Способы получения этилена и демонстрация их на урокАх химии в средней школе

С2Н4 + 2CI à 2С + 4НСI

1. В цилиндр или стакан с хлором опускают изогнутую трубку с горящим этиленом (этилен в трубку может поступать из прибора или из газометра). Этилен продолжает гореть в хлоре, образуя много копоти. Опыт проводят под тягой.

Хлор может быть собран в цилиндр заранее или же получен непосредственно во время урока. Для этого в цилиндр насыпают измельченного перманганата калия столько, чтобы только покрылось дно, и добавляют 2—3 мл концентрированной соляной кислоты. Цилиндр постепенно заполняется хлором. Когда хлор начинает подходить к отверстию цилиндра, в него вводят очень медленно трубку с горящим этиленом, не погружая ее глубоко в цилиндр.

2. Поджигают смесь этилена с хлором, собранную в цилиндре. Образуется большое коптящее пламя. Основываясь на уравнении реакции, учащиеся должны сказать, в каких объемных отношениях должны быть смешаны газы, чтобы горение прошло полностью.

Получение этилена из этилового спирта в присутствии серной кислоты. Наиболее доступный и распространенный лабораторный способ получения этилена — нагревание смеси этилового спирта с концентрированной серной кислотой. Однако первоначально взаимодействие спирта с кислотой приводит к образованию сложного эфира, который затем при нагревании распадается на этилен и серную кислоту:

Таким образом, серная кислота выходит из реакции, т.е. выполняет роль катализатора.

Уравнение реакции получения этилена дается учащимся лишь в суммарном виде:

Чтобы увеличить выход этилена и тем самым обеспечить проведение всех опытов с ним при экономном расходовании спирта, необходимо учесть следующее.

Этилен, как было показано выше, образуется из кислого этилового эфира серной кислоты (этилсерной кислоты). Если в реакцию этерификации вступит не весь спирт, то при нагревании смеси он будет отгоняться вместе с этиленом, т.е. будет потерян для реакции. Реакция этерификации, как известно, обратима, и при эквимолекулярном соотношении спирта и серной кислоты, кроме эфира, в смеси будет содержаться известное количество спирта и кислоты. Чтобы сдвинуть равновесие в сторону образования эфира и полнее использовать спирт, следует увеличить содержание серной кислоты. Опыт показывает, что при увеличении количества кислоты количество этерифицируюшегося спирта в начале заметно возрастает, а после того как соотношение количеств кислоты и спирта достигнет примерно 3:1, оно возрастает уже незначительно. Поэтому практически наилучшие результаты получаются, если на 1 моль (46 г) спирта брать 3 моля (3 • 98 = 294 г) серной кислоты или на 1 объем спирта брать примерно тройной объем концентрированной серной кислоты. В таком случае спирт будет этерифицирован в значительной своей части, потери его будут очень невелики и выход этилена возрастет.

По мере разложения эфира концентрация кислоты будет увеличиваться, и условия для более полного использования спирта будут улучшаться.

Чтобы реакция шла без обильного пенообразования и сильных толчков, к смеси добавляют битое стекло или фарфоровую крошку, обеспечивающие равномерное кипение.

Демонстрационный опыт проводят следующим образом. В колбу емкостью 300-500 мл наливают 20 мл этилового спирта и постепенно добавляют 60 мл концентрированной серной кислоты. Смесь взбалтывают и охлаждают в струе воды. Затем насыпают фарфоровую крошку, закрывают колбу плотно пробкой с отводной трубкой и присоединяют промывные склянки (лучше склянки Тищенко) с концентрированной серной кислотой и с 10-процентным раствором щелочи. К склянке со щелочью присоединяют стеклянную трубку, опущенную в ванночку с водой для собирания газа (рис. 12).