化学实验平台 - 实验十四

实验目的

探究乙烯的加成反应——与溴水的反应
了解乙烯的氧化反应——燃烧和使酸性 KMnO₄ 褪色
认识不饱和烃（烯烃）的化学特性——不饱和键易发生加成反应

实验器材

乙烯气体（可模拟使用或通过乙醇脱水制取）
溴水（Br₂ 的水溶液）
酸性 KMnO₄ 溶液
酒精灯、火柴
试管、集气瓶、导管

实验原理

乙烯（CH₂=CH₂）是最简单的烯烃，分子中含有碳碳双键（C=C 不饱和键），决定了其化学性质远比烷烃活泼。碳碳双键中的一个键容易断裂，可以发生加成反应（与 Br₂、H₂O 等）和氧化反应（燃烧、被 KMnO₄ 氧化）。

① 加成反应（与溴水）
CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂BrCH₂Br
（1,2-二溴乙烷，溴水的橙色/红棕色褪去）

② 燃烧（氧化反应）
CH₂=CH₂ + 3O₂ ——(点燃)——→ 2CO₂ + 2H₂O
（火焰明亮，伴有黑烟——因含碳量较高，不完全燃烧产生炭黑）

③ 被酸性 KMnO₄ 氧化
CH₂=CH₂ ——(KMnO₄/H⁺)——→ CO₂ + H₂O
（紫色 KMnO₄ 溶液褪色，乙烯被氧化）

④ 工业制乙醇（水化反应）
CH₂=CH₂ + H₂O ——(催化剂,加热,加压)——→ CH₃CH₂OH

实验步骤

一、乙烯的燃烧

收集一瓶乙烯气体（可用排水集气法或从气体储袋中取用）。
点燃酒精灯，将集气瓶口靠近火焰，使乙烯气体燃烧。
观察火焰颜色（明亮），注意是否有黑烟（炭黑）产生。
用干燥烧杯罩在火焰上方，观察有无水珠；再倒入澄清石灰水，观察是否变浑浊。

二、乙烯与溴水的加成反应

取 2 mL 溴水（红棕色）于试管中。
将乙烯气体通入溴水中（或将溴水倒入盛有乙烯的集气瓶中，塞紧瓶塞振荡）。
观察溴水的红棕色是否褪去，溶液是否变为无色或浅黄色。
记录现象并写出化学方程式。

三、乙烯与酸性 KMnO₄ 的反应

取 2 mL 酸性 KMnO₄ 溶液（紫色）于试管中。
将乙烯气体通入溶液中（或将溶液倒入盛有乙烯的集气瓶中振荡）。
观察紫色溶液是否褪色。
对比甲烷与酸性 KMnO₄ 的反应（实验十三），说明不饱和键的特性。

数据记录

实验内容	试剂	现象	结论	化学方程式
乙烯燃烧	C₂H₄ + O₂
乙烯 + 溴水	C₂H₄ + Br₂
乙烯 + KMnO₄	C₂H₄ + KMnO₄（H⁺）

交流与评价

乙烯燃烧时火焰为什么明亮且带有黑烟？与甲烷燃烧的火焰有什么不同？
乙烯能使溴水褪色，甲烷却不能，这说明了乙烯分子结构上的什么特点？
如何用化学方法区分甲烷和乙烯？请至少设计两种检验方案。
为什么乙烯能使酸性 KMnO₄ 褪色，而甲烷不能？
乙烯是一种重要的化工原料，它在工业生产中有哪些重要应用？

注意事项

乙烯与空气混合后点燃可能发生爆炸，点燃前必须检验乙烯的纯度。
溴水具有腐蚀性，避免接触皮肤和衣物。如不慎接触，立即用大量清水冲洗。
酸性 KMnO₄ 溶液对皮肤有刺激性，操作时注意佩戴防护手套。
乙烯燃烧产生黑烟（炭黑），说明燃烧不完全，操作时注意通风。
如果使用乙醇脱水制乙烯（浓 H₂SO₄，170℃），要注意防暴沸和控温。

安全警示

乙烯属于易燃易爆气体，使用时要远离明火，保持实验室通风良好。
溴水有强腐蚀性和挥发性，操作时需戴手套并在通风橱中进行。
乙醇脱水制乙烯时，浓 H₂SO₄ 有强腐蚀性，先加乙醇后加酸，注意安全。
如使用气体钢瓶，注意固定好气瓶，防止倾倒。