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硫酸和磷酸能生成什么?

作者:訪客發(fā)布時(shí)間:2021-07-14分類:催化劑及助劑瀏覽:249


導(dǎo)讀:可以,很多需要濃硫酸催化或者作為反應(yīng)物的有機(jī)化學(xué)反應(yīng),濃硫酸都可以用濃磷酸代替,用濃磷酸代替濃硫酸具有下列優(yōu)點(diǎn):1、相對濃硫酸的較強(qiáng)氧化性,濃磷酸幾乎不顯氧化性,反應(yīng)物碳化的副反...

可以,很多需要濃硫酸催化或者作為反應(yīng)物的有機(jī)化學(xué)反應(yīng),濃硫酸都可以用濃磷酸代替,用濃磷酸代替濃硫酸具有下列優(yōu)點(diǎn):

1、相對濃硫酸的較強(qiáng)氧化性,濃磷酸幾乎不顯氧化性,反應(yīng)物碳化的副反應(yīng)少,也不會(huì)生成SO2等還原副反應(yīng)產(chǎn)物。

2、使用濃磷酸比濃硫酸相對安全,冷濃磷酸對皮膚的腐蝕性較小,85%濃磷酸與水、乙醇等混合時(shí),放出的熱量遠(yuǎn)少于98%濃硫酸(但也有明顯的放熱),不容易發(fā)生暴濺等事故。

3、濃硫酸列入易制毒化學(xué)品進(jìn)行管制,采購流程和藥品管理較為麻煩,應(yīng)節(jié)約使用,可能時(shí)使用濃磷酸替代是一個(gè)較好的方法。

但使用濃磷酸代替濃硫酸也有下列缺點(diǎn):

1、濃磷酸酸性明顯弱于濃硫酸,對有機(jī)物質(zhì)子化的能力弱,很多情況下濃磷酸的用量(體積或者質(zhì)量)要用到濃硫酸的1.5—2倍,才能有較好的催化或者反應(yīng)效果。

2、市售85%濃磷酸含有較多的水,如果按照物質(zhì)的量比(摩爾比)計(jì)算,H3PO4 : H2O可近似1:1,導(dǎo)致市售85%濃磷酸的吸水性和脫水性明顯下降,在某些需要強(qiáng)脫水能力的環(huán)境可能不合適。

3、濃磷酸在加熱到較高溫度時(shí),對一般的玻璃儀器表面有明顯的侵蝕作用,對于質(zhì)量欠佳殘留內(nèi)應(yīng)力的玻璃儀器,玻璃儀器突然破裂的可能性增大,要謹(jǐn)防這種情況的發(fā)生。

下面舉幾個(gè)用濃磷酸代替濃硫酸作為催化劑的有機(jī)合成實(shí)例:

1、乙酸乙酯的合成

在100ml圓底燒瓶中依次加入15ml 95%乙醇、10ml冰醋酸和5ml 85%濃磷酸,混合均勻后投入2—3粒沸石,安裝好回流冷凝管,用酒精燈、電爐或者電熱套加熱回流30min。冷卻后拆下回流冷凝管,再補(bǔ)加2—3粒沸石,改成蒸餾裝置,重新加熱,收集沸點(diǎn)不高于72℃—75℃的餾分,餾分主要成分是乙酸乙酯、乙醇和水的三元或者二元共沸物。將餾出物用飽和碳酸鈉溶液洗滌兩次除去微量乙酸,同時(shí)也除去一部分乙醇和水,即得粗乙酸乙酯。如果將粗乙酸乙酯再依次用飽和食鹽水和飽和氯化鈣溶液洗滌,加入無水硫酸鈉或者無水硫酸鎂干燥,最后蒸餾即可得精制乙酸乙酯。

如果用中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法,可用φ18mm×180mm或者φ25mm×200mm的大試管,依次加入6ml 95%乙醇、4ml冰醋酸和2ml 85%濃磷酸,混合均勻,加入2—3粒沸石,用中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中制取乙酸乙酯的裝置,將長導(dǎo)氣管插入浸入冷水的空小試管中,但不要插入過深。用酒精燈小火加熱大試管,使得大試管中的反應(yīng)物平穩(wěn)微沸(切勿沸騰過于劇烈,如果有條件,可將大試管改為水浴加熱)一段時(shí)間,待小試管中收集到5ml以上冷凝液后停止加熱。將小試管中的冷凝液每次用3ml左右飽和碳酸鈉溶液洗滌兩次,即得粗乙酸乙酯。

2、溴乙烷的制取

中學(xué)化學(xué)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法是在大試管中將2ml乙醇、2ml水和4ml 98%濃硫酸混合冷卻后,加入3g研細(xì)的無水NaBr或者4g研細(xì)的KBr,隔著石棉網(wǎng)小火加熱大試管,生成的氣體通入浸在冰水中的U形管中冷凝得到溴乙烷。

這一方法制取的粗溴乙烷經(jīng)常帶有明顯的橙黃色,系濃硫酸氧化性導(dǎo)致以下副反應(yīng)所致:

2HBr + H2SO4 = Br2↑ + SO2↑ + 2H2O

如果用85%濃磷酸代替濃硫酸,則反應(yīng)物中切不可再加水,并將濃磷酸用量增大到6ml—8ml,也就是在大試管中直接將2ml乙醇與6ml—8ml濃磷酸混合后,加入3g研細(xì)的無水NaBr或者4g研細(xì)的KBr,隔著石棉網(wǎng)小火加熱大試管,生成的氣體同樣通入浸在冰水中的U形管中,冷凝后同樣可以得到溴乙烷。

這一實(shí)驗(yàn)方法制取的溴乙烷可能產(chǎn)率稍低,但基本是不帶橙黃色的無色透明液體。

如果用大學(xué)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法,只要不在反應(yīng)物中額外加水,并將85%濃磷酸的用量(體積)增加到98%濃硫酸的1.5—2倍,同樣可以收到可以接受的實(shí)驗(yàn)效果,注意NaBr要用無水NaBr,有些試劑NaBr是帶有結(jié)晶水的NaBr·2H2O,也可用KBr代替NaBr。

3、環(huán)己烯的制備

很多大學(xué)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材上均有此實(shí)驗(yàn),環(huán)己醇脫水制備環(huán)己烯,使用98%濃硫酸或者85%濃磷酸作為催化劑的均有,使用85%濃磷酸作為催化劑的優(yōu)點(diǎn)是不生成碳渣和SO2氣體,但用量(體積)要用到濃硫酸的2倍,實(shí)驗(yàn)過程可以參見相關(guān)大學(xué)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材,這里就不再詳述了。

標(biāo)簽:磷酸硫酸生成


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