乙烯的制取和性质

目的：认识乙烯的实验室制法和性质。
     用品：蒸馏烧瓶、分液漏斗、双孔塞、温度计（200℃）、石棉网、导管、洗气瓶、水槽、集气瓶、玻璃片、试管、烧杯、玻璃棒、量筒。浓硫酸、乙醇、氢氧化钠溶液（10％）、溴水（3％）、高锰酸钾溶液（0.5％）、液溴、稀硫酸（1∶4）。
     原理：实验室里通常用浓硫酸使乙醇脱水而制得乙烯。硫酸应过量，用3摩尔硫酸和1摩尔乙醇的比例混和。
乙烯分子双键里的一个键易于断裂，因此，能发生加成反应和氧化反应。
     操作：1.乙烯的制取在250毫升的蒸馏烧瓶里铺上一层洁净而干燥的碎瓷片，既作催化剂又可防止暴沸，加入20毫升乙醇，然后慢慢地加入浓硫酸60毫升，振荡使其充分混和。如果混和液温度较高，可以把烧瓶浸在冷水里冷却。把仪器按图9-4装置好，把蒸馏烧瓶的导管顺次跟盛有浓硫酸（除去乙醇和乙醚的蒸气）和10％的氢氧化钠除去二氧化碳、二氧化硫的洗气瓶连接，插入 200℃的水银温度计，使水银球浸没在乙醇和浓硫酸的混和液里。另外在烧杯里先加入乙醇10毫升，再慢慢地加入浓硫酸10毫升，边加边用玻棒搅动混和，边浸在冷水中冷却。然后把这混和液加入装在烧瓶上的分液漏斗里。一开始就用酒精灯强热烧瓶，使温度急速上升，很快就越过 160℃。当洗气瓶里有连续的、均匀的气泡冒出时，再缓缓地加热。随着反应的不断进行，反应物逐渐减少，此时可从分液漏斗里慢慢地将混和液加入烧瓶中，补充反应物并起冷却作用。因烧瓶里乙醇的比量逐渐减少，硫酸的比量相对增高，所以新加进去的混和液用1∶1。
    2、乙烯的化学性质
     （1）加成反应：把乙烯通入盛有3毫升溴水的试管里，溴水的颜色很快褪去。或在充满乙烯的集气瓶里，注入少量溴水，盖上玻片，振荡，溴水的红棕色很快消失。把玻璃片稍打开一些，可以听到有空气冲进瓶里发出“嘶”的声音。
     （2）氧化反应：把乙烯通入盛有3毫升高锰酸钾溶液（加几滴稀硫酸）的试管里，紫色立即褪去。高锰酸钾溶液必须是稀的，否则会使溶液变成暗褐色。点燃纯净的乙烯，它能在空气里燃烧，有明亮的火焰。同时发出黑烟。
     注意事项：1.制取乙烯时先要检查装置的气密性，以防加热时由于漏气而引起燃烧。
     2.反应物进行混和时，应把浓硫酸慢慢注入酒精中，而不能相反。
     3.浓硫酸和乙醇的混和物加热到130～140℃时有乙醚生成，因此要控制反应温度，抑制乙醚的生成。加热到 150℃以上开始生成乙烯。所以实验一开始就要强热，迅速把温度提高到150℃以上，最好控制在170℃。
     4.可在反应容器里加一些用盐酸洗净的干燥砂子、碎瓷片、碎玻璃片或其它惰性固体物质。这些物质既可起催化剂的作用，还可防止反应混和物受热时产生暴沸现象。
    5.浓硫酸既是脱水剂，也是氧化剂，在反应过程中可以使乙醇氧化成一氧化碳、二氧化碳和碳等，因此，混和液加热后会变黑，而硫酸本身被还原成二氧化硫。生成的气体随着乙烯一起出来，二氧化硫也能使溴水和高锰酸钾溶液褪色，但可通过氢氧化钠溶液把它除去，二氧化碳也可以被碱溶液吸收。这时的乙烯虽然还夹杂有少量的一氧化碳，但它对乙烯的性质实验已没有影响了。
     6.乙烯点燃前应检验气体的纯度。其它实验方法：
     1.如果不要除去乙烯中的杂质气体，可以用如下的简单装置来制备。图中乙不能控制温度，只要看到混和液体发黑，便可以收集乙烯。
     2.实验室还可以用氧化铝使乙醇脱水的方式来制取乙烯。取10克铝片用砂纸擦去表面的氧化膜后，浸在 20％的氯化汞溶液中，待表面有汞析出时，取出并置于空气中会很快产生毛刷状的氧化铝细丝，即可备用。
     新制的硅酸铝作催化剂效果很好。将 5 克 AlCl₃·6H₂O 和 8.5 克Na₂SiO₃·9H₂O分别溶于水制成饱和溶液，然后混和，生成白色Al₂（SiO₃）₃沉淀，经过滤、洗涤（洗至无 Cl^-，用倾泻法洗涤亦可）、灼烧，即可供使用。用新制Al₂（SiO₃）₃和灼烧过的市售Al₂O₃混和（比例1∶1）作催化剂，效果也很好。