40℃乙酸乙酯的活化能

乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定如下：

一、实验目的。

1、学习电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法。

2、了解二级反应的特点，学会用图解计算法求二级反应的速率常数。

3、熟悉电导仪的使用。

二、实验步骤。

1、标定NaOH溶液及乙酸乙酯溶液的配制计算标定0.02mol/dm3NaOH溶液所需的草酸二份，放入锥形瓶中，用少量去离子水溶解之，标定溶液。

计算出配制与NaOH等浓度的乙酸乙酯溶液100mL所需化学纯乙酸乙酯的质量，根据不同温度下乙酸乙酯的密度计算其体积（乙酸乙酯的取样是通过量取一定量的体积），于100ml容量瓶中加入约2/3容积的去离子水，然后用1mL移液管吸取所需的乙酸乙酯加入容量瓶中，加水至刻度，摇匀。

2、调节恒温水浴调节恒温水浴温度为30℃±0.1℃。

3、电导率K0的测定。

用20mL移液管量取去离子水及标定过的NaOH溶液各20mL，在干燥的100mL烧杯中混匀，用少量稀释后的NaOH溶液淋洗电导电极及电极管3次，装入适量的此NaOH溶液于电极管中，浸入电导电极并置于恒温水浴中恒温。

乙酸乙酯皂化反应：

皂化就是氢氧化钠和乙酸乙酯反应：碱性的水解反应，生成乙酸钠和乙醇。乙酸乙酯与氢氧化钠的方程式为：CH3COOCH2CH3+NaOH—加热→CH3COONa+CH3CH2OH。

乙酸乙酯皂化反应速率常数是：

仪器：皂化反应实验装置，电子天平(规格1200g/0.1g)，电子天平(规格110g/0.1mg)，纯水机(UPT-I-20T)，单通道移液器(规格10-100μL)，磁力搅拌器(78HW-1)，计时器，恒温反应器(自制)，碱式滴定管(50.00mL)。

试剂：氢氧化钠(分析纯)，乙酸乙酯(分析纯)，邻苯二甲酸氢钾(分析纯)，纯水，酚酞指示剂。

通过实验测定起始溶液的电导率κ0和不同时间t溶液的电导率κt，以κt对(κ0-κt)/t作图，得一直线，从直线的斜率可求出反应速率数k值。使用Origin软件处理实验数据，可得到直线斜率和相关系数R。

扩展资料：

如果使用氢氧化钾水解，得到的肥皂是软的。向溶液中加入氯化钠可以减小脂肪酸盐的溶解度从而分离出脂肪酸盐，这一过程叫盐析。高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分，经填充剂处理可得块状肥皂。

肥皂分子有一端由许多碳和氢所组成的长链，另一端则为亲水性的原子团。使用肥皂时，油污被亲油端吸附着，再由亲水端牵入水中，达到洗净效果。

乙醇的质量分数要高，如能用无水乙醇代替质量分数为95%的乙醇效果会更好。催化作用使用的浓硫酸量很少，一般只要使硫酸的质量达到乙醇质量的3%就可完成催化作用，但为了能除去反应中生成的水，应使浓硫酸的用量再稍多一些。

制备乙酸乙酯时反应温度不宜过高，在保持在60℃～70℃之间，温度过高时会产生乙醚和亚硫酸或乙烯等杂质。液体加热至沸腾后，应改用小火加热。事先可在试管中加入几片碎瓷片，以防止液体暴沸。

参考资料来源：百度百科--乙酸乙酯

参考资料来源：百度百科--皂化反应

问题描述:

为什么本实验要在恒温条件下进行？而且CH3COOC2H5和CH3COONa溶液，在混合前还要预先恒温？

解析:

乙酸乙酯的皂化反应是一个典型的二级反应：

CH3COOC2H5+OH-→CH3COO-+C2H5OH

设反应物乙酸乙酯与碱的起始浓度相同，则反应速率方程为：

r = =kc2

积分后可得反应速率系数表达式：

(推导)

式中：为反应物的起始浓度；c为反应进行中任一时刻反应物的浓度。为求得某温度下的k值，需知该温度下反应过程中任一时刻t的浓度c。测定这一浓度的方法很多，本实验采用电导法。

用电导法测定浓度的依据是：

(1) 溶液中乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性，它们的浓度变化不致影响电导的数值。同时反应过程中Na+的浓度始终不变，它对溶液的电导有固定的贡献，而与电导的变化无关。因此参与导电且反应过程中浓度改变的离子只有OH-和CH3COO-。

(2) 由于OH-的导电能力比CH3COO-大得多，随着反应的进行，OH-逐渐减少而CH3COO-逐渐增加，因此溶液的电导随逐渐下降。

(3) 在稀溶液中，每种强电解质的电导与其浓度成正比，而且溶液的总电导等于溶液中各离子电导之和。

设反应体系在时间t=0，t=t 和t=∞时的电导可分别以G0、Gt 和G∞来表示。实质上G0是

NaOH溶液浓度为时的电导，Gt是 NaOH溶液浓度为c时的电导与CH3COONa溶液浓度为- c时的电导之和，而G∞则是产物CH3COONa溶液浓度为 时的电导。即：

G0=K反c0

G∞=K产c0

Gt=K反c+K产(c0- c)

式中K反，K产是与温度，溶剂和电解质性质有关的比例系数。

处理上面三式，可得

G0- Gt=(K反- K产)(c0- c)

Gt- G∞=(K反- K产)c

以上两式相除，得

代入上面的反应速率系数表达式，得

k=

上式可改写为如下形式：

Gt= + G∞

以Gt对作图，可得一直线，直线的斜率为，由此可求得反应速率系数k，由截距可求得G∞。

二级反应的半衰期t1/2 为：

t1/2=

可见，二级反应的半衰期t1/2 与起始浓度成反比。由上式可知，此处t1/2 即是上述作图所得直线之斜率。

若由实验求得两个不同温度下的速率系数k，则可利用阿累尼乌斯(Arrhenius）公式：

ln=()

计算出反应的活化能Ea。

2、乙酸乙酯又称醋酸乙酯，低毒性，有甜味，浓度较高时有刺激性气味，易挥发，是一种用途广泛的精细化工产品。具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，是一种重要的有机化工原料和工业溶剂。

乙酸乙酯也能发生醇解、氨解、酯交换、还原等一般酯的共同反应。金属钠存在下自行缩合，生成3-羟基-2-丁酮或乙酰乙酸乙酯；与Grignard试剂反应生成酮，进一步反应得到叔醇。乙酸乙酯对热比较稳定，290℃加热8~10小时无变化。通过红热的铁管时分解成乙烯和乙酸，通过加热到300~350℃的锌粉分解成氢、一氧化碳、二氧化碳、丙酮和乙烯，360℃通过脱水的氧化铝可分解为水、乙烯、二氧化碳和丙酮。乙酸乙酯经紫外线照射分解生成55%一氧化碳，14%二氧化碳和31%氢或甲烷等可燃性气体。与臭氧反应生成乙醛和乙酸。气态卤化氢与乙酸乙酯发生反应，生成卤代乙烷和乙酸。其中碘化氢最易反应，氯化氢在常温下则需加压才发生分解，与五氯化磷一起加热到150℃，生成氯乙烷和乙酰氯。乙酸乙酯与金属盐类生成各种结晶性的复合物。这些复合物溶于无水乙醇而不溶于乙酸乙酯，且遇水容易水解。 [1]

水解反应

乙酸乙酯容易水解，常温下有水存在时，也逐渐水解生成乙酸和乙醇。添加微量的酸或碱能促进水解反应。乙酸乙酯的碱性水解与酸性水解最大的差别在于，碱性水解是不可逆的，也就是反应机制中可逆的进程与不可逆的进程。乙酸与乙醇发生可逆反应会生成乙酸乙酯。陈酒很好喝，就是因为酒中少量的乙酸与乙醇反应生成具有果香味的乙酸乙酯。

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实验十一 乙酸乙酯皂化反应

目的要求 基本原理 仪器和试剂 实验操作 数据记录处理 思考与讨论 注意事项

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【目的要求】

1.用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应进程中的电导率。

2.学会用图解法求二级反应的速率常数，并计算该反应的活化能。

3.学会使用电导率仪和恒温水浴。

预习要求

1.了解电导法测定化学反应速率常数的原理。

2.如何用图解法求二级反应的速率常数及如何计算反应的活化能。

3.了解电导率仪和恒温水浴的使用方法及注意事项。

【基本原理】

乙酸乙酯皂化反应是个二级反应，其反应方程式为

CH3COOC2H5 + Na + OH -→ CH3COO + Na + C2H5OH

当乙酸乙酯与氢氧化钠溶液的起始浓度相同时，如均为a，则反应速率表示为

－－－－－－（1）

式中，x为时间t时反应物消耗掉的浓度，k为反应速率常数。将上式积分得

－－－－－－（2）

起始浓度a为已知，只要由实验测得不同时间t时的x值，以对t作图，应得一直线，从直线的斜率m(=ak)便可求出k值。

乙酸乙酯皂化反应中，参加导电的离子有OH、Na和CH3COO，由于反应体系是很稀的水溶液，可认为CH3COONa是全部电离的，因此，反应前后Na的浓度不变，随着反应的进行，仅仅是导电能力很强的OH离子逐渐被导电能力弱的CH3COO离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小，因此可用电导率仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化，从而达到跟踪反应物浓度随时间变化的目的。

令G0为t=0时溶液的电导，Gt为时间t时混合溶液的电导，G∞为t=∞(反应完毕)时溶液的电导。实质上，G0是NaOH溶液浓度为a时的电导值，Gt是NaOH溶液浓度为（a-x）时的电导值GNaOH与CH3COONa溶液浓度为x时的电导值GCH3COONa之和，G∞则是CH3COONa溶液浓度为a时的电导值。

CH3COOC2H5 + OH -→ CH3COO + C2H5OH

浓度值 t = 0a0

t = t a - x x

t = 0a

在稀溶液中，溶液的电导与电解质的溶液茂正比，因此有：

即：

即：

由此，Gt可以表示为：

Gt ＝ GNaOH ＋ GCH3COONa ＝ －－－－－－－－（3）

则：

所以： －－－－－－－－－－－（4）

将上式（4）代入（2）式，得：

重新排列得: －－－－－－－－－－－－（5）

因此，只要测不同时间溶液的电导值 Gt 和起始溶液的电导值 G0，然后以 G t对 作图应得一直线，直线的斜率为1／ak ，由此便求出某温度下的反应速率常数 k 值。由电导与电导率κ的关系式:代入(5)式得:

－－－－－－－－－－（6）

通过实验测定不同时间溶液的电导率κt和起始溶液的电导率κ0，以κt对 作图，也得一直线，从直线的斜率也可求出反应速率数k值。如果知道不同温度下的反应速率常数k(T2)和k(T1)，根据Arrhenius公式，可计算出该反应的活化能E和反应半衰期。

－－－－－－－－－－－（7）

【仪器和试剂】

1.仪器 ： 电导率仪(附DJS-1型铂黑电极) 1台恒温混合器 1只停表 1块

恒温水浴 1套移液管(50mL)3只移液管(1mL) 1支

容量瓶(250mL)1个磨口三角瓶(200mL) 5个。

2.药品 ：NaOH水溶液(0.0200mol·dm-3) 乙酸乙酯(A.R.)电导水(κ<1x10-4S.m-1)

【实验步骤】

1.配制溶液 ：

配制与NaOH准确浓度(约0.0200mol·dm-3)相等的乙酸乙酯溶液。

其方法是:找出室温下乙酸乙酯的密度，进而计算出配制250mL0.0200mol·dm-3(与NaOH准确浓度相同)的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升数V，然后用lmL移液管吸取VmL乙酸乙酯注入250mL容量瓶中，稀释至刻度，即为0.0200mol·dm-3的乙酸乙酯水溶液。

2.调节恒温槽

将恒温槽的温度调至(30.0±0.1)℃〔或(40.0±0.1)℃〕。

3.调节电导率仪

第一、 温补旋钮 调在实验实际温度处

第二、 校正——测量旋钮 调在温补处，校正电导率仪的电导电池常数。

4.30℃时溶液起始电导率κ0的测定（可在测量κt实验过程中间插入进行）

在干燥的200mL磨口三角瓶中，用移液管加入25mL0.0200mol·dm-3的NaOH溶液和同数量的电导水，混合均匀后，倒出少量溶液洗涤电导池和电极，然后将剩余溶液倒入电导池 (盖过电极上沿约2cm)，恒温约15min，并轻轻摇动数次，然后将电极插入溶液，测定溶液电导率，直至不变为止，此数值即为κ0,测定三次，取平均值。测定完溶液盖好保存，备用测定40℃下的电导率κ0。

5.反应时电导率κt的测定(30.0±0.1)℃

先洗净烘干恒温混合器，然后分别用移液管取5mL0.0200mol·dm-3的CH3COOC2H5和5mL0.0200mol·dm-3的NaOH，分别从A口和B口装入混合器中，再从B口插入电导电极。置混合器于恒温槽中，待恒温15min，从A管口鼓气使A溶液进入B中，当进入一半时，按下停表记时开始记录反应时间，待溶液全总部进入B后，继续鼓气使两溶液在B中混合均匀。并立即开始测量其电导率值，记录时间t及电导率κ值。继续在4min、6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min各测电导率一次，记下kt和对应的时间t。

如果不使用恒温混合器，可使用三角锥瓶代替，方法如下：

用移液管移取25mL0.0200mol·dm-3的CH3COOC2H5，加入干燥的200mL磨口三角瓶中，用另一只移液管取25mL0.0200mol·dm-3的NaOH，加入另一干燥的100mL磨口三角瓶中。将两个三角瓶置于恒温槽中恒温15min，并摇动数次。同时，将电导池从恒温槽中取出，弃去上次溶液，用电导水洗净。将温好的NaOH溶液迅速倒入盛有CH3COOC2H5的三角瓶，同时开动停表，作为反应的开始时间，迅速将溶液混合均匀，并用少量溶液洗涤电导池和电极，然后将溶液倒入电导池(溶液高度同前)，测定溶液的电导率κt，在4min、6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min各测电导率一次，记下kt和对应的时间t。

6.另一温度（40℃）下κ0和κt的测定

调节恒温槽温度为(40.0±0.1)℃。重复上述4、5步骤，测定另一温度下的κo和κt。但在测定κt时，按反应进行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min测其电导率。实验结束后，关闭电源，取出电极，用电导水洗净并置于电导水中保存待用。

【数据记录与处理】

1、实验数据记录

室温：℃ 大气压力： pa κ0 (30℃) 。 κ0 (40℃) 。

1.将t，κt， 数据列表。

溶液温度：30℃

序号 t(min) κt κ0－κt (κ0－κt)/t

2.以两个温度下的κt对(κ0-κt)/t作图，分别得一直线。利用两直线上求取两温度下的κ∞。

3.由直线的斜率分别计算两温度下的速率常数k和反应半衰期t1/2。

4.由两温度下的速率常数，按Arrhenius公式，计算乙酸乙酯皂化反应的活化能。

【思考与讨论】

1.为什么以0.0100mol·dm-3 NaOH溶液的电导率就可认为是κ0?

2.该实验用电导率法测定的依据是什么？如果NaOH和CH3COOC2H5溶液为浓溶液时，能否用此法求k值，为什么?

3. 使用电导仪时为什么先要选择量程，怎样选择？

4．清洗铂黑电极时应注意些什么？

5．如何直接测量两温度下反应的κ∞？

【注意事项】

1.本实验需用电导水，并避免接触空气及灰尘杂质落入。

2.配好的NaOH溶液要防止空气中的CO2气体进入。

3.乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。

4.乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。

5．记录电导率值时，注意单位的换算

乙酸乙酯的皂化反应是一个典型的二级反应：

CH3COOC2H5+OH-→CH3COO-+C2H5OH

设反应物乙酸乙酯与碱的起始浓度相同，则反应速率方程为：

r = =kc2

为反应物的起始浓度；c为反应进行中任一时刻反应物的浓度。为求得某温度下的k值，需知该温度下反应过程中任一时刻t的浓度c。测定这一浓度的方法很多，本实验采用电导法。

水解反应

乙酸乙酯容易水解，常温下有水存在时，也逐渐水解生成乙酸和乙醇。添加微量的酸或碱能促进水解反应。乙酸乙酯的碱性水解与酸性水解最大的差别在于，碱性水解是不可逆的，也就是反应机制中可逆的进程与不可逆的进程。乙酸与乙醇发生可逆反应会生成乙酸乙酯。陈酒很好喝，就是因为酒中少量的乙酸与乙醇反应生成具有果香味的乙酸乙酯。

以上内容参考：百度百科-乙酸乙酯

乙酸乙酯皂化反应活化能Ea=27.3KJ/mol

是一个定值，与温度无关，每一个温度只是对应一个反应速率常数

乙酸乙酯：

乙酸乙酯是无色透明液体，低毒性， 甜味，浓度较高时有刺激性气味，易挥发，对空气敏感，能吸水分，使其缓慢 水解而呈酸性反应。能与氯仿、乙醇、丙酮和乙醚混溶，溶于水(10%ml/ml)。能溶解某些金属盐类（如   氯化锂、氯化钴、氯化锌、氯化铁等）反应。相对密度0.902。熔点-83℃。沸点77℃。折光率1.3719。闪点7.2℃（开杯）。易燃。蒸气能与空气形成 爆炸性混合物。半数致死量（大鼠，经口）11.3ml/kg。

物理性质

外观：无色澄清粘稠状 液体。

香气：有强烈的醚似的气味，清灵、微带果香的酒香，易 扩散，不持久。

燃烧性： 易燃

闪点（℃）：-4（闭杯），7.2℃（开杯）  乙酸乙酯

引燃温度（℃）：426

爆炸下限（%）：2.0

爆炸上限（%）：11  乙酸乙酯.5

爆炸极限：2.2%—11.2%(体积)  [1]

最小点火能（mJ）：0.46

最大爆炸压力（MPa）：0.850

极性：4.30

粘度：0.45

沸点：77.2

吸收波长：260

熔点：-83.6  [1]

相对密度（空气=1）：3.04

相对密度（水=1）：0.90

临界温度：250.1

乙酸乙酯熔点（℃）：-83.6

折光率（20℃）：1.3708—1.3730

相对密度（水=1）：0.894-—0.898

相对蒸气密度（空气=1）：3.04

饱和蒸气压(kPa）：13.33（27℃）

燃烧热（kJ/mol）：2247.89

临界温度（℃）：250.1

临界压力(MPa）：3.83

辛醇/水分配系数的对数值：0.73

室温下的分子偶极矩：1.78D

溶解性：微溶于水，溶于醇、酮、醚、 氯仿等多数 有机溶剂。

化学性质

乙酸乙酯又称 醋酸乙酯。纯净的乙酸乙酯是无色透明具有刺激性气味的液体，是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂，被广泛用于 醋酸纤维、 乙基纤维、 氯化橡胶、 乙烯树脂、乙酸纤维树酯、 合成橡胶、涂料及油漆等的生产过程中。我们所说的陈酒很好喝，就是因为酒中含有乙酸乙酯。乙酸乙酯具有果香味。因为酒中含有少量乙酸，和乙醇进行反应生成乙酸乙酯。因为这是个可逆反应并且反应缓慢，所以要具有长时间，才会积累导致陈酒香气的乙酸乙酯。

官能团酯基 -COOR（碳与氧之间是 双键）

存在：除人工合成外，还存在于 菠萝、 香蕉等果品中。

反应中 浓硫酸主要作用

⒈ 催化剂

⒉吸水剂

注意：为了分离乙酸乙酯一般用饱和 碳酸钠溶液

因为饱和碳酸钠溶液可以降低乙酸乙酯在水中的溶解度，同时可以吸收没有反应的 乙醇并中和挥发的乙酸。

2、需要重新推导其动力学方程式。设氢氧化钠溶液和乙酸乙酯溶液的起始浓度分别为a和b则其动力学方程式为式中x为t时刻产物的浓度。3、不能。因为实验原理成立的先决条件是电导与浓度成正比例关系，如果为浓溶液，则电导很低，试验将无法进行。4、从本实验的“实验关键提示与讨论”的内容中我们了解到，实验原理成立的先决条件是电导与浓度成正比例关系，而其中的比例系数K=∧m/Kcell，若使K成为与浓度无关的常数，需将∧m以∧m∞代替，则要求电解质的浓度足够稀。