乙酸乙酯皂化反应动力学研究

1、乙酸乙酯皂化反应动力学研究吴堃 PB08206281中国科学技术大材料与工程系230026，金寨路96号，合肥摘要 化学动力学的研究是物理化学的重要组成部分。直接通过化学分析法测定反应的动力学常数往往是难以进行的，本实验采用测量电导率的方法，求出化学反应的速率常数和活化能，有着精确度较高，实验可行性比较好的特点。关键词 皂化反应 电导法 阿仑尼乌斯公式Study of Kinetics of Ethyl Acetates SaponificationWu KunDepartment of material science and technology，University of Science

2、 And Technology China230026，#96，JinzhaiRoad，HefeiABSTRACT An important part in Physical Chemistry is Kinetics in reactions. Usually, thats an impossible job to determination Kinetics Constant by chemical analysis ways. We MeasuredThe Conductivity to know the K an the E, which is an Simpler and Accur

3、ate way.KEY WORDS Saponification Conductivity Arrhenius1前言皂化反应(Saponification)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。它的化学反应机制于1823年被法国科学家Eugène Chevreul发现。皂化反应除常见的油脂与氢氧化钠反应外，还有油脂与浓氨水的反应。其实，进行化学反应动力学实验的关键是准确测得浓度随时间变化的关系。一般有两种方法：1化学

4、分析法。优点：原理直接，仪器便宜。缺点：分析法有延迟效应，数据准确性降低，对实验样品的破坏与消耗比较显著。2电导法。优点：速度快，数据准确。缺点：需要专用仪器，且实验准确度受仪器实际情况的限制比较大，且只能测定导电的液体。关于这两种方法的区别，下表做了阐述物质浓度的测量化学法 物理法测量方法：直接测量 间接测量与浓度的关系： 线性关系为最佳测量的便利性：间歇性测量 连续性测量获得数据的方式：称重或滴定 仪表直接读数获得数据所需时间：10分钟 2秒物理量间区别：物质特征物理量测定体系整体物理量测定物理量间测量区别：计算公式或工作曲线需要用排除法， 要测量反应前和（/或）反应平衡后的体系物理量本实

5、验使用了电导法。乙酸乙酯的皂化反应因为1:1的比例关系和比较容易得到的反应原料与反应条件，所以经常被用来研究。在本实验中，由于反应是在较稀的水溶液中进行的，我们可以假定CH3COONa全部电离，反应前后溶液中离子数目和离子所带电荷不变，但由于CH3COO的迁移率比OH的迁移率小，随着反应的进行，OH不断减少，CH3COO的浓度不断增加，故体系电导率值会不断下降，在一定范围内，可以认为体系的电导率的减少量和CH3COO的浓度x增加量成正比。因此，在本实验使用电导法是可行的。乙酸乙酯皂化反应方程式为： CH3COOC2H5NaOH CH3COONaC2H5OH根据乙酸乙酯皂化反应的原理，可以由公式

6、算出k。而根据阿伦尼乌斯公式，可以计算反应的活化能2实验部分（1）实验仪器仪器型号仪器名称生产厂商JB-1B磁力搅拌器上海雷磁新泾仪器公司HK-2A超级恒温水浴南京大学校办工厂SEVEN MULTI电导率综合测试仪梅特勒托利多仪器有限公司（2）实验方法1、打开恒温槽使其恒温在30。2、NaOH溶液的配制：用一个小烧杯配制少量的浓NaOH溶液，在特大的广口瓶装入很多的的蒸溜水（离子交换水），将所选用实验仪器的测量电极插入水中，电磁搅拌条件下，逐滴加入浓浓NaOH溶液到L=13001400S/cm。3、NaOH溶液的滴定：将配制好的NaOH溶液用人工手动滴定管和酚酞指示剂在室温下进行浓度测定，重复

7、三次以上，取平均值。4、L的测定：（ 30.00）取100ml配制且滴定好的NaOH溶液置于恒温夹套反应器中，插入洗净且吸干水的测量电极，恒温10分钟，用计算机软件连接仪器进行数据取样。 5、L的测定：（30.00）完成L的测定后，使用小容量的移液管移取所需用量的乙酸乙酯，穿过大口玻璃套，将乙酸乙酯全部放入溶液中，不要遗留在玻璃套的内壁上，以免浓度不准。放到一半时打开秒表计时，读数平稳变化后，按下READ按键进行取样，在电导率仪一个测试周期后，（40min）仪器将会自动停止计数。6、按步骤3、4和5在35.00下进行测量。（3）实验数据记录1、计算机取样所得数据已经上传至FTP文件夹。2、滴定

8、与称重数据滴定实验编号123邻苯二甲酸氢钾质量g0.03520.03070.0357NaOH溶液用量ml32.6529.9233.90NaOH溶液浓度mol·dm30.0105580.0100480.010313NaOH溶液浓度均值mol·dm30.0102923、算得的加入乙酸乙酯的量为0.05ml。（4）实验数据处理有公式知，要得出k，就要利用对t作图。在30，L0稳定在1303S/cm，即可断定L0为 1303S/cm。在35，L0稳定在1292S/cm，即可断定L0为 1292S/cm。每分钟读数12个，进行了40分钟，因此有480个数据，由于数据比较多，所以单一列

9、出表格进行处理，此表格一并上传。30摄氏度数据处理.xlsx35摄氏度数据处理.xlsx然后，用origin做出比值与时间的曲线。最后做出的曲线为图一：30摄氏度拟合曲线图二：35摄氏度拟合曲线而origin算出的两条曲线的斜率为摄氏度图斜率3010.012253520.01116所以反应速率常数K1=0.9496 dm3·mol-1·min-1，K2=1.0845 dm3·mol-1·min-1。活化能由Ln0.911*155180=EE=-14464J/mol（5）实验结果讨论1、根据文献得出本反应的活化能数据为28286J/mol，与实验值差距比较

10、大，造成这个结果的主要原因有：首先，发现在高温35度时的速率常数反而低于30度时，这是引入误差的主要原因，也是不合理的因素。乙酸乙酯的皂化反应在比较高的温度下应该反应的比较快。然而观察数据，发现高温下的慢节奏是从反应一开始就体现出来的，一直到结束仍保持这个趋势，可见应不是个别实验数据的偶然误差造成的。其次，虽说K1<K2，但是其实这两个值十分接近，结合公式中Ln的算法，可知此公式对准确度的要求比较高，也就是说一旦比较小的偏差就会造成如此大的误差。再次，由于10分钟左右以后，反应体系的温度并不能提升到35度，而是在34度左右，也就是说两个体系的温差比计算中的小。最后，电导率仪需要清洗，但是

11、铂黑又不能擦拭，必然留下许多蒸馏水和其他污染物，进一步影响了实验结果的准确性。2、从图中可以看出，比值与时间的曲线向下弯的趋势，说明随着时间的推移，反应进行程度提高，反应正向进行的动力逐渐减弱，正向前进的速率逐渐降低。3、反应的不准确因素十分多。而由于加乙酸乙酯的量太少，而乙酸乙酯又属于易挥发物质，因此实际加入的量比较不准确。4、另外，发现在没有加入乙酸乙酯的时候，溶液的电导率虽然比较稳定，但仍呈现出下降的趋势，由于氢氧化钠浓度很低，不可能出现电离不彻底，所以这主要是因为氢氧化钠溶液自身在搅拌下产生了一定的损失。4实验结论 通过本实验，可以看出化学反应动力学特点在本反应中体现的十分明显，即很小的影响因素都会对反应的实际情况产生较大的