一种利用滴液式气体发生器实验室制备乙炔的方法

本发明涉及乙炔气体制取，具体涉及到利用滴液式气体发生器实验室制备乙炔气体。

背景技术：

1、乙炔，俗称风煤或电石气，常温常压下为无色气体，微溶于水，液态、固态或一定压力下的气态时有猛烈爆炸的危险。乙炔是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料，在工业上也可用于照明、焊接及切断金属(氧炔焰)。在高中化学和大学有机化学教学中，通常采用分液漏斗和蒸馏烧瓶组成的装置为反应容器，以饱和食盐水和电石反应制备乙炔。但在实际的操作中我们发现，即使用饱和食盐水代替水，仍然存在反应速度过快、乙炔气流不平稳、反应过程不易观察和控制、产生的糊状氢氧化钙易堵塞玻璃导管，从而导致瓶内气体过多、压强过大，橡皮塞被迫射出、仪器损坏、甚至伤及实验人员等问题。为解决上述问题，刘萍等根据双向控制的原理，设计出一套乙炔制备、净化和性质实验的一体化实验装置，小巧轻便；韦新平等利用一次性塑料滴管与试管的组合装置进行实验，并将饱和食盐水替换为饱和硫酸铜和无水乙醇的混合溶液，实现了实验装置的微型化、成本低廉、随开随用；李俊生在实验装置和操作方式上进行优化，将蘸有饱和食盐水的棉花缠在铁丝上，并用磁铁吸附，通过调节磁铁的位置来控制反应的进程；彭贤春通过尝试丙酮、氢氧化钠、醋酸等溶液与电石的反应得出体积比为1:3左右的醋酸溶液与电石反应能够较好地控制气体的发生。这些改进在不同程度上优化了乙炔制备实验，但并未完全解决其中存在的问题。

2、滴液式气体发生器是一种固-液反应装置，由储液杯、流量调节器、排气管和反应容器等组成。该装置通过流量调节器控制反应液的滴入，使反应液与反应容器中的固体反应物充分接触。反应过程中可随时向储液杯中补加反应液，反应结束时，关闭流量调节器，打开活塞排出废液。该装置能够根据实验需要制备适量气体，弥补了传统启普发生器制气量过大、浪费药品等不足之处，现已在h2、o2、co2等气体的教学、科研实验中使用。实验结果表明，滴液式气体发生器具有试剂利用效率高、安全性能优良、操作方便等特点。因此利用滴液式气体发生器制备乙炔气体，对于实验教学和科研领域均具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决实验室制备乙炔存在的反应速率过快、无法控制反应进程、产生气流不平稳、泡沫随气体冲出堵塞导管等问题，提供一种利用滴液式气体发生器实验室制备乙炔气体的方法。该方法与恒压分液漏斗和蒸馏烧瓶组成的制取装置相比，滴液式气体发生器腔体小，操作方便，制气量大，制气效率大大提高，可将其应用于实验教学和科研领域。

2、针对上述目的，本发明采用的技术方案由下述步骤组成：

3、步骤1：向反应容器内加入块状电石及与反应液不反应的固体掺杂物，储液杯中加入反应液，具支试管中加入饱和硫酸铜水溶液，并将装满水的试管倒扣在水槽中；所述反应液为盐酸水溶液、醋酸水溶液、氯化铵水溶液中任意一种；

4、步骤2：打开流量调节器，使酸性反应液滴入反应容器内与电石接触产生气体，气体通过饱和硫酸铜水溶液后用试管收集乙炔。

5、进一步，优选上述盐酸水溶液的浓度为2～4mol/l。

6、进一步，优选上述醋酸水溶液的浓度为2～3mol/l。

7、进一步，优选上述氯化铵水溶液的浓度为2～2.5mol/l。

8、进一步，优选上述固体掺杂物为玻璃珠、铂珠、塑料球、不锈钢球中任意一种，固体掺杂物的直径为2～10mm。

9、进一步，优选上述电石的重量与固体掺杂物的体积比为1g:1～4cm3。

10、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

11、1、本发明利用滴液式气体发生器为反应装置，在反应容器中加入直径为2～10mm的玻璃珠、铂珠、塑料球和不锈钢球中任意一种形成空隙，使反应产生的糊状沉淀物被反应废液冲入废液池，反应过程中能够根据实验需要随时打开活塞放出废液，使得固-液分离，达到控制反应进程的目的；

12、2、本发明采用的滴液式气体发生器装置简单，操作方便，利用盐酸水溶液、醋酸水溶液、氯化铵水溶液等酸性水溶液的弱酸性能够减少糊状沉淀对电石的包裹，使得反应物之间充分接触，制气效率高，制气量大，乙炔气体平均产率可达90％；

13、3、本发明以盐酸水溶液、醋酸水溶液、氯化铵水溶液等作为反应液，大大降低了反应速率，同时反应液的酸性能够减少ca(oh)2泡沫的影响，避免其堵塞导管，保证了实验的安全。

14、4、本发明利用盐酸水溶液、醋酸水溶液、氯化铵水溶液等酸性水溶液的弱酸性能够消除大量氢氧化钙沉淀，减少泡沫的生成，固体掺杂物的加入有助于固-液分离，实验效果好。

15、5、本发明方法可作为大学学生实验、中学演示实验教学及教师科研中的应用。

技术特征：

1.一种利用滴液式气体发生器实验室制备乙炔的方法，其特征在于所述方法由下述步骤组成：

2.根据权利要求1所述的利用滴液式气体发生器实验室制备乙炔的方法，其特征在于：所述盐酸水溶液的浓度为2～4mol/l。

3.根据权利要求1所述的利用滴液式气体发生器实验室制备乙炔的方法，其特征在于：所述醋酸水溶液的浓度为2～3mol/l。

4.根据权利要求1所述的利用滴液式气体发生器实验室制备乙炔的方法，其特征在于：所述氯化铵水溶液的浓度为2～2.5mol/l。

5.根据权利要求1所述的利用滴液式气体发生器实验室制备乙炔的方法，其特征在于：所述固体掺杂物为玻璃珠、铂珠、塑料球、不锈钢球中任意一种，固体掺杂物的直径为2～10mm。

6.根据权利要求1或5所述的利用滴液式气体发生器实验室制备乙炔的方法，其特征在于：所述电石的重量与固体掺杂物的体积比为1g:1～4cm3。

技术总结
本发明公开了一种利用滴液式气体发生器实验室制备乙炔的方法，该方法以盐酸水溶液、醋酸水溶液、氯化铵水溶液中任意一种为反应液，利用滴液式气体发生器为反应装置，在反应容器中加入直径为2～10mm的玻璃珠、铂珠、塑料球和不锈钢球等中任意一种与反应液不反应的固体掺杂物形成空隙，使反应产生的糊状沉淀物被反应废液冲入废液池，减少糊状沉淀对电石的包裹，使得反应物之间充分接触，大大提高制气效率；反应过程中能够根据实验需要随时打开活塞放出废液，使得固‑液分离，达到控制反应速率的目的，保证了实验的安全。本发明可用于大学、中学化学乙炔制备实验教学，也可用于需要乙炔为原料的科研实验。

技术研发人员：张尊听,董丽英,史亦琳,王丁
受保护的技术使用者：陕西师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13