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摘 要:乙烯是高中化学必修二有机物学习的重要内容,是掌握烯烃性质的必经之路,烯烃的性质是高考的重点。如何让学生轻松掌握,深刻理解乙烯的性质,离不开好的实验设计及改进。
关键词:乙烯;性质实验;设计;改进
乙烯有明显的结构特点,有碳碳双键,化学性质活泼,学习乙烯最重要的是化学性质,课堂上必须借助好的实验设计来掌握乙烯的性质,下面我们来探讨乙烯的实验设计及改进。
一、實验室制取乙烯的方法改进
在传统的实验室制法中,我们先了解一下流程。
药品:乙醇,浓硫酸
装置:125ml圆底烧瓶、200℃温度计、铁架台、水槽、集气瓶、双孔橡皮塞、酒精灯、导管、软木塞
步骤:1.检查装置的气密性,在烧瓶里注入体积比为1:3的乙醇和浓硫酸混合液20ml,并放入几块碎瓷片。
2.加热,使温度迅速上升到170℃
3.将气体通入试管中进行性质实验
在传统的乙烯制法中,乙醇易炭化,制取过程中易发生副反应,乙烯的量不足做其他性质实验,由此,实验制取的方法改进如下:
在装置中,125ml圆底烧瓶改成250ml蒸馏烧瓶(带支烧瓶),可以去除双孔橡皮塞,减少气体损失,酒精灯改成酒精喷灯,加热效果更好,可以使温度迅速上升到170℃。再将碎瓷片改成干净的河砂。
在步骤1中,烧瓶中共注入36ml混合液,其中浓硫酸27ml,乙醇9ml,这样可以保证性质检验中有足够的气体,加入少量五氧化二磷可吸收反应过程中产生的水分,保持反应能快速平稳地进行,减缓乙醇的炭化和二氧化硫的生成。河砂应先用盐酸洗涤,然后用水洗涤,干燥备用.乙醇和浓硫酸作用,先生成硫酸氢乙酯,发生如下反应:
CH3CH2OH + HOSO2OH → CH3CH2OSO2OH + H2O
该反应放热,所以必要时可浸在冷水中冷却片刻,边加边摇可防止乙醇炭化。干净的河砂可以作为硫酸氢乙酯分解为乙烯的催化剂,还可以减少泡沫的生成,有利于反应的顺利进行。
硫酸氢乙酯与乙醇在170℃分解生成乙烯,但在140℃则生成乙醚,所以,该实验应该用加热效果好的酒精喷灯,这样可以减少乙醚的生成,提高乙烯的产率,但当乙烯开始生成时,则加热不宜过剧,否则将有大量产生,使实验难以顺利进行。
二、乙烯性质实验的设计改进
在新课标课本上的乙烯性质实验,只是将生成的气体通入溴水和高锰酸钾溶液没有具体的用量和操作,为了让学生更直观明显地观察现象,更好地理解乙烯的化学性质,现将实验改进如下:
实验步骤:1. 将小试管改成大试管,在试管1中加入3 ml 1%的溴的四氯化碳溶液,在试管2中加入3 ml 0.1%的酸性高锰酸钾溶液,通入乙烯气体。
2.将生成的气体直接在酒精喷灯上点燃,引导学生观察火焰颜色,火焰的明亮程度,有没有黑烟等。
3.取汽油或煤油1 ml分别滴入步骤1装同样药品的试管1和试管2中,观察现象。
实验现象:试管1中的溴的四氯化碳溶液和试管2中的高锰酸钾溶液都褪色,乙烯燃烧产生明亮的火焰,伴有少量黑烟,将汽油或煤油滴入试管1和试管2中同样能使溶液褪色。
现象解释:乙烯含有不饱和的碳碳双键,化学性质活泼,能与溴单质加成,能被高锰酸钾氧化,通常的汽油、煤油中含有不饱和烃,可以作为性质实验进行对比,总结烯烃的性质,实验中应注意将有色汽油和煤油蒸馏得到无色液体才能使用。
通过对乙烯气体的实验室制法和性质实验的设计和改进,可以让学生对乙烯的性质有更直观的理解,能更容易地掌握乙烯的化学性质,为烯烃的学习打下基础,引导学生的探讨实验方法的改进,激发学生的发散性思维和创新精神。
关键词:乙烯;性质实验;设计;改进
乙烯有明显的结构特点,有碳碳双键,化学性质活泼,学习乙烯最重要的是化学性质,课堂上必须借助好的实验设计来掌握乙烯的性质,下面我们来探讨乙烯的实验设计及改进。
一、實验室制取乙烯的方法改进
在传统的实验室制法中,我们先了解一下流程。
药品:乙醇,浓硫酸
装置:125ml圆底烧瓶、200℃温度计、铁架台、水槽、集气瓶、双孔橡皮塞、酒精灯、导管、软木塞
步骤:1.检查装置的气密性,在烧瓶里注入体积比为1:3的乙醇和浓硫酸混合液20ml,并放入几块碎瓷片。
2.加热,使温度迅速上升到170℃
3.将气体通入试管中进行性质实验
在传统的乙烯制法中,乙醇易炭化,制取过程中易发生副反应,乙烯的量不足做其他性质实验,由此,实验制取的方法改进如下:
在装置中,125ml圆底烧瓶改成250ml蒸馏烧瓶(带支烧瓶),可以去除双孔橡皮塞,减少气体损失,酒精灯改成酒精喷灯,加热效果更好,可以使温度迅速上升到170℃。再将碎瓷片改成干净的河砂。
在步骤1中,烧瓶中共注入36ml混合液,其中浓硫酸27ml,乙醇9ml,这样可以保证性质检验中有足够的气体,加入少量五氧化二磷可吸收反应过程中产生的水分,保持反应能快速平稳地进行,减缓乙醇的炭化和二氧化硫的生成。河砂应先用盐酸洗涤,然后用水洗涤,干燥备用.乙醇和浓硫酸作用,先生成硫酸氢乙酯,发生如下反应:
CH3CH2OH + HOSO2OH → CH3CH2OSO2OH + H2O
该反应放热,所以必要时可浸在冷水中冷却片刻,边加边摇可防止乙醇炭化。干净的河砂可以作为硫酸氢乙酯分解为乙烯的催化剂,还可以减少泡沫的生成,有利于反应的顺利进行。
硫酸氢乙酯与乙醇在170℃分解生成乙烯,但在140℃则生成乙醚,所以,该实验应该用加热效果好的酒精喷灯,这样可以减少乙醚的生成,提高乙烯的产率,但当乙烯开始生成时,则加热不宜过剧,否则将有大量产生,使实验难以顺利进行。
二、乙烯性质实验的设计改进
在新课标课本上的乙烯性质实验,只是将生成的气体通入溴水和高锰酸钾溶液没有具体的用量和操作,为了让学生更直观明显地观察现象,更好地理解乙烯的化学性质,现将实验改进如下:
实验步骤:1. 将小试管改成大试管,在试管1中加入3 ml 1%的溴的四氯化碳溶液,在试管2中加入3 ml 0.1%的酸性高锰酸钾溶液,通入乙烯气体。
2.将生成的气体直接在酒精喷灯上点燃,引导学生观察火焰颜色,火焰的明亮程度,有没有黑烟等。
3.取汽油或煤油1 ml分别滴入步骤1装同样药品的试管1和试管2中,观察现象。
实验现象:试管1中的溴的四氯化碳溶液和试管2中的高锰酸钾溶液都褪色,乙烯燃烧产生明亮的火焰,伴有少量黑烟,将汽油或煤油滴入试管1和试管2中同样能使溶液褪色。
现象解释:乙烯含有不饱和的碳碳双键,化学性质活泼,能与溴单质加成,能被高锰酸钾氧化,通常的汽油、煤油中含有不饱和烃,可以作为性质实验进行对比,总结烯烃的性质,实验中应注意将有色汽油和煤油蒸馏得到无色液体才能使用。
通过对乙烯气体的实验室制法和性质实验的设计和改进,可以让学生对乙烯的性质有更直观的理解,能更容易地掌握乙烯的化学性质,为烯烃的学习打下基础,引导学生的探讨实验方法的改进,激发学生的发散性思维和创新精神。