实验：乙醇脱水制乙烯

用乙醇脱水制乙烯是碳化合物一章里一个标准的中五实验。它显示一种醇如何通过除去一分子水而转变为烯，并直接连到不饱和烃的反应。

本指南列出目的、仪器、编号步骤、你应预期的观察，以及实验试卷所看重的科学过程技能。

目的

通过乙醇的催化脱水制备一份乙烯气体，并证明所生成的气体是一种不饱和烃。

仪器与材料

• 装有导管与橡皮塞的沸腾管
• 铁架台、夹头与夹子
• 本生灯
• 水槽与蜂窝架
• 带盖玻片的集气瓶（或试管），用于收集气体
• 玻璃棉（棉花）
• 无水乙醇
• 多孔瓷片、无釉瓷碎片，或氧化铝（催化剂）
• 溴水与酸化高锰酸钾(VII)溶液，用于检验气体

步骤

1. 把一小块玻璃棉浸入无水乙醇，并把它推到水平放置的沸腾管底部。
2. 在管的中段、即浸湿的棉与管口之间，放一段松散的多孔瓷片（或氧化铝）塞，把管几乎水平夹住、略向管口倾斜向下。
3. 装上橡皮塞与导管，把导管引入蜂窝架上的水槽，使气体可在水面上收集。
4. 先强热管中段的多孔瓷片，再轻轻加热浸有乙醇的棉，使乙醇蒸气被带过受热的催化剂。
5. 让火焰在催化剂与棉之间来回移动，使稳定的蒸气流不断流过受热的催化剂。
6. 让第一瓶气体逸走，因为它主要是被排出的空气，随后再在水面上收集后面几瓶气体。
7. 停止加热前，先把导管移出水面，以防水被倒吸回受热的管中（倒吸）。
8. 检验所收集的气体：向一瓶加入少量溴水、向另一瓶加入少量酸化高锰酸钾(VII)，并摇动。

预期观察

当催化剂受热、乙醇蒸气流过它时，气泡从导管末端冒出并在水面上收集。气体无色。

把溴水与一瓶气体摇动时，溴水的红棕色褪为无色。把酸化高锰酸钾(VII)与气体摇动时，它的紫色褪去。

在浸有乙醇的棉附近，可能有无色液滴在较冷的玻璃上凝结；这是从乙醇中除去的水。

推断与结论

乙醇在热催化剂上被脱水：从每个乙醇分子中除去一分子水，生成乙烯，即一种带碳碳双键的烯。溴水与酸化高锰酸钾(VII)的褪色显示气体是不饱和的，因为这些试剂被双键所褪色。

结论是：把乙醇蒸气在合适的催化剂上加热会除去水并生成乙烯，证明醇可以通过脱水转变为烯。

科学过程技能（试卷三风格）

作出推断。 从气体使溴水褪色这一观察，推断气体含有碳碳双键，即它是不饱和的。

控制变量。 若探究比较使用不同催化剂所收集到的气体体积，则操纵变量是催化剂的种类，反应变量是固定时间内收集到的气体体积，固定变量是乙醇的体积、催化剂的质量与加热方式。

操作性定义。 用操作方式定义不饱和气体：若一种气体在室温、无光下能使溴水褪色，它就是不饱和的。

沟通。 画出并标注仪器，显示浸有乙醇的棉、催化剂以及在水面上收集气体的位置，使另一位同学能凭你的图重现这套装置。

安全须知

• 戴安全护目镜，因为乙醇蒸气易燃、溴水有腐蚀性。
• 把沸腾管的管口朝向无人处，以免有人在液体迸溅时被击中。
• 停止加热前先把导管移出水面，以免冷水被倒吸回受热的玻璃而使其破裂。
• 让易燃的乙醇远离其他明火，以免蒸气着火。
• 在通风橱或通风良好处用溴水检验气体，以免吸入溴的气味。

常见错误

• 没有先加热催化剂。 若催化剂是冷的，乙醇蒸气原样流过、不生成乙烯；先强热催化剂，再加热乙醇。
• 倒吸。 停止加热时导管仍在水面下，会使冷水被吸回并使热管破裂；先把导管移出水面。
• 把第一瓶当作产物收集。 第一份气体主要是被推出装置的空气；弃去它、收集后面几瓶。
• 把脱水与燃烧混淆。 乙烯由除去水而得，不是由燃烧乙醇而得；加热管是为了汽化与脱水，而不是点燃乙醇。
• 催化剂表面太少。 用固体块而不用多孔碎片，供反应的热表面太少；用多孔碎片，使蒸气接触大面积的热表面。

我们的老师如何使用这个实验

在一对一的 SPM化学课堂里，以英文授课、每小时 RM50 起，我们确保学生能解释这套装置的每一部分，为什么先加热催化剂、为什么弃去第一瓶、为什么必须避免倒吸，因为实验试卷看重理由，而不只是步骤。乙醇脱水是 SPM化学 中反复出现的主题，而同样的不饱和检验会在考查烯及其反应时再次出现，所以把这个实验掌握好，既为笔试、也为试卷三实验考试（试卷三为实验考试，评估科学过程技能）作好准备。