【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:
$$ \text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3 + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} $$
该反应在碱性条件下进行,生成乙醇和乙酸钠。由于反应过程中溶液的电导率会随着反应的进行而变化,因此可以通过测量电导率的变化来确定反应的速率常数。
实验中通常采用电导率法测定反应速率常数 $ k $,并利用以下公式进行计算:
$$ \ln\left(\frac{\kappa_0 - \kappa}{\kappa_\infty - \kappa}\right) = -kt $$
其中:
- $ \kappa_0 $ 为反应初始时的电导率
- $ \kappa $ 为反应时间 $ t $ 时的电导率
- $ \kappa_\infty $ 为反应完全时的电导率
- $ t $ 为反应时间
通过实验测得不同时间点的电导率数据,绘制 $ \ln\left(\frac{\kappa_0 - \kappa}{\kappa_\infty - \kappa}\right) $ 与时间 $ t $ 的关系图,得到一条直线,斜率为 $ -k $,从而计算出反应的速率常数。
实验数据表(示例)
| 时间 $ t $ (min) | 电导率 $ \kappa $ (μS/cm) | $ \kappa_0 - \kappa $ (μS/cm) | $ \kappa_\infty - \kappa $ (μS/cm) | $ \ln\left(\frac{\kappa_0 - \kappa}{\kappa_\infty - \kappa}\right) $ |
| 0 | 150 | 50 | 10 | 1.609 |
| 5 | 140 | 40 | 20 | 0.693 |
| 10 | 130 | 30 | 30 | 0.000 |
| 15 | 120 | 20 | 40 | -0.693 |
| 20 | 110 | 10 | 50 | -1.609 |
结论
通过电导率法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,可以较为准确地判断反应的进行情况。实验结果表明,该反应符合二级动力学模型,且速率常数 $ k $ 可以通过线性拟合求得。本实验不仅验证了化学动力学的基本原理,也为进一步研究其他类似反应提供了参考依据。


