乙酸乙酯皂化反应速率常数测定的实验研究

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1、乙酸乙酯皂化反应速率常数测定的实验研究摘要：本实验研究盐效应和超声波效应对乙酸乙酯皂化反应的影响。测反应速率的方法主要有化学分析法和物理化学分析法。本实验分别采用电导法和pH酸度法以求得测反应速率的最佳方法。经实验比较，电导法测定的反应速率常数跟接近真值。超声波和盐效应均会影响反应速率常数。通过超声波和盐效应法对物质进行处理，再测定反应速率常数，根据数据得知，均使反应速率常数降低。关键词：盐效应超声波效应电导法pH酸度法皂化反应反应速率常数正文1.前言乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，受到温度、盐效应、磁盐效应（包括微波、超声波、磁铁磁场等效应）的影响。目前，温度对皂化

2、反应的影响在文献中多有报导，但是，盐效应和超声波效应对皂化反应的影响却鲜见于文献。测定反应速率常数的方法有pH酸度法、折光仪/旋光度测定法、分光光度计测定法、电导法、液相色法等。本次实验研究采用电导法和pH酸度法对乙酸乙酯皂化反应速率进行测定。2.实验部分2.1仪器与试剂仪器：DF-02精密恒温水槽南京舫奥科技有限公司DDS-307电导率仪上海安亭雷磁厂pH211台式酸度计HANNA公司SK5200LH上海科导超声仪器有限公司试剂：乙酸乙酯（分析纯）氢氧化钠（分析纯）蒸馏水（分析纯）0.1mol/L的NaCl溶液2.2实验方法2.2.1电导法【1】原理：乙酸乙酯皂化反应方程

3、为CH3COOC2H5+OH¯—CH3COO¯+C2H5OH，OH¯电导率大，CH3COO¯电导率小，在反应过程中，溶液电导率显著下降，对稀溶液而言，强电解质的电导率L与其浓度成正比，电导率仪器易跟踪。Lt=(Lo-Lt)/t(ak)+L∞，作Lt~(Lo-Lt)/t图，由斜率可求出k。Lo和L∞分别为反应开始和终了时的总电导率。步骤：①将恒温槽恒温至25±0.1℃。②将等量蒸馏水和氢氧化钠混合，恒温10分钟，用电导电极测Lo。③将等量乙酸乙酯和氢氧化钠分别恒温10分钟，迅速混合计时，第6分钟时开始测Lt，共测10次。④根据Lo和Lt，画图，得斜率，求出k。⑤将恒温槽恒温至

4、30±0.1℃，重复上述步骤。2.2.2pH酸度法【2】原理：乙酸乙酯皂化反应方程为CH3COOC2H5+OH¯→CH3COO¯+C2H5OH，pH酸度法通过反应过程中溶液酸度的变化求得。Kt=x/a(a-x)=1/（a-x）-1/a，因此得1/(a-x)=kt+1/a，即1/CoH¯=kt+1/a，因为pOH+pH=14，所以pOH=-lgCoH¯=10(14-pH)，因此10（14-pH）=kt+1/a，由斜率可求出k。步骤：①将恒温槽恒温至25±0.1℃。②将等量乙酸乙酯和氢氧化钠分别恒温10分钟，迅速混合计时，第6分钟时开始测pH，共测10次。③根据pH值，画图得出

5、斜率，求出k。3.结果与讨论3.1乙酸乙酯皂化反应速率常数测定方法的比较1）乙酸乙酯造化反应是吸热反应，混合后体系温度降低，在混合后的起始几分钟内所测溶液的电导率偏低，因此最好在反应4min~6min后开始，由Lt~（Lo-Lt）/t作图得到一条直线。2）求反应速率的方法归纳起来有化学法和物理法两类。化学法直接测量，设备、操作简单，但是反应时间长，比较麻烦。物理法易跟踪，灵敏度高，实验时间短，速度快，不中断反应，还可采用自动化装置。但需一定的设备，只能得出间接地数据，有时会因某些杂质的存在而产生较大的误差。【3】为寻求最佳测定方法，本实验采用电导法和pH酸度法测定。电导法测

6、定结果见图a~d：pH酸度法测定结果见图1~4：25℃时，标准反应速率常数k=6.32mol/L·min30℃时，标准反应速率常数k=8.61mol/L·min【4】由图可知，用电导法测定温度k值/(mol/L•min)相对误差25℃6.3550.56%6.28110.62%30℃8.2534.10%8.43542.03%用pH酸度法测定温度k值/(mol/L•min)相对误差25℃2.366462.60%2.824355.30%30℃2.225874.10%2.217274.20%由以上数据可得，电导法测定的k值更加准确，所以接下来的实验采用电导法测定。3.2乙酸乙酯反应

7、速率常数影响因素的研究反应速率常数是反应物浓度为1mol/L时的反应速度。由文献可知，反应速率常数受温度、盐效应、超声波效应等的影响。其中，受温度影响的研究显见与文献，受盐效应和超声波效应影响的研究却鲜见于文献。基于此，本实验运用电导法对其进行研究。超声波效应对乙酸乙酯反应速率常数的影响见图e~h由上图可得，30℃，功率100%时，不同频率下乙酸乙酯皂化反应速率常数k值见下表。功率59kHzk=7.575k=8.045功率40kHzk=7.811k=7.824超声波使乙酸乙酯皂化反应速率常数降低。盐效应对乙酸乙酯反