1、探究95%的乙醇制乙烯的實驗方法摘要：本次實驗我們小組成員探究了幾種不同催化劑對該反應的影響，通過實驗的現象以及反應的時間，比較各種催化劑的優缺點，及其探究較好的實驗方案。本次實驗所探討的催化劑有濃硫酸，濃硫酸與濃磷酸的混酸，五氧化二磷固體以及三氧化二鋁固體四種催化劑。關鍵詞：乙醇 乙烯 脫水 催化劑 褪色 背景介紹目前，中學化學實驗室常用濃硫酸作乙醇制備乙烯實驗的催化劑、脫水劑，但實驗過程中存在耗時長、試劑用量大、乙醇炭化嚴重、乙烯純度不高，并且反應中極易出現副反應等弊端。通過其反應機理得知，乙醇是脫失制得的乙烯，因此，我們可以選擇合適的脫水劑作催化劑替代濃硫酸進行實驗，以減輕炭化及副反應的

2、發生。實驗過程實驗目的了解實驗室乙醇制乙烯的各種不同的方法，并且探究較優的實驗方法；掌握乙烯的物理及化學性質，了解其檢驗方法。實驗原理乙醇制乙烯的實驗反應方程式：乙醇在催化劑的作用下發生消去反應，消去一分子的水生成乙烯，故所使用的催化劑要具有脫水性，而根據催化劑的不同，反應的條件以及實驗的裝置也會有所不同。本實驗可選用的催化劑有濃硫酸（酸醇比為3:1），濃硫酸與濃磷酸的混酸（兩種酸的體積比為1:1），五氧化二磷固體，三氧化二鋁固體。乙烯的性質：乙烯為無色稍帶氣味的氣體，其密度比空氣密度略小，不溶于水，因此收集此氣體時，一般用排水法。乙烯分子因具有一個碳碳雙鍵而具有還原性，可以使溴水及酸性高猛酸

3、鉀溶液褪色，可以利用此性質檢驗氣體。乙烯分子的含碳量高達85.7%，故在空氣中燃燒時燃燒不充分，會看到有明亮的黃色火焰，并且有濃烈的黑煙生成，利用此現象也可以驗證氣體，但是在點燃的時候要注意氣體的純度，若氣體不純，容易發生爆炸。實驗儀器及試劑儀器：圓底燒瓶，帶導管的雙孔塞及單孔塞，導氣管，洗氣瓶，4支小試管，1支大試管，量筒，集氣瓶，水盆，鐵架臺，鐵夾，酒精燈，石棉網，玻璃絲綿，蓋玻片，火柴，溫度計，天平試劑：95%的乙醇，98%的濃硫酸，濃磷酸，五氧化二磷固體，三氧化二鋁固體，10%NaOH溶液，濃溴水，高錳酸鉀溶液，稀鹽酸，碎瓷片(四)實驗裝置 實驗步驟用濃硫酸做催化劑（1）連接實驗裝置1

4、，檢查裝置氣密性。取5mL乙醇放入圓底燒瓶中，再緩慢加入15mL濃硫酸，邊加邊攪拌。向洗氣瓶中加入稀釋后的NaOH溶液。（2）加熱圓底燒瓶，使反應溫度迅速升到170左右，保持此溫度下發應，直到均勻產生氣體。（3）取兩支小試管，向其中的一支加入約四滴的濃溴水，另一支加入一滴高錳酸鉀溶液和23滴稀鹽酸，將兩支試管均用水稀釋到試管的2/3處，另取兩支小試管分別將剛才配置的溶液一分為二，以作對照。（4）將氣體分別通入到盛有溴水和酸性高錳酸鉀的小試管中，觀察實驗現象，記錄反應時間。用濃硫酸與濃磷酸的混酸做催化劑連接實驗裝置1，檢查裝置氣密性。在圓底燒瓶中加入5mL乙醇，再加入7.5mL的濃磷酸，7.5m

5、L的濃硫酸，洗氣瓶中裝入稀釋后的NaOH溶液。加熱圓底燒瓶，重新配置溴水與酸性高錳酸鉀溶液，將氣體分別通入兩種溶液中，觀察實驗現象，記錄反應時間。用五氧化二磷固體作催化劑連接實驗裝置1，檢查裝置氣密性。快速稱取10g的五氧化二磷固體于圓底燒瓶底部，再加入5mL乙醇，加入幾片碎瓷片，洗氣瓶中裝入水。加熱圓底燒瓶，注意加熱溫度，使其保持沸騰即可，防止溫度過高產生爆沸。將氣體通入到配置好的溴水和酸性高猛酸鉀溶液中，觀察實驗現象，記錄反應時間。用三氧化二鋁固體做催化劑連接實驗裝置2，檢查裝置氣密性。向大試管中加入5mL乙醇，在試管的2/3處放入少許的玻璃絲綿，放上2cm左右的三氧化二鋁固體，再放入一些

6、玻璃絲綿，洗氣瓶中放入水溶液。先加熱三氧化二鋁固體約2min，再加熱乙醇，反應發生后將氣體通入到配置好的溴水和酸性高猛酸鉀溶液中，觀察實驗現象，記錄反應時間。（六）實驗數據記錄催化劑種類實驗條件實驗現象酸性高錳酸鉀褪色時間濃硫酸（醇：酸=1:1）170有大量黑色固體生成溴水變為無色酸性高錳酸鉀褪色圓底燒瓶中還生成了一種有刺激性氣味的氣體5min濃硫酸：濃磷酸=1:1144有少量的褐色固體生成溴水變為無色酸性高錳酸鉀褪色圓底燒瓶內有少量的白煙65s固體150160圓底燒瓶內有大量的白煙，液體沸騰較劇烈溴水變為無色酸性高錳酸鉀褪色33s固體360400溴水變為無色酸性高錳酸鉀褪色洗氣瓶中溶液變渾濁

7、3min結果與討論1.不同催化劑的優缺點對比催化劑種類優點缺點濃硫酸（醇：酸=1:1）經典的實驗室制乙烯的方法，濃硫酸脫水性強，反應容易發生反應溫度不易控制，容易發生副反應，濃硫酸用量少則易被稀釋，反應不徹底，過多則容易碳化，而且會生成等氣體，造成產物不純，反應時間過長濃硫酸：濃磷酸=1:1反應比較容易發生，碳化現象不明顯，反應時間也較短反應溫度不易控制，容易發生副反應，并且在反應過程中還會有少量的白煙，造成產物不純固體反應簡單，易于發生，沒有碳化現象，雜質氣體較少，反應時間較短反應進行的程度不好控制，若溫度過高，則會爆沸，溫度過低，則容易倒吸或者反應停止，并且在反應過程中有大量的白煙生成，反

8、應比較劇烈，可能來不及收集氣體固體反應副反應較少，幾乎沒有，裝置也比較簡單，可以不用溫度計測量溫度對溫度的要求比較高，要達到360反應才會發生，耗能比較大，并且反應的時間稍微有點長根據四種催化劑的對比，發現幾種催化劑各有優缺點，如果選作演示實驗，建議使用濃硫酸與濃磷酸的混合酸或者固體，這兩種物質作催化劑時，反應條件簡單，溫度比較容易控制，實驗現象較易觀察，而且反應的時間也比較適中，可以保證收集到所需要的氣體，不會造成原料的浪費，并且這兩個催化劑反應時比較容易成功，而固體做催化劑時若反應物的比例不恰當，可能會導致實驗的失敗，并且氣體中會有白煙，也不利于觀察氣體的顏色狀態，會導致學生錯誤的認識。綜

9、上，得出，實驗室制取乙烯的最佳兩種催化劑分別是濃硫酸和濃磷酸的混酸，固體。2.對濃硫酸做催化劑時的討論濃硫酸做催化劑時，由于濃硫酸的脫水性可以使反應發生制的乙烯，然而濃硫酸又同時具有強酸性和強氧化性，導致副反應的發生而生成等雜質氣體，為了減少此類非反應的發生，我們可以降低濃硫酸的酸性和氧化性，因此，我們可以使用濃磷酸和濃硫酸的混酸來進行實驗。另一方面，我們還可以加入大理石塊從而降低濃硫酸的酸性，也可以達到減少炭化現象的目的。3.對固體做催化劑的討論該反應在酒精燈加熱時在8090即會有大量氣體冒出，然而此時并不能夠認為反應已經開始，此時只是乙醇的沸騰，應繼續加熱到150左右方可，并且溫度要迅速上

10、升到反應溫度，否則乙醇會因為氣化而損失，熱的乙醇蒸汽還會使稀酸性高錳酸鉀溶液褪色而干擾乙烯檢驗。按本實驗的裝置該反應的溫度也很不好控制，容易受熱不均勻而使試管內氣流不穩定，倒吸現象發生幾率高。介于以上的各種原因，我們可以借助于油浴加熱，查相關文獻得知，使用甘油浴的效果比較理想。4.對固體作催化劑的討論乙醇脫水制乙烯，最早在工業上使用的催化劑是將磷酸負載在白土上。但由于腐蝕和催化劑表面嚴重積炭，所以壽命很短，必須頻繁再生。后來發現使用活性氧化鋁可大大減緩催化劑表面的積炭，此后研帶 的催化劑多以活性氧化鋁為催化主體，再經摻入或浸漬酸性物質制得高活性催化劑。日本的Kojima等【l研究發現氧化鋁中的堿金屬離子、硫鐵氧化物對催化脫水性能有很大影響，應嚴格控制其含量，而添加元素周期表中II a、II b、IIIa、IVb族元素的磷酸鹽，可制備出具有高轉化率及高選擇性的乙醇脫水催化劑。目前已知的最有代表性的氧化鋁催化劑是Holcon科學設計公司開發的多元氧化物催化劑(主要成分為A1203一MgOSiO2) 。但是氧化鋁比較容易失活，目前活性氧化