乙酸乙酯的合成

1、實(shí)驗(yàn)123 乙酸乙酯的合成、含量測定及皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定123.1 實(shí)驗(yàn)要求 (1) 掌握乙酸乙酯的合成及含量測定的基本原理。 (2) 掌握電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)，學(xué)會用作圖法求二級反應(yīng)的速率常數(shù)及活化能。反應(yīng)式：123.2 實(shí)驗(yàn)原理 (1) 在少量酸催化下，乙酸和乙醇通過酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯。 (2) 中和滴定法測定乙酸乙酯含量 將定量乙酸乙酯試樣加入定量且過量的KOH溶液進(jìn)行水解，待皂化反應(yīng)完畢后，用中和滴定法返滴定剩余的KOH； 計(jì)算皂化后產(chǎn)生的乙酸的量，繼而計(jì)算出試樣中乙酸乙酯的量，以測定產(chǎn)品的純度。 (3) 乙酸乙酯皂化反應(yīng)中，參加導(dǎo)電的離子有OH-、Na+和CH3C

2、OO-，由于反應(yīng)體系是很稀的水溶液，可認(rèn)為CH3COONa是全部電離的，因此，反應(yīng)前后Na+的濃度不變，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，僅僅是導(dǎo)電能力很強(qiáng)的OH-離子逐漸被導(dǎo)電能力弱的CH3COO-離子所取代，致使溶液的電導(dǎo)逐漸減小，因此可用電導(dǎo)率儀測量皂化反應(yīng)進(jìn)程中電導(dǎo)率隨時間的變化，從而達(dá)到跟蹤反應(yīng)物濃度隨時間變化的目的。 乙酸乙酯皂化反應(yīng)屬二級反應(yīng)，其計(jì)算公式：kt=1/(ktc0)(k0-kt)+L 作kt(k0-kt)/t直線關(guān)系圖，其斜率等于1/(kc0)。 由此可求得反應(yīng)速率常數(shù)k。 根據(jù)阿侖尼烏斯公式，反應(yīng)活化能Ea可由下式求出： 式中：k1、k2分別為溫度T1、T2時反應(yīng)的速率常數(shù)。123.

3、3 操作流程1. 合成及純化三口燒瓶餾出液加料約1 h，使V加料V餾出20 mL 95%乙醇和14.3 mL冰醋酸的混合溶液5 mL乙醇與 5 mL濃硫酸混勻加熱反應(yīng)瓶，待瓶內(nèi)溫度120保持反應(yīng)溫度在120125 之間飽和NaCl溶液洗滌繼續(xù)加熱約10 min飽和碳酸鈉溶液中和乙酸乙酯粗品滴加飽和氯化鈣溶液洗滌無水碳酸鉀干燥 蒸餾，收集7484 餾分 乙酸乙酯合成樣2. 乙酸乙酯含量的測定取量皂化計(jì)算過量KOH指示劑空白試驗(yàn)滴定3. 乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定 (1) 配制溶液 (2) 調(diào)節(jié)恒溫槽 (3) 調(diào)節(jié)電導(dǎo)率儀 (4) 溶液起始電導(dǎo)率k0的測定 (5) 反應(yīng)時電導(dǎo)率kt的測定 (6

4、) 另一溫度下k0和kt的測定數(shù)據(jù)處理: (1) 數(shù)據(jù)記錄，計(jì)算(k0-kt)/t的結(jié)果，作kt (k0-kt)/t 關(guān)系圖；(2) 計(jì)算直線斜率，由此求反應(yīng)速率常數(shù)k； (3) 求出皂化反應(yīng)的Ea，與文獻(xiàn)值比較。文獻(xiàn)值： 在25 下，氫氧化鈉濃度，乙酸乙酯濃度均為0.02 molL-1 ，其反應(yīng)速率常數(shù):k=6.4（molL-1）-1min-1 其中反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系式為： 乙酸乙酯皂化反應(yīng)的活化能:Ea=27.3 kJmol-1123.4 注意事項(xiàng) (1) 反應(yīng)溫度不宜過高，以減少副產(chǎn)物生成； (2) 進(jìn)行酯化反應(yīng)時，滴加速度和餾出速度大體一致； (3) 乙酸乙酯可與水或乙醇生成二元

5、或三元共沸物，其形成對餾出物的沸程有影響。 (4) 皂化要完全，平行滴定3次的條件要一致； (5) 注意電導(dǎo)率儀的構(gòu)造及其使用方法； (6) 嚴(yán)格控制恒溫的溫度； (7) 嚴(yán)格配制溶液的濃度，保證氫氧化鈉與乙酸乙酯的濃度相等，否則反應(yīng)速率常數(shù)計(jì)算公式將發(fā)生變化。123.5 問題討論 (1) 酯化反應(yīng)有何特點(diǎn)？本實(shí)驗(yàn)如何創(chuàng)造條件使酯化反應(yīng)盡可能向生成物方向進(jìn)行？ (2) 簡述電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)及活化能的原理。 (3) 如何從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來證明乙酸乙酯皂化反應(yīng)為二級反應(yīng)？123.6 參考答案 (1) 酯化反應(yīng)有何特點(diǎn)？本實(shí)驗(yàn)如何創(chuàng)造條件使酯化反應(yīng)盡可能向生成物方向進(jìn)行？ 答：酯化反應(yīng)式

6、可逆平衡反應(yīng)，受溫度、催化劑、反應(yīng)物的量等因素較大。本實(shí)驗(yàn)采用加入過量的乙醇。并將生成的產(chǎn)物及時與反應(yīng)體系分離的方式。 (2) 簡述電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)及活化能的原理。 答：乙酸乙酯皂化反應(yīng)是個典型的二級反應(yīng)。設(shè)反應(yīng)物起始濃度均為c0，經(jīng)時間t后產(chǎn)物的濃度為x。t=0 c0 c0 0 0t=t c= c0 -x c= c0 -x x x t= 0 0 c0 c0 該反應(yīng)的速率方程為： 積分得： (1) 電導(dǎo)法測量皂化反應(yīng)中電導(dǎo)k隨時間t的變化。 設(shè)k0、kt、k分別代表時間為0、t、時溶液的電導(dǎo)，在稀溶液下，乙酸乙酯皂化反應(yīng)，在不同反應(yīng)時刻，其電導(dǎo)率與濃度的滿足以下關(guān)系： (2)式中：、與溫度、溶劑、電解質(zhì)NaOH及NaAc的性質(zhì)有關(guān)的比例常數(shù)。 由（2）式得： 將上式代入（1）得： 作kt(k0-kt)/t 直線關(guān)系圖，從斜率1/(kc0)求出反應(yīng)速率常數(shù)k。 根據(jù)阿侖尼烏斯公式，反應(yīng)活化能Ea可由下式求出：式中：k1、k2分別為溫度T1、T2時反應(yīng)的速率常數(shù)。 (3) 如何從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來證明乙酸乙酯皂化反應(yīng)為二級反應(yīng)？ 答：二級反應(yīng)是反應(yīng)速率與兩個反應(yīng)物濃度的乘積成正比，也就是與反應(yīng)物濃度的二次方成正比的化學(xué)反應(yīng)。 二級反應(yīng)的反應(yīng)速率方程式為：