乙烷的概述和化学性质及用途
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摘要:一、 概述 在室温和大气压力下，纯乙烷是无色、无味、可燃和无毒的气体。其沸点为-88.6℃。二、化学性质 丙烷属链烷系或石蜡系列烃。链烷烃主要的化学性质如下： 1、脱氢 此类反应是石油工业中的重要反应，借此，乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷和戊烷可以转化为相应的烯烃..
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一、 概述 在室温和大气压力下，纯乙烷是无色、无味、可燃和无毒的气体。其沸点为-88.6℃。 二、化学性质 丙烷属链烷系或石蜡系列烃。链烷烃主要的化学性质如下： 1、脱氢 此类反应是石油工业中的重要反应，借此，乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷和戊烷可以转化为相应的烯烃，催化剂可以促进反应速度，提高产品收率。工业上，用此法生产的烯烃经聚合或烷基化为异烷烃，最后生产出高级发动机燃料。乙烯、丙烯、异丁烯在工业上用于生产大量重要的脂肪族化合物。 2、异构化 对含4个或4个以上碳原子的链烷烃或低支链烷烃，经异构化可以获得更多高支链烷烃，异构化反应使用弗瑞德-克拉福茨(Friedel-Crafts)型催化剂，反应温度150-200℃。最有效的催化剂为载于硅胶上的氯化铝或铝胶，并加氯化氢改性。还有大量其它类型催化剂和改性剂可供选用。通过异构化可由丁烷和戊烷生产异丁烷和异戊烷。进而用丙烯和丁烯进行烷基化反应，以生产高支链庚烷、辛烷和壬烷，供航空燃料使用。 3、热降解或裂解 在500-1000℃ ，对气态、液态和固态烷烃的裂解进行了广泛研究，目的在于获得低碳支链烷烃和烯烃。在温度1400-1600℃进行的烷烃非催化裂解可以产生更完全的降解，工业上用此法生产炭黑、氢和乙炔等重要产品。借助于使用适合的催化剂，裂解温度可以降到200-500℃。仔细控制裂解条件，可以使需要的裂解产品具有高收率。 4、芳构化 采用高温裂化、临氢重整和催化重整，可以使烷烃转化为芳烃。烷烃芳构化温度约500-1000℃。反应机理有可能是:首先生成烯烃和二烯烃，再进一步化合生成环形化合物，后者在金属催化剂存在的情况下脱氢 面变为芳族化合物。临氢重整过程实质上是一个定量转化过程，用六碳以上脂肪链烃为原料，可以转化为具有相同碳原子数的芳烃。这个反应的机理包括:烷烃脱氢为烯烃，烯烃环化为环己烷衍生物，环化物再脱氢为芳族化合物。 5、氧化 在温度低于燃点很多的情况下，烷烃也可以被大气中的氧氧化。烷烃蒸气氧化的速率随链长的增加而增高，碳链分支增多，反应速率则降低，甲基支链的影响较为稳定。 6、卤化 卤素(碘除外)易于与烷烃发生反应。在无光照的情况下，很难发生烷烃的卤化反应。在日光或紫外光的照射下，甲烷和乙烷与卤素(碘除外)发生猛烈的爆炸反应。在液态或气态中进行烷烃的卤化，可以用紫外光照射或加热方法实现。催化剂可以加速反应的进行。常出现卤化物异构体和多取代产物生成的情况。用氯时，借对浓度和温度的控制以及选用适合催化剂和稀释剂，可以使爆炸反应的危险性降到最低。 7、硝化 虽然在常温下烷烃很难与硝酸或四氧化氮反应，但在100-450℃温度下，液相(最好是蒸气相)烷烃却可以与之反应而生成硝基烷。 8、与无机试剂反应 (1) 在紫外光照射下，烷经与二氧化硫和氯的混合物在室温下反应生成磺酰氯。 (2) 在有机过氧化物存在的情况下，烷烃与硫酰氯在无光照时反应生成烷基氯、二氧化硫和氯化氢。 (3) 烷烃(如丙烷、丁烷、异丁烷)与二氧化硫的气相反应生成磺酸、酸酐、砜和硫酸盐。(4)在约300℃或更高温度下，含4个碳原子或4个以上碳原子的烷烃与硫反应，得到烯烃、二烯烃和噻吩衍生物。(5))烷烃(包括丙烷、3-甲基戊烷和庚烷)与三氯化磷和氧在25℃反应，生成烷烃膦酰氯。烷烃膦酰氯水解则得到烷基膦酸。(6)在有氯化铝存在时，烷烃与一氧化碳反应生成酮。 9、与有机试剂反应 (1) 在有机过氧化物存在的条件下，在光化性光或黑暗中，烷烃(如戊烷、庚烷和异辛烷)与草酰氯或碳酰氯反应生成酰基氯。 (2) 正链烷烃在氯化铝存在时与酰基氯反应生成酮。 (3) 异链烷烃在弗瑞德-克拉福茨(Friedel-Crafts)催化剂存在时与卤代烷烃发生缩合反应。存在氯化铝时，2-甲基丙烷与氯乙烯缩合生成1,1-二氯-3,3-二甲基丁烷。 (4) 有卤化铝存在时，异链烷烃与叔烷基卤化物或仲烷基卤化物可发生卤素-氢交换反应。 (5) 有氯化铝存在时，异链烷烃与不饱和羧酸反应，生成饱和脂肪酸。 (6) 叔烷烃与过氧化苯甲酰反应生成叔烷基苯甲酸酯、苯和二氧化碳。还可以获得叔烷基苯、苯甲醇和二 氧化碳。 (7) 在硫酸存在的条件下，叔烷烃和酮反应生成叔醇。 (8) 有硅胶或铝胶存在时，异链烷烃可以和芳烃发生缩合反应。 三、 用途 乙烷具有显著的抗爆质量，因而，可以用在高压缩比的发动机中。通常，乙烷系用作生产卤代乙烷的原料。在极低温度制冷系统中，已经有使用乙烷做制冷剂的。 |
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