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“乙醇分子结构确定”及其实验装置的讨论教案

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原文内容如下:

一、实验原理

乙醇的分子式是C2H6O。符合这一组成的结构可能有两种:CH3CH2OH和CH3OCH3,用准确量取的乙醇与过量的钠反应,通过测量生成氢气的体积便可以确定乙醇是哪一种结构。

二、实验装置

本实验常用的装置如图1,为了减少药品的用量,可用注射器代替分液漏斗,用试管代替圆底烧瓶,如图2。

“乙醇分子结构确定”及其实验装置的讨论

三、实验步骤

1.  取金属钠约0.5克,切成碎小的薄片,投入试管,加入无水苯2~3mL。用注射器抽取无水乙醇1mL,按图2组装实验装置。

2.  将无水乙醇缓缓注入试管,钠与乙醇反应产生的气体把广口瓶中的水压入烧杯中。

3.  乙醇加完后,用酒精灯稍稍加热试管,直到乙醇反应完全。

4.  装置冷却后,用量筒测量被排出水的体积,进行计算,确定乙醇的结构式。

四、注意事项

1.  确保整个装置气密性良好。

2.  所用的钠应稍过量。

3.  与大试管相连的玻璃导气管稍长,兼起到冷凝的作用。

4.  由于生成的乙醇钠包在钠的表面,使反应缓慢,甚至中止。使用溶剂苯帮助乙醇钠与钠分离,稍加热,能有效地提高氢气的收率。

5.  待装置冷却后,调整烧杯的高度,使广口瓶和烧杯中的水处于同一平面后,再量取烧杯中水的体积。

6.  广口瓶与烧杯之间的导管中水的体积也应考虑在内。

7.  反应结束后,应加入过量的乙醇使剩余钠反应掉,不得加水冲洗。

五、实验装置讨论

图2装置是常用的量气装置,但存在以下缺点:①接口太多,装置的气密性难以控制;②须要考虑导气管中水的体积。于是笔者想到用排水法直接收集生成的气体(如图3)。

图3装置的优点是接口少,气密性容易控制。然而此装置仍然存在问题:醇与钠的反应本身就是放热反应,且反应后期需用酒精灯加热,会使试管内温度较高,试管内气体膨胀进入集气瓶,产生正误差,更重要的是试管冷却后,可能会将水槽中的水倒吸入试管中,易发生危险。又想到在试管与集气瓶之间增加一安全瓶,但仍然无法解决接口太多的问题,且与图2装置相比,反而更繁琐了。

  如果按图4组装仪器,便可以解决这些问题。图4装置与图3装置的差别在于将导气管深入到集气瓶的底部,待反应结束试管冷却后,调整集气瓶的位置使集气瓶内的水面与水槽内水面相平,抽出导气管,用玻璃片盖住集气瓶口,将其取出,生成气体的体积即集气瓶的容积减去集气瓶内剩余水的体积,气体的压强为大气压强,温度为室温。 

“乙醇分子结构确定”及其实验装置的讨论

图4装置的优点如下:①接口少,气密性容易控制;②不会引起倒吸;③导气管在反应前后都充满气体,对量气不产生误差,解决了图2装置须考虑导气管中水的体积的问题。

这两套气体收集装置也可用于测量其他反应放出气体的量。对于不用加热,且反应热较小的反应,可选用图3的收集装置,如测量金属和酸反应生成氢气的量;对于需要加热的反应或反应热较大的放热反应,可选用图4的收集装置,如测量加热高锰酸钾生成氧气的量。另外,集气瓶也可以用大小合适的量筒代替,这样就能直接读出气体的体积。

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关键词: 装置,乙醇,试管
编辑:特约讲师