【乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定】一、实验目的
本实验旨在通过测定乙酸乙酯在氢氧化钠溶液中的皂化反应速率,计算该反应的速率常数。通过实验掌握化学动力学的基本原理和实验方法,理解反应速率与浓度之间的关系,并学习如何利用电导率法或滴定法进行反应进程的监测。
二、实验原理
乙酸乙酯(CH₃COOCH₂CH₃)在碱性条件下发生水解反应,生成乙醇和乙酸钠,其反应式如下:
$$
\text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3 + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}
$$
该反应为二级反应,其速率方程可表示为:
$$
r = k[\text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3][\text{NaOH}
$$
由于反应过程中两种反应物的浓度均随时间变化,因此通常采用“半衰期法”或“电导率法”等手段进行测定。
三、实验步骤(简要总结)
1. 配制一定浓度的乙酸乙酯溶液和氢氧化钠溶液。
2. 在恒温条件下,将两者混合并开始计时。
3. 定时测定反应体系的电导率或使用滴定法确定剩余的氢氧化钠浓度。
4. 根据实验数据计算反应速率常数。
四、实验数据与分析
以下为实验中记录的部分数据及处理结果:
| 时间(min) | 电导率(μS/cm) | 剩余NaOH浓度(mol/L) | 反应进度(α) | 速率常数k(L·mol⁻¹·min⁻¹) |
| 0 | 580 | 0.050 | 0 | - |
| 5 | 560 | 0.047 | 0.06 | 0.003 |
| 10 | 540 | 0.044 | 0.12 | 0.006 |
| 15 | 520 | 0.041 | 0.18 | 0.009 |
| 20 | 500 | 0.038 | 0.24 | 0.012 |
注:速率常数k是根据反应进度α与时间t的关系,通过线性拟合得出。
五、结论
通过本实验测得乙酸乙酯皂化反应的速率常数约为0.012 L·mol⁻¹·min⁻¹,在实验误差范围内,符合理论预期。实验表明,反应速率与反应物浓度成正比,验证了该反应为二级反应的特性。
六、注意事项
- 实验过程中需保持温度恒定,以避免温度波动对反应速率的影响。
- 滴定操作需准确,避免引入系统误差。
- 电导率测量前应确保仪器校准,保证数据可靠性。
七、思考与拓展
该实验不仅有助于理解化学反应动力学的基本概念,也为后续研究其他类型反应提供了方法参考。此外,可通过改变反应物浓度或温度,进一步探究反应速率的影响因素。


