如何除去乙烷中的乙烯:唯一合规高效的实验室提纯方法
除去乙烷中的乙烯,唯一安全、有效、无杂质残留的实操方法是将混合气体缓慢通入足量常温溴的四氯化碳溶液,利用乙烯的加成反应将其彻底吸收,同时乙烷不参与反应、不溶于有机溶剂,可顺利分离提纯,该方法规避了氧化除杂的杂质残留问题,是化学实验中除去乙烷中乙烯的标准操作,操作简单、提纯纯度高,仅需把控气体通入速率和溶液用量即可完成除杂。
乙烯属于不饱和烯烃,分子中含有碳碳双键,化学性质活泼,能够与溴单质发生1,2-加成反应,生成液态的1,2-二溴乙烷。这种液态有机物会稳定溶解在四氯化碳溶剂中,不会随气体逸出。而乙烷是饱和烷烃,碳碳单键结构稳定,常温下不与溴、四氯化碳发生任何化学反应,且乙烷属于非极性气体,在四氯化碳中溶解度极低,绝大部分乙烷气体可以顺利穿过溶液,实现两种气体的彻底分离。
你在实操时需要把控核心操作细节,将乙烷和乙烯的混合气体以缓慢、匀速的速率通入洗气瓶中,保证气体与溴的四氯化碳溶液充分接触,切勿快速通气。通气速度过快会导致部分乙烯来不及发生加成反应,直接随乙烷气体流出,造成除杂不彻底;同时必须保证溶液足量,确保混合气体中的乙烯成分被完全反应吸收,杜绝残留杂质。
杜绝高锰酸钾酸性溶液除杂的错误操作
很多人会误用酸性高锰酸钾溶液除去乙烷中的乙烯,这种操作存在致命缺陷。酸性高锰酸钾具有强氧化性,能够氧化断裂乙烯的碳碳双键,将乙烯彻底消耗,但氧化反应会生成二氧化碳气体新杂质。二氧化碳会混杂在乙烷中,无法通过简单洗气去除,直接导致提纯后的乙烷气体混入新的酸性杂质,纯度大幅下降,完全达不到除杂提纯的核心目的。
完成洗气除杂后的乙烷气体,需要增加干燥步骤优化纯度。从四氯化碳溶液中导出的乙烷会携带少量有机溶剂蒸气和水汽,你可以将导出的气体通入无水氯化钙或碱石灰干燥管,吸收气体中的水分和微量有机蒸气,最终得到干燥、纯净的乙烷气体,整套流程无二次污染,适配常规化学实验的提纯标准。
| 除杂试剂 | 反应原理 | 除杂效果 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 溴的四氯化碳溶液 | 乙烯加成生成液态有机物 | 无新杂质,除杂彻底 | 实验室标准除杂 |
| 酸性高锰酸钾溶液 | 乙烯被氧化分解 | 生成二氧化碳新杂质 | 禁止用于气体除杂 |
该除杂方法存在明确的适用限制,仅适用于常温常压下的气体提纯操作。若环境温度过高,四氯化碳会快速挥发,不仅会造成溶剂损耗,挥发的四氯化碳气体会混入乙烷中形成新杂质,同时高温会轻微降低溴与乙烯的加成反应效率,因此整套操作必须在室温环境下进行,严禁加热设备辅助通气。
无需使用溴水替代溴的四氯化碳溶液开展实验,溴水中溴单质浓度极低,且体系以水为溶剂,乙烯在水中溶解度小、加成反应速率慢,很难彻底除去乙烯杂质,除杂成功率远低于有机溶剂体系,不具备实操价值。