东京化学教育协会实验介绍_乙烯论文

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第一组 乙烯的实验室制法

方法一:氧化铝(催化剂用)催化乙醇分解法

发表者:筑波大学附中 妻木贵雄

前言:乙醇脱水制取乙烯的反应,通常采用浓硫酸做催化剂。“浓硫酸法”存在如下问题:

(1)学生实验中,为防止危险的发生,应尽量避免使用浓硫酸。

(2)实验中,生成乙烯的同时,有SO[,2]同时产生。而SO[,2] 能发生与乙烯相类似的反应(如使高锰酸钾溶液、溴水退色)。

因此,我过去经常用P[,2]O[,5]代替浓硫酸进行实验。不过,“P[,2]O[,5]法”也有如下一些问题:

从开始实验到收集乙烯气体所需时间太长,不容易把握开始收集气体的时机。

P[,2]O[,5]是一种强吸水剂,用起来也很麻烦。

用氧化铝(催化剂用)催化乙醇脱水的方法,可以有效地避免上述麻烦。具体操作如下:

在15×150的试管中, 用玻璃棒塞入一团脱脂棉(塞至试管底部)并尽量捣实。接着向试管中加入2mL无水乙醇,转动试管, 使乙醇尽量多的浸入脱脂棉中,把多余部分倾出(沾在试管壁上的乙醇对实验没有影响)。

如图1所示,把试管固定在铁架台上, 用药匙向试管的中央部位加入约0.5g氧化铝,塞好带导管的塞子。

在水槽中加水,并将5支15×150试管及与之配套的塞子放入水槽中,做好排水法收集气体的准备。

加热放有催化剂的部分(加热过程中,催化剂会稍稍变黑),收集产生的气体。当气流弱小时,可在催化剂和棉球的中间部分微热片刻,以促进乙醇的挥发(整个过程中,主要是对催化剂的加热)。舍弃最初的约一试管气体,然后收集5试管气体。收集结束,先取出导气管, 再熄灭酒精灯。

可以用收集的乙烯气体验证乙烯的物理性质和化学性质(如点燃、加入溴水或酸性高锰酸钾溶液振荡等)。

根据实际操作经验,用2mL乙醇可以制得5~8试管的乙烯气体。

方法二:用沸石催化乙醇分解

发表者:东京都立城东高中 土屋 辙

以沸石替代氧化铝做催化剂,操作基本同方法一(根据学生实验的体会,催化剂最好用铝箔包裹成筒状置入试管中部)。用2mL 无水乙醇可以制得20×200的试管4~9管的乙烯气体。

方法三:用碎瓷片催化乙醇分解

发表者:神奈川县立舞冈高中 伊福龙哉

以碎瓷片替代氧化铝做催化剂,操作基本同方法一(催化剂用量要多一些,加热时火力要适当大些)。用2mL无水乙醇可以制得20×200的试管4管左右乙烯气体。

与“氧化铝法”比较,此法所用碎瓷片较容易得到。

其他方法:用无水硫酸铜催化也可以制得乙烯,但产率较低,且所得气体中混有会干扰乙烯性质的二氧化硫。

附:关于乙烯生成催化反应机理的推测(伊福龙哉)

分析认为,无论以何种物质为催化剂,催化剂都不是单纯起吸水的作用,而是经历了生成氢氧化物(中间产物)的过程。

用氧化铝时,生成的AL(OH)[,3]在高温下又发生分解,变为有催化作用的氧化铝:

沸石、碎瓷片等物质中都含有Na,Ca,K,Al等, 这些元素的氢氧化物都可以在高温下生成其氧化物,故沸石和碎瓷片均可作为此反应的催化剂。

第二组 金属钠的还原性

(石井 信也)

目标:众所周知,金属钠是一种极强的还原剂,本实验用一些常见的氧化物与金属钠反应,验证金属钠的这一性质。

方法:

1.钠与水的反应(略)。

2.金属钠与二氧化碳的反应:如图2所示, 将绿豆粒大小的钠放在干燥试管的底部,用强火加热。同时缓缓通入二氧化碳气体,一会儿可见钠发火燃烧起来。被还原出的碳呈黑色残留在试管中。

3.碳酸钙与钠的反应:将碳酸钙粉未与钠的小颗粒混合在试管中加热即可见有黑色的碳的颗粒产生。(碳酸钙可用含有碳酸钙的粉笔末代替。若觉得用试管加热不安全,可以在石棉网上进行实验。)

4.钠置换铜的反应:

(1)将氧化铜与钠的小颗粒混合在试管中加热, 会发生猛烈的反应,有时会使试管变形或出现裂痕。把反应后的试管冷却后敲碎,可以观察到实验产生的铜。通过验证可见,产生的铜具有很好的导电性。

(2)先把晶体硫酸铜置于试管中加热至无水, 冷却后与钠的小颗粒混合加热,可观察到与氧化铜同样的现象。

5.钠与氯化锌的反应:用以上同样的方法,可得金属锌的颗粒,把所得锌的颗粒置于盐酸中,可见其与盐酸反应生成氢气。

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