乙炔制取实验的探究

文章编号：1005－6629(2007)09－0014－02中图分类号：G633.8 文献标识码：C

高中化学第二册127页[实验5-7]电石与水反应制乙炔，这应当是一个不会有什么问题的常规实验，不过仔细琢磨，实验过程中还真的有一些问题深深的吸引着我们，值得进一步去探究。例如：

(1)在演示水与电石反应制取乙炔时，教师都会强调因反应太剧烈，要用饱和食盐水代替纯水以减缓反应速率。但是用饱和食盐水代替纯水为什么就能减缓反应速率？除用饱和食盐水外，还可以用其他溶液来代替饱和食盐水减缓反应速率么？

(2)电石与水反应时生成溶解度很小呈胶体状态稠糊样的 Ca(OH)2 ， 并在乙炔气体作用下形成大量的泡沫，很容易将导管口堵塞，导致实验失败。有没有办法可以消除或是减少泡沫的产生呢？

(3)纯净的乙炔是无色无味的气体，但由于电石中往往含有CaS、Ca3P2、Ca3As2等杂质，当电石与水发生反应时，以下副反应就发生了：

CaS+2H2OCa(OH)2+H2S

Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3

Ca3As2+6H2O3Ca(OH)2+2AsH3

这样，电石与水反应制得的乙炔中，总是伴有一些难闻且有毒的H2S、PH3、AsH3气体，往往使得教室里能闻到极不愉快的臭味。怎样才能避免这种情况的产生？

(4)在做“乙炔的燃烧”实验时，由于乙炔含碳量高达92.3%，在燃烧过程中会游离出大量的碳，冒起浓浓黑烟，这同样是大家不愿意看到的。怎么办？

鉴于上述情况，我们探索着科学合理的解决方法。

1 调制电石与水反应的速率和消除生成泡沫的实证探索

实验1在多支试管中分别放入约相同量的两块电石，分别加入2mL纯水、饱和食盐水、乙醇、蔗糖水溶液、 醋酸、 盐酸，实验现象记录如下表：

对于上述实验现象，可有如下的解释：

(1)用饱和食盐水溶液、乙醇、蔗糖水溶液代替纯水，即相当于这些溶质把水稀释了，降低了水的质量分数，这就是减缓反应的剧烈程度、降低反应速率的重要原因。

(2)当用乙醇水溶液代替水，乙醇不跟电石反应，这一方面是乙醇把水稀释了，从而减缓了反应的剧烈程度；另一方面，乙醇溶液中泡沫极难形成，形成了泡沫又极易破裂。所以，在制乙炔时，如果在电石与水剧烈反应的试管中加入少量(几滴)酒精，泡沫会立即减少或消失。其实，在学生实验时，如果事先把电石用酒精润湿或用酒精浸泡，在实验过程中产生的气泡就会明显减少甚至消失。

(3)电石与水反应时产生的大量泡沫，是由于电石与水反应生成大量溶解度小的胶态的Ca(OH)2被乙炔气体冲鼓形成的。当我们在水里加入能与Ca(OH)2反应的盐酸、醋酸，微溶性的Ca(OH)2就不会在酸中形成，这样当然就不会有沉淀和泡沫产生。即：

CaC2 + 2H2OCa(OH)2+C2H2

Ca(OH)2+ 2HClCaCl2 + 2H2O

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

CaC2+ 2HClCaCl2 + C2H2

所以，电石与醋酸、盐酸溶液反应，尽管反应激烈，但是几乎没有沉淀和泡沫生成。

综上所述，在电石与水反应的过程中，只要加入一些能稀释水的物质(如NaCl、KCl、蔗糖等)降低水的质量分数，都可减缓反应速率；加入易溶于水，又比水容易挥发的物质(如酒精)，或是加入能溶解Ca(OH)2的酸溶液(如盐酸、醋酸溶液等)，都可以减缓或消除反应中产生的泡沫。

2 乙炔气体的净化

乙炔气体中的H2S、PH3、AsH3等还原性杂质，对于认识乙炔的性质有不可忽视的影响。

实验2 向两支试管里分别加入2粒电石，再分别加入2mL纯水，将第一支试管产生的气体通入CuSO4溶液，可看到有黑色沉淀(CuS)生成；将第二支试管产生的气体依次通过NaOH溶液和CuSO4溶液，可看到CuSO4溶液中没有沉淀生成，溶液颜色也未发生改变。

实验3 在试管里加入2粒电石，再向试管里加入几毫升CuSO4溶液或FeCl3溶液，可观察到反应物迅速变成了黑色；再将产生的气体通过CuSO4溶液，可以看到CuSO4溶液澄清如故，不再有黑色沉淀生成，这是为什么呢？

(1)实验2产生的乙炔中的H2S、PH3、AsH3等杂质成分，我们采用了将产生的气体先通过NaOH溶液洗涤，酸性气体H2S、PH3、AsH3均会与NaOH反应，从而达到净化乙炔的目的。

(2)从实验3可以看到，要想方便快速地除掉乙炔气体中的H2S、PH3、AsH3，最好的办法就是直接用CuSO4或FeCl3溶液代替纯水，或者是用CuSO 酒精-水溶液代替纯水，这样，既可以减缓反应速率，又可以减少反应过程中产生的泡沫，还可以将乙炔气体中的杂质成分H2S、PH3、AsH3等在反应初清除。

3 乙炔气体制备与性质实验装置的改进

高二化学教材127页图5-14“在平底烧瓶里放入几小块电石，轻轻打开分液漏斗的活塞，…”

(1)对于上述装置，要想更好地控制反应速率，可用滴液漏斗代替分液漏斗(如图2)，这样可以更好地通过控制液体反应物(水)的量达到控制乙炔的产气量。

(2)乙炔的实验可采用如图3装置：在一个盛有CuSO 酒精－水溶液的广口瓶的瓶口，装一个破底的可以上下移动的试管，管内放些玻璃纤维，纤维上方搁置几块电石。当试管向下移与水接触，就会有乙炔气体徐徐产生；当试管往上提离开水，就会停止产气。

(3)乙炔的燃烧实验也可以如图5所示：在一块木片上打上几个小孔作为底座放在铁圈上，用去底的试剂瓶作为燃烧罩，再在瓶口盖上铁丝网，作为废气和热空气对流的出口，当乙炔在瓶内燃烧时，可以隔瓶观察到明亮的火焰，浓浓黑烟会因铁网受阻而聚集在瓶的上方而不会往瓶外扩散，更不会污染环境。实验完毕，还可将玻璃瓶及铁丝网洗净再次使用。

(4)乙炔燃烧产生黑烟，当用尖嘴管用力吹乙炔火焰(如图4)，火焰会更加明亮，同时也会消除大量的黑烟。

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