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“乙醇分子结构确定”及其实验装置的讨论

 一天一招 2012-03-17
“乙醇分子结构确定”及其实验装置的讨论
 

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

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

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23mL。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:接口太多,装置的气密性难以控制;

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。 

    图4装置的优点如下:接口少,气密性容易控制;不会引起倒吸;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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