乙烯与乙醇的相互转化
在有机化学中，乙烯（CH₂=CH₂）与乙醇（CH₃CH₂OH）是两种重要的化合物，它们之间可以通过特定的化学反应实现相互转化。这两个过程不仅是基础有机化学教学中的经典范例，也是现代化学工业的核心反应路径。乙烯到乙醇的转化属于加成反应，而乙醇到乙烯的转化则属于消除反应，它们共同构成了一个可逆的化学变化循环。
从乙烯到乙醇：水合反应
将乙烯转化为乙醇的主要工业方法是乙烯直接水合法。其化学反应方程式为：CH₂=CH₂ + H₂O → CH₃CH₂OH。该反应需要在高温（约300℃）、高压（约7MPa）以及磷酸/硅藻土等固体酸催化剂的条件下进行。乙烯分子中的碳碳双键（C=C）断裂，水分子（H-O-H）中的氢原子和羟基（-OH）分别加到两个碳原子上，从而生成乙醇。这是大规模生产工业酒精和燃料乙醇的关键途径之一。
从乙醇到乙烯：脱水反应
相反，将乙醇转化为乙烯的过程是脱水反应。其化学反应方程式为：CH₃CH₂OH → CH₂=CH₂ + H₂O。该反应通常在浓硫酸（如98% H₂SO₄）作为催化剂和脱水剂，并加热到约170℃的条件下进行。乙醇分子在酸催化下，其β-碳原子上的一个氢原子与羟基（-OH）结合形成一分子水脱去，同时在两个碳原子之间形成一个新的碳碳双键，从而生成乙烯。这个反应是实验室制备少量乙烯的常用方法，也体现了醇类消除反应的基本原理。