %氢氧化钠溶液半分钟日1 铝阳极氧化实验装置示意圍左右,洗去油污,去除表面的氧化膜。取出后用水冲洗(3)断开电路,取出铝片。用1 %氨水中和表面的中观察产生的气泡基本平稳。至5 mL无水乙醇滴加完催化剂15 mL浓硫酸15mL 浓硫酸2gP2O, [ 4g石棉绒毕,浓硫酸呈淡黄色,无明显固体悬浮物。当观察到图乙烯体积1413 mL839 mL118mL| 375 mL4-II广口瓶中的气泡产生速率明显减小时,关闭止水夹72.6 %43.1%57.4%19.3%2,打开止水夹1,撤去酒精灯。冷却到室温后,关闭止注:已考虑到室温、大气压对气体体积的影响,将收集水夹1,浓硫酸安全存放于三颈烧瓶中,便于移至下一到的气体体积折合成标准状况下气体体积。改进后的实验,能减少浓硫酸炭化乙醇和抑制乙个教学班使用。对本实验,乙烯产率的高低是评判实验设计优劣醇分子间脱水等副反应的发生,提高了乙烯的产率。的标准之一。采用如图4-I的装置。产生的气体经过量参考文献: .饱和NaOH溶液洗涤后通人图4-I1排压2000 mL聚四氟乙烯广口瓶中的蒸馏水,最终调节广口瓶内液面与水[1]武永兴、胡美玲等.全日制普通高級中学教科书(必修加选修)槽中液面齐平。用500mL量筒测量水槽中蒸馏水的体化学第二册.第1版[M],北京:人民教育出版社, 2003: 122.[2]宋心琦.化学.有机化学基础.(选修5)[M].北京:人民教育出积。版社, 2004: 45.用该简易装置测得的蒸馏水总体积,视为乙烯的3王磊、陈光巨.化学.有机化学基础(选修)M] .济南:山东大致体积(残留在装置及导管中的Z烯可视为与装置中科学技术出版社, 2005: 50.原有的空气相抵充;少量CO、CH4等不与碱液反应的[4]王祖浩.化学.实验化学.选修教材第2版[M].南京:江苏杂质气体受条件所限,未能除去)。笔者就改进实验与教育出版社2009。 27[5]王祖中国煤化工:材M.第1版南京:各原实验的效果作出比较,如下表所示:江苏教育出MYHCNMHG装置4装置1装置3装置2[6]玉祖浩.化学.有机化学基础.选修教材(M].第3版.南京:乙醇的体积5mL5 ml5 mL江苏教育出版社, 2009: 69.化学教学2011 年第12期.