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皂化反应速率与分子量 皂化反应速率常数的测定实验报告

乙酸乙酯(ethyl acetate),又称醋酸乙酯,化学式是C4H8O2,分子量为88.11,是一种具有官能团-COOR的酯类(碳与氧之间是双键),能发生醇解、氨解、酯交换、还原等一般酯的共同反应。低毒性,有甜味,浓度较高时有刺激性气味,易挥发,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。属于一级易燃品,应贮于低温通风处,远离火种火源。实验室一般通过乙酸和乙醇的酯化反应来制取。

皂化反应速率与分子量 皂化反应速率常数的测定实验报告皂化反应速率与分子量 皂化反应速率常数的测定实验报告


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。

附:

实验测定的数值与理论值比较的相对误差比较大,主要原因可能有:

①温度不够恒定。温度对反应速率k受温度的影响很大,实验所使用的恒温槽的恒温效果不是很好,在测定的过程中温度会有±0.2℃的飘动,造成实验测定数值产生误差;

②实验测定速率常数与活化能的前提是反应物乙酸乙酯与NaOH起始浓度相同,由于反应物浓度很低(0.0200mol/L),因此,很难把两种溶液的浓度配制得恰好相等,所以,实验测定时很可能反应物浓度时不相等的,因此,会对实验测定结果造成很大的影响。

③乙酸乙醋易挥发,当场配制既浪费时间又很难准确,必须由实验教师先大量配制好,但在放置过程中往往会因为发生水解,而使得浓度降低,因此,由于不能保证乙酸乙酯浓度的准确性而影响实验结果的测定。

④,配制好的NaOH溶液也会吸收空气中CO2,虽对NaOH溶液的准确浓度事先进行了标定,而实

验时被测的却是电导率,OH—与CO32—

两离子的电导数值差别又很大,结果会使测定后期的数据偏差逐渐增大。

不同的反应物初始浓度比对电导法测定皂化反应速率常数有明显的影响:

①当乙酸乙酯的初始浓度和氢氧化钠的初始浓度相等时(a= b) ,可用电导法测定皂化反应的速率常数。但由于物质纯度的限制及配制溶液时的误差等原因,很难使a与b达到真正意义上的相等,而且影响测定的因素也较多,故使所测结果仍有一定的误差。

②当a

③当a> b (1 b时皂化反应的速率常数。

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。

1.预先恒温,可以减少混合时温度的波动,减少试验误差,因为它们一混合,反应就 进行,所以先恒温,再混合,可以减少误差。

2.浓度相同可以比较好计算反应速率,因为最后反应物没有剩余。至于不同的浓度,你可以去看书本介绍的内容计算,我太久没做试验了。。。

3.二级反应,你可以设计相同温度下,不同浓度的乙酸乙酯与不同浓度的氢氧化钠反应,但是测量反应时间时候要改用其他的方法,如用滴定的方法测氢氧化钠的浓度来表示。

速率最快的是乙酸甲酯。

乙酸甲酯含有OH,因为OH是亲核,几何空间开阔的快,乙酸甲酯反应速率最快。

皂化反应通常指的是碱和酯反应,而生产出醇和羧酸盐,尤指油脂和碱反应。

皂化值=(3*56.1*1000)/862=195.24mg。

100g油脂的物质的量=(210×100)/(3×56×1000)=0.125mol。

平均双键数=(68/254)/0.125≈2个。

油脂用KOH的乙醇溶液皂化,1g油脂完全皂化时所消耗KOH的毫克数为油脂的皂化值。脂肪酸甘油酯的分子量愈高,皂化值愈低,也就表明制得的皂愈易溶于水,易起大泡。由皂化值可以计算油脂的平均分子量及皂化时所需NaOH溶液的质量。

皂化反应

皂化反应是碱(通常为强碱)催化下的酯被水解,而生产出醇和羧酸盐,尤指油脂的水解。狭义的讲,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。这个反应是制造肥皂流程中的一步,因此而得名。其化学反应机制于1823年由法国科学家米歇尔·欧仁·谢弗勒尔发现。

以上内容参考:

乙酸乙酯皂化反应速率常数乙酸乙酯简介

1、乙酸乙酯皂化反应速率常数的标准值:25℃时是6.42L/mol·min;35℃时是11.9411L/mol·min。

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。

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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。

皂化值求平均分子量公式:

皂化值=(3*56.1*1000)/862=195.24mg。100g油脂的物质的量=(210×100)/(3×56×1000)=0.125mol。

油脂用KOH的乙醇溶液皂化,1g油脂完全皂化时所消耗KOH的毫克数为油脂的皂化值。脂肪酸甘油酯的分子量愈高,皂化值愈低,也就表明制得的皂愈易溶于水,易起大泡。

平均分子量的计算技巧:

各个高分子并不是由相同数目的单体聚合而成的,因而试样中各个高分子的分子量将不完全相同。在文献中通常将这种分子量的不均一性称作分子量的多分散性。由于高分子的分子量有多分散性,要表征高分子的分子量就需要应用统计方法。最完整的表达形式应该是高聚物的分子量分布,因为它表明了试样中不同分子量组分的相对含量。

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