乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定步骤
1、用精度0.1g天平称量氢氧化钠固体,用新鲜纯水配制成一定体积的溶液,浓度约为0.01mol/L。用精度0.1mg天平准确称量邻苯二甲酸氢钾,对氢氧化钠溶液进行浓度标定。得到准确的浓度C0后,计算等摩尔量的分析纯乙酸乙酯体积V。
2、用乳胶管连接恒温水浴,开启恒温水浴,设定温度。
3、用大肚移液管准确量取50.00mL氢氧化钠溶液置于反应器中,磁力搅拌器缓慢搅拌,温度恒定后,测定电导率κ0。
4、计算出所需乙酸乙酯的用量,用量程为10~100μL的移液器量取。
5、磁力搅拌器速度开到最大,取下橡胶塞加入乙酸乙酯,同时计时,然后塞上橡胶塞。
6、持续快速搅拌约1min后,将搅拌速度减慢,保持慢速均匀搅拌。然后依次记录2,4,6,8,10,12,15,20,15,20,25,30,35,40min时刻的电导率κt。
7、清洗实验用品,用Origin软件处理实验数据。
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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。
乙酸乙酯皂化反应速率常数的标准值:25℃时是6.42L/molmin,35℃时是11.9411L/molmin。乙酸乙酯的皂化反应是一个典型的二级反应:CH3COOC2H5+OH→CH3COO-+C2H5OH。测定这一浓度的方法很多,本实验采用电导法。
碱性的水解反应,生成乙酸钠和乙醇。
CH3COOCH2CH3 + NaOH --->CH3COONa + CH3CH2OH
酸性条件下也是水解,但不叫皂化,生成乙醇和乙酸。
CH3COOCH2CH3 + H2O ---H2SO4-->CH3COOH + CH3CH2OH
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误差主要有:
1、实验过程中,恒温槽的温度不稳定,致使实验的结果存在一定的误差;
2、乙酸乙酯配置太久,部分挥发掉了,致使实验出现较大的偏差;
3、经过多次读数,误差比较大;
4、系统本身存在的偶然误差。
5、实验过程中,仪器,药品等会存在一定的系统误差。
乙酸乙酯对空气敏感,吸收水分缓慢水解而呈酸性。乙酸乙酯溶水(10%ml/ml);能与氯仿、乙醇、丙酮和乙醚混溶;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。
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。
扩展资料:
反应条件温和、反应转化率和乙酸乙酯的收率高、原料成本低、经济效益明显,但该方法存在如下缺点:一是催化剂制备技术难度较大且在水中易被水解;二是该反应为放热反应,需要用温度较低的冰盐水冷却。
皂化反应仅限于油脂与氢氧化钠或氢氧化钾混合,得到高级脂肪酸的钠/钾盐和甘油的反应。
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。
参考资料来源:百度百科——皂化反应
参考资料来源:百度百科——乙酸乙酯
电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数是常数。
乙酸乙酯皂化反应: CH3COOC2H5 +NaOH → CH3COONa +C2H5OH t = 0: c c 0 0
t = t: c-x c-x x xt →∞: → → →c →c反应速率方程为积分得:只要测出反应进程中t时的x值,再将c代入上式,就可以算出反应速率常数k值。
本实验的误差主要有一下几方面:
1、实验过程中,恒温槽的温度不稳定,致使实验的结果存在一定的误差。
2、乙酸乙酯配置太久,部分挥发掉了,致使实验出现较大的偏差。
3、经过多次读数,误差比较大。
4、系统本身存在的偶然误差。
乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定数据处理的方法是电导法。
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。
皂化:
皂化原来指动、植物油脂与碱作用而成肥皂(高碳数脂肪酸盐)和甘油的反应,现在一般指酯与碱作用而成对应的酸(或盐)和醇的反应。是水解的一种,如醋酸乙酯加氢氧化钠生成醋酸钠和乙醇。
酯类在碱性条件下发生的水解反应。产物为酸和醇。例如,油脂(植物油或动物油)主要成分为高级脂肪酸甘油酯,在碱性条件下水解(NaOH),因水解产物之一为高级脂肪酸钠盐,是肥皂的主要成分而得名。酯(尤指羧酸酯)在碱的作用下水解生成羧酸盐和醇的反应。
RCOOR′+NaOH→RCOONa+ROH这个反应最初应用于由动、植物油脂(硬脂酸、软脂酸和油酸的混合甘油酯)加苛性碱水解来制造肥皂脂肪酸钠或钾和甘油,因此这类反应被称为皂化反应。