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【种花家务·化学】4-1-08乙炔——『数理化自学丛书6677版』

2023-02-28 14:50 作者:山嵓  | 我要投稿

【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』,此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版,并于1977年正式再版的基础自学教材,本系列丛书共包含17本,层次大致相当于如今的初高中水平,其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材,很多概念已经与如今迥异,因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外,黑字是教材原文,彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版,即80年代的改开版,改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容,直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版,首先是因为6677版保留了很多古早知识,让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小,即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材,不该被埋没在故纸堆中,是故才打算利用业余时间,将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。   

第一章烃——Ⅱ不饱和链烃

§1-8乙炔

【01】在不饱和链烃里,除烯属烃外,还有炔属烃。它们分子里的氢原子的数目,比相应的烯烃所含有的还要少。炔属烃里最简单的化合物是乙炔

【02】我们在学习碳元素的性质时(第一册§3-3)【山注,化1-3-03第14~16段,CV20558157,知道碳在高温下能跟金属化合生成金属的碳化物。其中最有价值的是碳化钙(CaC₂,俗称电石)。碳化钙跟水作用,就产生乙炔。乙炔也是石油化工的重要产物。

乙炔的物理性质

【03】乙炔俗称电石气,是一种无色、无嗅的气体【纯净的乙快没有臭味,但由于工业上的碳化钙里,常含有磷化钙和硫化钙等杂质,所以制得的乙炔,有磷化氢和硫化氢的臭味】。它的比重是1.16克/升,比空气稍轻些,在相同状况下和同体积的空气的重量比是0.8966。乙炔略溶于水。

乙炔的分子结构

【04】乙炔的分子式是C₂H₂。它分子里的氢原子数,显然比乙烯还要少。也就是说,乙炔分子里的碳原子的化合价更不饱和。根据碳原子是4价和实验的结果推知,在乙炔分子里的2个碳原子之间,共用3对电子,写它的结构式时用三个短划“≡”来表示,这叫做叁键。乙炔的化学性质,确是符合于这个推论的。因此,乙炔的分子结构,可以用下列各种图式表示:

图1·9乙炔的分子结构

乙炔的化学性质

【05】由于分子结构里存在着叁键,它的性质显得比乙烯更活泼。

1、氧化反应

【06】和乙烯一样,乙炔也很容易被氧化剂所氧化,所以它也能使高锰酸钾溶液褪色,由此亦可看出,不饱和链烃的不稳定性,是由于分子中存在着双键和叁键的缘故。

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【07】由于乙炔的含碳量(92.7%)比甲烷、乙烯都要高些(相应的含氢量就比较少),当它在空气里燃烧时,碳来不及氧化,因而产生浓烟,火焰也特别光亮,可以用来照明。

【08】乙炔在氧气里燃烧时,火焰温度可达3000℃左右,称氧炔焰,可用来焊接或切割金属,这在第一册§2-4里已讲过了【山注,化1-2-04第2~4段,传送门CV20367213

2、加成反应

【09】和乙烯相似,乙炔也能跟氢气、卤素、卤化氢和水等物质发生加成反应,所以,乙炔也能使溴水褪色。乙炔跟溴的反应,可以分步表明如下:

【10】从上式中可以看出,乙炔的每1分子可以加入4个溴原子形成饱和的卤代烷。这一事实,有力地证明了它分子里存在着叁键。

【11】乙炔跟氢气一同加热,在镍粉的催化下,能逐步加成,先成乙烯,最后成为乙烷:

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【12】乙炔跟氯化氢进行加成反应,可以生成氯乙烯,这个反应在普通情况下进行比较困难,但当有催化剂(氯化汞HgCl₂)存在时,就能顺利进行:

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【13】氯乙烯是一种无色气体,在光和热的作用下,能象乙烯那样,聚合成为高分子的聚氯乙烯:

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【14】聚氯乙烯是一种应用很广泛的塑料,在第五章里还要讨论。

【15】乙炔跟水进行加成,则生成乙醛。在学习第二章烃的衍生物时(§2-10)再作讨论。

3、聚合反应

【16】乙炔在不同条件下,可以发生不同的聚合反应,生成不同的聚合物。其中最重要的聚合物之一是乙烯基乙炔CH₂=CH一C≡CH【乙烯基乙炔是合成橡胶的原料.见第五章合成橡胶部分】,可以看作是乙烯基CH₂=CH一代换了乙炔分子里的一个氢原子,成为二分子乙炔的聚合物:

【17】乙炔通过加热到600℃的装有活性炭的管子里时,能聚合成苯C₆H₆

3C_2H_2%5Cmathop%7B%3D%5C!%3D%7D%5Climits%5E%7B%E6%B4%BB%E6%80%A7%E7%82%AD%7D_%7B600%C2%B0C%7DC_6H_6%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A

乙炔的制取

【18】乙炔是气焊(或气割)金属的燃料(第一册§2-4)【山注,化1-2-04第2~4段,传送门CV20367213,又是制造塑料和合成有机物的原料。实验室里都是用碳化钙跟水反应来制取乙炔的:

【19】在实验室里制取乙炔的装置很简单,用一支底上有孔的试管,里面填入一些碎玻璃片,放进几块碳化钙,再配一个带有导管的单孔塞,连接橡皮管和尖嘴玻管,把这支试管插入盛有水的烧杯中,装置如图1·10。当水面接触到碳化钙时,就有乙块产生,从尖嘴逸出。

图1·10制取乙炔的实验

【20】产生乙炔后,把橡皮管弯过来,使尖嘴管插入盛有高锰酸钾酸性溶液的试管里,溶液的紫红色很快就会消失。再把乙炔通入溴水里,溴水的棕红色也会很快消失。最后在尖嘴管口点火,乙炔能在管口燃烧,发出明亮的火焰和浓烟。这些实验结果,都证明了上面所叙述的乙炔所具有的性质。

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