【乙酸乙酯皂化反应速率常数】乙酸乙酯的皂化反应是一个典型的二级反应,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,通常通过测定体系电导率的变化来跟踪反应进程。因为随着反应的进行,溶液中的离子浓度发生变化,从而影响电导率。
一、实验原理
乙酸乙酯与氢氧化钠的皂化反应属于双分子反应,其速率方程为:
$$
-\frac{d[\text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3]}{dt} = k [\text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3][\text{NaOH}
$$
由于反应物初始浓度相同(假设为 $ c_0 $),且反应过程中两者按等摩尔比消耗,因此可以简化为一级反应形式,通过电导率数据计算出反应速率常数 $ k $。
二、实验方法
1. 仪器准备:电导率仪、恒温水浴、烧杯、移液管等。
2. 溶液配制:分别配制一定浓度的乙酸乙酯和氢氧化钠溶液。
3. 混合反应:将两种溶液按一定比例混合,并记录反应过程中的电导率变化。
4. 数据处理:利用电导率与反应时间的关系,计算反应速率常数。
三、实验结果
以下为一组典型实验数据及计算结果:
| 时间(min) | 电导率(μS/cm) | 反应程度 $ x $ | 速率常数 $ k $(min⁻¹) |
| 0 | 850 | 0 | — |
| 5 | 790 | 0.071 | 0.0142 |
| 10 | 730 | 0.141 | 0.0143 |
| 15 | 680 | 0.200 | 0.0144 |
| 20 | 630 | 0.265 | 0.0145 |
| 25 | 590 | 0.312 | 0.0146 |
注:反应程度 $ x = \frac{G_0 - G_t}{G_0 - G_\infty} $,其中 $ G_0 $ 为初始电导率,$ G_t $ 为反应时间 t 的电导率,$ G_\infty $ 为反应完全后的电导率。
四、结论
通过电导率法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,结果表明反应速率随时间逐渐减小,符合二级反应动力学特征。实验测得的速率常数平均值约为 0.0144 min⁻¹,误差主要来源于温度控制和测量精度。
五、注意事项
- 实验过程中需保持恒温,避免温度波动对电导率造成干扰。
- 混合时应迅速且均匀,以减少反应前的副反应。
- 数据处理时应考虑电导率与浓度之间的线性关系是否成立。
通过本次实验,我们不仅掌握了皂化反应的动力学分析方法,也加深了对化学反应速率理论的理解。


