Bagaimana untuk menyediakan asid asetik dari ais kering

Dalam pengeluaran kimia, asid asetik adalah asid organik yang penting, yang banyak digunakan dalam makanan, perubatan, kosmetik, tekstil dan bidang lain. Kaedah pengeluaran asid asetik tradisional terutamanya merangkumi pengoksidaan pemangkin metanol dan pengoksidaan etilena. Penggunaan ais kering untuk menyediakan asid asetik adalah kaedah penyediaan yang agak inovatif, sesuai untuk penyelidikan makmal atau pengeluaran berskala kecil. Artikel ini akan menganalisis secara terperinci bagaimana menyediakan asid asetik dengan ais kering, dan menganalisis teori, langkah dan langkah berjaga-jaga.

1. Konsep asas dan ciri-ciri ais kering

Ais kering adalah bentuk pepejal karbon dioksida (COulanes) dengan suhu yang sangat rendah (-78.5 ° C), jadi ia sering digunakan dalam industri dan makmal untuk penyejukan atau sebagai penyejuk. Es kering bukan sahaja dapat menyediakan persekitaran suhu rendah, tetapi juga dapat menghasilkan bahan kimia berguna lain melalui tindak balas kimia. Dalam penyediaan asid asetik, penggunaan ais kering adalah terutamanya untuk menyediakan sumber karbon dioksida untuk mendorong tindak balas.

2. Prinsip asas penyediaan asid asetik dari ais kering

Proses penyediaan asid asetik menggunakan ais kering bergantung kepada tindak balas kimia karbon dioksida. Secara khusus, ais kering bertindak balas dengan air untuk menghasilkan asid karbonik, dan kemudian menggunakan asid karbonik untuk bertindak balas lebih lanjut dengan oksidan atau pemangkin untuk membentuk asid asetik. Persamaan tindak balas kimia untuk proses ini adalah seperti berikut:

$ $ \ Text {CO}2 \ text{(ais kering)} \ text{H}2 \ text{O} \ thartrow \ text{H}2 \ text{CO}3 \ text{(berkarbonat)}$ $

Di bawah keadaan yang betul, asid karbonik boleh bertindak balas dengan bahan lain untuk menghasilkan asid asetik. Tindak balas ini memerlukan pemangkin tertentu atau dilakukan pada suhu dan tekanan tertentu untuk meningkatkan hasil dan kesucian asid asetik.

3. Langkah eksperimen untuk penyediaan asid asetik

3.1 Sediakan bahan eksperimen

Di makmal, penyediaan asid asetik memerlukan bahan berikut:

• Ais kering (COzen)
• Air suling
• Pemangkin (seperti pemangkin asid tertentu atau pemangkin alkali)
• Bekas tindak balas (seperti botol tindak balas atau reaktor)
• Peralatan kawalan suhu (seperti mandi air suhu tetap)

3.2 Langkah eksperimen

1. Penyediaan bekas tindak balas: Pilih bekas eksperimen yang sesuai untuk memastikan bekas itu mempunyai kedap udara yang baik dan dapat menahan suhu rendah.
2. Rawatan ais kering: Masukkan jumlah ais kering yang sesuai ke dalam bekas reaksi dan tambahkan air suling. Es kering secara beransur-ansur akan menjadi karbon dioksida di dalam air.
3. Kawalan tindak balas: Kawal kadar tindak balas dan kesucian produk dengan menyesuaikan suhu dan tekanan. Gunakan peralatan kawalan suhu untuk mengekalkan sistem tindak balas dalam julat suhu yang sesuai.
4. Penambahan pemangkin: Tambahkan jumlah pemangkin yang sesuai (seperti asid sulfurik atau natrium hidroksida) seperti yang diperlukan untuk mempromosikan penguraian asid karbonik dan pembentukan asid asetik.
5. Pemerhatian tindak balas: Perhatikan kemajuan tindak balas untuk memastikan bahawa tidak ada fenomena yang tidak normal dalam sistem tindak balas. Setelah tindak balas selesai, asid asetik yang dihasilkan dapat dipisahkan dan dimurnikan.

4. Langkah berjaga-jaga untuk menyediakan asid asetik dari ais kering

4.1 Kawalan suhu dan tekanan

Oleh kerana suhu ais kering sangat rendah, suhu sistem tindak balas perlu dikawal secara khusus, agar tidak terlalu rendah dan menyebabkan kadar tindak balas menjadi perlahan atau berhenti sepenuhnya. Semasa bertindak balas, disarankan untuk menggunakan peralatan termostatik untuk mengekalkan suhu tindak balas antara-10 ° C dan 20 ° C untuk memastikan kelancaran tindak balas.

4.2 Pemilihan pemangkin

Pemangkin yang berbeza mempengaruhi kadar tindak balas dan kesucian produk. Dalam eksperimen, pemilihan pemangkin yang betul adalah penting. Jika pemangkin asid digunakan, anda perlu memberi perhatian kepada kepekatan asid untuk mengelakkan kesan sampingan. Pemangkin alkali boleh digunakan untuk mempromosikan penguraian asid karbonik, menghasilkan karbon dioksida dan air.

4.3 Perlindungan keselamatan

Ciri-ciri suhu rendah ais kering dan ketoksikan karbon dioksida memerlukan perlindungan diri semasa operasi untuk mengelakkan radang dingin dan penyedutan gas berbahaya. Menggunakan makmal pengudaraan yang baik, perlu memakai sarung tangan pelindung yang betul dan kacamata.

5. Masalah dan penyelesaian biasa dalam proses penyediaan

5.1 Hasil produk yang rendah

Sekiranya hasil hasil semasa tindak balas rendah, ini mungkin disebabkan oleh suhu yang tidak stabil atau penggunaan pemangkin yang tidak mencukupi. Pada masa ini, anda boleh meningkatkan jumlah pemangkin atau menyesuaikan suhu tindak balas untuk menjadikannya dalam selang tindak balas yang optimum.

5.2 Penjanaan produk sampingan

Dalam keadaan tertentu, tindak balas boleh menghasilkan produk sampingan lain seperti anhidrida asetik atau natrium asetat. Untuk mengurangkan pengeluaran produk sampingan, laluan tindak balas boleh dioptimumkan dengan menyesuaikan keadaan tindak balas, seperti menggunakan pemangkin yang berbeza atau suhu yang lebih rendah.

Kesimpulan

Penyediaan asid asetik dari ais kering adalah kaedah yang berkesan untuk penyelidikan makmal dan pengeluaran berskala kecil. Dengan memahami prinsip asasnya, langkah eksperimen dan langkah berjaga-jaga, ia dapat membantu penyelidik kimia mencapai sintesis asid asetik yang cekap dalam eksperimen. Menguasai cara menyediakan asid asetik dengan ais kering bukan sahaja dapat membantu memperluas kaedah sintesis kimia, tetapi juga memberikan asas teori dan sokongan data eksperimen untuk aplikasi industri yang berkaitan. Dalam eksperimen, memastikan keselamatan operasi dan pengoptimuman keadaan tindak balas adalah jaminan penting untuk mendapatkan asid asetik dengan kemurnian tinggi.