乙炔使用CuSO4除杂的原因
乙炔使用CuSO4除杂的原因
电石盐水乙炔生，除杂通入硫酸铜。——实验室制乙炔口诀。
制取乙炔时，由于CaC2和水反应激烈并产生泡沫，为了防止反应过猛，可用饱和食盐水代替普通水与CaC2反应。由电石制出的乙炔往往含有杂质，需要除杂，在这个实验中，采用了不常用的除杂试剂CuSO4。
乙炔是无色无嗅的气体，微溶于水，易溶于有机溶剂。而通常我们制得的乙炔常常伴随有臭味，众所周知，有臭味是因为含H2S、PH3等气体杂质。
为什么会含有这些杂质呢？这要从电石的制备说起。
将焦炭和氧化钙经电弧加热至2200℃，或在电炉加热至2000℃，制成碳化钙。
CaO+3C=（2000℃）=CaC2+CO
理论上可以制得纯净的CaC2，但由于石灰和炭材中含有磷、硫等元素，在电石生产过程中，由原料带入的磷、硫全部以Ca3P2、CaS形态转入电石中，当电石发生乙炔时，所产生的H2S几乎全部溶于含消石灰的清水中，而产生的PH3则大约有75%转入乙炔中，25%溶于电石清水中。
CaC2+2H2O==Ca(OH)2+C2H2↑
CaS+2H2O==Ca(OH)2+ H2S↑ Ca3P2+6H2O== 3Ca(OH)2+2PH3↑
如何除掉乙炔中的H2S和PH3呢？很多人想到了使用NaOH溶液。而就在配套练习册《志鸿优化》乙炔这一课偏偏提到了：除杂宜用CuSO4溶液而不用NaOH、酸性KMnO4溶液等。
乙炔属于不饱和烃，易被酸性KMnO4溶液氧化，首先被排除了。
H2S、PH3是酸性气体，可以用碱除去，NaOH溶液在原则上是可以的。而《优化》确实将其否定了，究竟是为什么呢？
首先想到的是乙炔可能和水发生加成反应生成乙醛。
HC≡CH+H2O=（H+，Hg2+）=CH3CHO
值得注意的是，乙炔和水的加成是在10%硫酸和5%硫酸汞水溶液中发生的。在氢氧化钠溶液中，不能发生此反应。
之后又咨询了化学老师，给出的解释是乙炔具有酸性，会被强碱NaOH消耗。末端炔烃确实具有酸性，例如乙炔和氨基钠在液氨中反应生成乙炔一钠和氨。
HC≡CH+NaNH2==HC≡CNa+ NH3
但就在课本的同一页上，有这样一个表格。
水的酸性远强于末端炔烃的酸性。所以炔烃和NaOH反应生成炔钠和水，违背强酸制弱酸的原理，故不可能。
此时对原因的探究，似乎陷入僵局，将可能发生的有机反应全部查阅了一遍，还是没有进展，甚至对NaOH能否除去H2S产生了怀疑。H2S和NaOH发生中和反应，是毋庸置疑的，但在查阅相关书籍的时候，无意中看见了PH3的相关性质。
在最开始，由于P与S相邻，误认为H2S和PH3性质相似，均属于酸性气体，却忘记了P和N均属于ⅤA，而NH3为碱性气体。
PH3的性质中，没有发现与NaOH反应的记录，却发现了这样一个反应。
PH4I+KOH==PH3↑+KI+ H2O
这个反应证明了膦（PH3）不与NaOH反应，并且鏻盐（PH4+）会水解生成PH3。
PH3具有一定的碱性，但比NH3要弱得多，Kb≈10
PH4I+ H2O==PH3↑+ H2O+ HI
根据这个反应，证明了PH3不与一般的非氧化性酸反应。
PH3是一种强还原剂，还原能力比NH3强。既然酸碱中和没有希望了，只能考虑使用氧化还原反应将其除去。H2S也是一种还原性气体，并且易与金属形成难容物，除去较为简单。文章最开始提到了，乙炔是不饱和烃，易被氧化剂氧化，所以除杂所使用的氧化剂不能太强。考虑使用不活泼金属盐，选择CuSO4溶液。
PH3与CuSO4溶液发生反应：
2PH3+8CuSO4+8 H2O ==2H3PO4+8H2SO4+8Cu
Cu2+与S2-反应生成难溶于稀酸的黑色沉淀CuS。
CuSO4+H2S==CuS↓+H2SO4
至此，乙炔除杂已完毕。 -26