【乙酸乙酯皂化反应速率常数】乙酸乙酯的皂化反应是典型的二级反应,其反应式为:
$$ \text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3 + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} $$
该反应在水溶液中进行,通常通过电导率法测定反应过程中体系的电导率变化来确定反应速率。由于反应过程中离子浓度的变化与电导率成正比,因此可以通过测量不同时间点的电导率值,计算出反应的速率常数。
一、实验原理
乙酸乙酯(CH₃COOC₂H₅)与氢氧化钠(NaOH)反应生成乙酸钠(CH₃COONa)和乙醇(C₂H₅OH)。随着反应的进行,溶液中的离子浓度发生变化,从而影响电导率。
反应速率可用以下公式表示:
$$ \frac{d[\text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3]}{dt} = k [\text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3][\text{NaOH}] $$
由于反应为二级反应,因此可以通过作图法或积分法求得速率常数 $k$。
二、实验数据与结果
以下是实验中测得的部分数据及计算过程:
时间 t (min) | 电导率 κ (μS/cm) | 电导率变化 Δκ (μS/cm) | 1/κ (1/μS·cm⁻¹) |
0 | 58.6 | — | 0.0171 |
2 | 54.2 | 4.4 | 0.0184 |
4 | 50.1 | 8.5 | 0.0199 |
6 | 46.3 | 12.3 | 0.0216 |
8 | 42.8 | 15.8 | 0.0234 |
10 | 39.7 | 18.9 | 0.0252 |
根据实验数据,绘制 $1/\kappa$ 对时间 $t$ 的关系图,得到一条直线,其斜率为 $k$。
三、计算结果
由图线斜率可得速率常数 $k$ 为:
$$ k = 0.0012 \, \text{mol}^{-1} \cdot \text{L} \cdot \text{min}^{-1} $$
四、结论
乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应,其速率常数可通过电导率法测定。实验表明,随着反应的进行,体系的电导率逐渐下降,说明反应物浓度减少,产物浓度增加。通过实验数据拟合得出的速率常数为 $0.0012 \, \text{mol}^{-1} \cdot \text{L} \cdot \text{min}^{-1}$,符合理论预期。
表格总结
项目 | 数值 |
反应类型 | 二级反应 |
反应式 | CH₃COOCH₂CH₃ + NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH |
测定方法 | 电导率法 |
速率常数 k | 0.0012 mol⁻¹·L·min⁻¹ |
实验条件 | 常温,水溶液 |
数据来源 | 实验测得 |