把工业生产乙烯的方式和实验室制法做个对比，咱们就先从石油裂解塔看起。微视频里展示了乙烷催化脱氢装置，数据说明这种方法的收率能达到77.73%，比传统石油路线强多了。老师紧接着问了个问题：工业上为啥非要选乙烷呢？咱们实验室又得怎么变通着来做？围绕着乙烯的实验室制法，一场探究课就开始了。 说到选原料，为什么大家都爱用无水乙醇？老师在黑板上先写了乙醇和乙烯的分子式，让大家数一数原子数的变化。结果学生们齐声喊出“浓硫酸！”因为它既是脱水剂又是催化剂，一举两得。 温度这事儿很关键，咱们得把它定在170 ℃，这样才能让乙醇分子内脱水生成乙烯。要是只烧到140 ℃，反应的产物就变成乙醚了。实验室里干脆一步到位把温度锁死在170 ℃，这样就能少出些副产物。 发生装置用的是液-液加热型，温度计绝对是这玩意儿的“灵魂”。老师把典型装置图给学生们看，让大家对照反应物的状态和反应条件挑设备。为什么要把分液漏斗换成温度计？因为要测的是混合液的温度，而不是蒸气的温度。那水银球到底放在哪儿？当然是液面以下，这样才能读出真实的温度。 具体做实验的时候有个细节必须注意，乙醇跟浓硫酸的体积比得是1:3。要是乙醇加太多容易变成乙醚，硫酸加多了又容易碳化。为了防止暴沸得加点碎瓷片，它就相当于安全阀的角色。 检验气体之前得先除杂。老师在做演示的时候拍了张照，瓶底全是黑色的炭粒。学生们奇怪乙醇和硫酸都是无色的，这些黑点哪儿来的？原来温度太高导致了炭化，炭化以后又跟浓硫酸反应生成了SO₂。老师又问了个难题：要是直接用溴水或者酸性KMnO溶液去检验行不行？大家议论纷纷说不行——SO₂也会让它们褪色干扰实验！ 净化除杂这步就得用NaOH溶液了。它能把SO₂给“捞走”，同时又不会引入新杂质。装置的顺序是先净化再用品红溶液最后用酸性KMnO溶液来层层把关。 收集方法上排水法才是最好的选择。老师让大家从密度、溶解性还有是否与空气/水反应这几个方面考虑。最后敲定用排水集气法——因为乙烯难溶于水且密度跟空气差不多排空气法收率太低。 到了最后十分钟大家拿出活动单贴出来互相点评。老师随机挑了几张照片来讲评把“装置创新”和“实验安全”都给点到位了。 这节课就在一片“原来如此”的惊叹声中结束了。