<h3></h3><h3 style="text-align: center;">特別說(shuō)明</h3><h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)為原創(chuàng)</h3><h3 style="text-align: center;">不希望被沒(méi)有告知的情況下被使用</h3><h3 style="text-align: center;">謝謝</h3><h3 style="text-align: center;">另外</h3><h3 style="text-align: center;">文字部分肯定有不少不確切的地方</h3><h3 style="text-align: center;">一段時(shí)間后</h3><h3 style="text-align: center;">我會(huì)寫出文章的</h3><h3 style="text-align: center;">到時(shí)再與大家交流討論</h3> <h3><p style="text-align: center; ">以下是乙酸乙酯與碳酸鈉溶液反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)</p></h3><p style="text-align: center; ">可見(jiàn)</p><p style="text-align: center; ">該過(guò)程焓減且熵增</p><p style="text-align: center; ">因此反應(yīng)進(jìn)行到底</p><p style="text-align: center; ">且為不可逆過(guò)程</p> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">但事實(shí)上</h3><h3 style="text-align: center;">高中實(shí)驗(yàn)室制備乙酸乙酯時(shí)</h3><h3 style="text-align: center;">反而使用飽和碳酸鈉溶液來(lái)收集乙酸乙酯</h3><h3 style="text-align: center;">這又是為什么呢</h3><h3 style="text-align: center;">值得注意的是，任意條件下自發(fā)不等于反應(yīng)就能“發(fā)生”</h3><h3 style="text-align: center;">反應(yīng)是否發(fā)生取決于化學(xué)過(guò)程的活化能</h3><h3 style="text-align: center;">之所以獲取熱力學(xué)就是為了讓研究者少走彎路</h3><h3 style="text-align: center;">哪怕有少許的預(yù)測(cè)行為也一定比毫無(wú)預(yù)測(cè)的行為好上千萬(wàn)倍</h3><h3 style="text-align: center;">若熱力學(xué)上不可行或反應(yīng)程度不高(平衡常數(shù)很小)時(shí)</h3><h3 style="text-align: center;">研究者則可能可以通過(guò)耦合反應(yīng)</h3><h3 style="text-align: center;">使得讓看似難以自發(fā)或反應(yīng)限度很低的化學(xué)過(guò)程自發(fā)或進(jìn)行到底</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">上圖的意義很清楚</h3><h3 style="text-align: center;">在熱力學(xué)可行的前提下</h3><h3 style="text-align: center;">只需考慮的主要外部因素是</h3><h3 style="text-align: center;">催化劑</h3><h3 style="text-align: center;">溫度</h3><h3 style="text-align: center;">濃度</h3><h3 style="text-align: center;">反應(yīng)物的接觸面積</h3><h3 style="text-align: center;">其他因素</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">首先來(lái)看看乙酸乙酯堿性水解的機(jī)理</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">事實(shí)上</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯與碳酸鈉溶液并不能很好反應(yīng)</h3><h3 style="text-align: center;">也就是說(shuō)</h3><h3 style="text-align: center;">通過(guò)提高氫氧根離子濃度加快反應(yīng)速率是不可行的</h3><h3 style="text-align: center;">因?yàn)轱柡吞妓徕c在水中的溶解是有限度的</h3><h3 style="text-align: center;">飽和碳酸鈉溶液的pH是有限度的</h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">我們可以通過(guò)升高體系的溫度促進(jìn)乙酸乙酯與碳酸鈉溶液的反應(yīng)</h3><h3 style="text-align: center;">但是</h3><h3 style="text-align: center;">我們通過(guò)不斷努力</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯與飽和碳酸鈉溶液</h3><h3 style="text-align: center;">使用水浴80度下密封條件下加熱</h3><h3 style="text-align: center;">仍然沒(méi)有看到乙酸乙酯與飽和碳酸鈉有明顯的相互作用</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">要完成</h3><h3 style="text-align: center;">或要證明乙酸乙酯與飽和碳酸鈉溶液反應(yīng)</h3><h3 style="text-align: center;">只剩下一個(gè)途徑</h3><h3 style="text-align: center;">增加乙酸乙酯與飽和碳酸鈉溶液的接觸面積</h3><h3 style="text-align: center;">但事實(shí)上</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯在水中溶解還算比較大</h3><h3 style="text-align: center;">8.5g/100mL水</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯在飽和碳酸鈉溶液中的溶解度只有</h3><h3 style="text-align: center;">0.5g/100mL溶液</h3><h3 style="text-align: center;">簡(jiǎn)單地說(shuō)</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯之所以在飽和碳酸鈉溶液中溶解度比較小的原因是</h3><h3 style="text-align: center;">碳酸鈉溶液水后溶液的極性增強(qiáng)</h3><h3 style="text-align: center;">使得乙酸乙酯難以溶解在水中</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯在氯化鈉溶液中的溶解度也很小<br></h3><h3 style="text-align: center;">甚至在低濃度的氫氧化鈉溶液中的溶解度也不大</h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">在收集乙酸乙酯時(shí)</h3><h3 style="text-align: center;">我們完全可以用飽和的氯化鈉溶液來(lái)代替飽和碳酸鈉溶液來(lái)收集乙酸乙酯</h3><h3 style="text-align: center;">當(dāng)然也可以用1mol/L的氫氧化鈉溶液來(lái)收集乙酸乙酯</h3><h3 style="text-align: center;">但最好的試劑</h3><h3 style="text-align: center;">還是飽和的碳酸鈉</h3><h3 style="text-align: center;">這是因?yàn)?lt;/h3><h3 style="text-align: center;">碳酸根離子的離子強(qiáng)度特別大</h3><h3 style="text-align: center;">對(duì)溶液的極性影響是很大</h3><h3 style="text-align: center;">且能除去乙酸乙酯中的乙酸等雜質(zhì)</h3><h3 style="text-align: center;">簡(jiǎn)而言之</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯在碳酸鈉溶液中溶解度實(shí)在比較小</h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">我們一直使用飽和碳酸鈉溶液來(lái)收集乙酸乙酯</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">那么如何增大乙酸乙酯與碳酸鈉溶液之間的接觸面積</h3><h3 style="text-align: center;">分析、思考后認(rèn)為</h3><h3 style="text-align: center;">只有兩種方法可行</h3><h3 style="text-align: center;">(1)不斷振蕩乙酸乙酯與氫氧化鈉混合溶液</h3><h3 style="text-align: center;">——物理手段</h3><h3 style="text-align: center;">(2)加入某種試劑使乙酸乙酯與氫氧化鈉溶液充分接觸</h3><h3 style="text-align: center;">——化學(xué)手段</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">那么</h3><h3 style="text-align: center;">可以用什么方法來(lái)實(shí)現(xiàn)乙酸乙酯與碳酸鈉溶液的反應(yīng)呢</h3><h3 style="text-align: center;">參照乙酸乙酯和氫氧化鈉溶液</h3><h3 style="text-align: center;">實(shí)現(xiàn)常溫下快速反應(yīng)且放出大量熱的實(shí)驗(yàn)</h3><h3 style="text-align: center;">首先</h3><h3 style="text-align: center;">來(lái)看一看</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯與飽和氫氧化鈉在常溫下快速反應(yīng)的視頻</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">這是乙酸乙酯和氫氧化鈉懸濁液+乙醇</h3><h3 style="text-align: center;">混合體系</h3><h3 style="text-align: center;">不斷搖晃</h3><h3 style="text-align: center;">發(fā)生劇烈反應(yīng)</h3><h3 style="text-align: center;">溫度顯著升高</h3><h3 style="text-align: center;">并得到乙醇的實(shí)驗(yàn)視頻</h3><h3 style="text-align: center;">你可以在專欄的其他文章中了解</h3><h3 style="text-align: center;">有關(guān)乙酸乙酯常溫下與氫氧化鈉反應(yīng)的文章</h3><h3 style="text-align: center;">這里不再多說(shuō)</h3> <h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯與氫氧化鈉溶液反應(yīng)后得到的乙醇在燃燒</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">我們想到了乙醇或異丙醇或甘油</h3><h3 style="text-align: center;">使用乙醇</h3><h3 style="text-align: center;">讓乙酸乙酯與碳酸鈉溶液增大接觸面積</h3><h3 style="text-align: center;">也就是增大乙酸乙酯在碳酸鈉溶液中的溶解度</h3><h3 style="text-align: center;">使用乙醇的目的</h3><h3 style="text-align: center;">就是降低溶液的極性</h3><h3 style="text-align: center;">從而增大乙酸乙酯在溶液中的溶解度</h3><h3 style="text-align: center;">接下來(lái)就是</h3><h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)的證實(shí)與證偽</h3> <h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)1</h3><h3 style="text-align: center;">8月27日，100毫升容量瓶分別加入飽和碳酸鈉溶液、乙酸乙酯以及少量異丙醇。液面在刻度線上方1厘米處。</h3> <h3 style="text-align: center; ">實(shí)驗(yàn)1</h3><h3 style="text-align: center; ">9月5日，出現(xiàn)晶體，液面無(wú)明顯變化。</h3> <h3 style="text-align: center; ">實(shí)驗(yàn)1</h3><h3 style="text-align: center; ">9月5日，出現(xiàn)晶體，液面無(wú)明顯變化。<br></h3> <h3>實(shí)驗(yàn)1:9月6日，晶體明顯增多，液面無(wú)明顯變化。<br></h3> <h3>實(shí)驗(yàn)1:9月7日，晶體明顯增多，液面無(wú)明顯變化。<br></h3> <h3>實(shí)驗(yàn)1:9月8日，晶體增多，液面無(wú)明顯變化。<br></h3> <h3>實(shí)驗(yàn)3:乙酸乙酯濃氫氧化鈉異丙醇10月1日</h3> <h3>實(shí)驗(yàn)3:乙酸乙酯氫氧化鈉異丙醇9月7日開(kāi)始</h3> <h3><p style="text-align: left;">實(shí)驗(yàn)3:乙酸乙酯濃氫氧化鈉異丙醇10月1日<br></p></h3> <h3><p style="text-align: left;">實(shí)驗(yàn)3:乙酸乙酯濃氫氧化鈉異丙醇10月1日<br></p></h3> <h3 style="text-align: left;">實(shí)驗(yàn)3:乙酸乙酯濃氫氧化鈉異丙醇10月1日<br></h3> <h3>實(shí)驗(yàn)3:乙酸乙酯濃氫氧化鈉異丙醇10月1日<br></h3> <h3>實(shí)驗(yàn)3:乙酸乙酯濃氫氧化鈉異丙醇10月1日<br></h3> <h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)2</h3><h3 style="text-align: center;">9月2日，250毫升容量瓶+少量甘油+乙酸乙酯，液面離開(kāi)玻璃塞2厘米處。飽和碳酸鈉</h3><h3 style="text-align: center;">10月1日仍然無(wú)明顯現(xiàn)象<br></h3><h3 style="text-align: center;">10月6日出現(xiàn)很少量的雪花狀披針形晶體</h3> <h3><p style="text-align: center; ">實(shí)驗(yàn)2</p><p style="text-align: center; ">10月8日開(kāi)始出現(xiàn)較多晶體</p></h3> <h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)2</h3><h3 style="text-align: center;">10月9日11點(diǎn)</h3> <h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)2</h3><h3 style="text-align: center;">10月9日11點(diǎn)<br></h3> <h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)2</h3><h3 style="text-align: center;">10月9日11點(diǎn)上午<br></h3> <h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)2</h3><h3 style="text-align: center;">10月11日顏色是因?yàn)殛?yáng)光</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)2</h3><h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)開(kāi)始很長(zhǎng)一段時(shí)間并沒(méi)有見(jiàn)到有什么現(xiàn)象</h3><h3 style="text-align: center;">但一但有晶體出現(xiàn)</h3><h3 style="text-align: center;">則可以在短短的幾天中出現(xiàn)大量沉淀物</h3><h3 style="text-align: center;">這晶體的獲得</h3><h3 style="text-align: center;">是因?yàn)橐宜嵋阴ヅc碳酸鈉溶液反應(yīng)的結(jié)果嗎</h3><h3 style="text-align: center;">因?yàn)?lt;/h3><h3 style="text-align: center;">還有一種可能</h3><h3 style="text-align: center;">由于溫度的變化</h3><h3 style="text-align: center;">析出的晶體是十水碳酸鈉晶體</h3><h3 style="text-align: center;">而一旦10水碳酸鈉晶體析出</h3><h3 style="text-align: center;">由于溶液中溶劑的減少</h3><h3 style="text-align: center;">則會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)十水碳酸鈉晶體的獲得</h3><h3 style="text-align: center;">同時(shí)</h3><h3 style="text-align: center;">我們還發(fā)現(xiàn)</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯油狀物減少量并不明顯</h3><h3 style="text-align: center;">難道是因?yàn)闇囟茸兓玫骄w嗎</h3><h3 style="text-align: center;">為此</h3><h3 style="text-align: center;">我們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)</h3> <h3 style="text-align: center;">實(shí)驗(yàn)4</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯+飽和碳酸鈉，無(wú)乙醇<br></h3><h3 style="text-align: center;">2個(gè)月后仍然無(wú)明顯現(xiàn)象</h3><h3 style="text-align: center;">顯然</h3><h3 style="text-align: center;">對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明</h3><h3 style="text-align: center;">得到的晶體不是因?yàn)闇囟茸兓瘜?dǎo)致</h3><h3 style="text-align: center;"><br></h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">那么</h3><h3 style="text-align: center;">上述實(shí)驗(yàn)2得到的晶體是什么</h3><h3 style="text-align: center;">是乙酸鈉晶體？</h3><h3 style="text-align: center;">是碳酸鈉晶體？</h3><h3 style="text-align: center;">是碳酸氫鈉晶體？</h3><h3 style="text-align: center;">還是</h3><h3 style="text-align: center;">以上的混合晶體？</h3><h3 style="text-align: center;">經(jīng)過(guò)分析</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯與碳酸鈉溶液反應(yīng)后</h3><h3 style="text-align: center;">得到了更多的乙醇</h3><h3 style="text-align: center;">使得溶液極性進(jìn)一步降低</h3><h3 style="text-align: center;">此時(shí)完全可以析出十水碳酸鈉</h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">即便是十水碳酸鈉晶體的析出</h3><h3 style="text-align: center;">也完全可以以此為證據(jù)</h3><h3 style="text-align: center;">說(shuō)明</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯與碳酸鈉溶液已經(jīng)發(fā)生反應(yīng)</h3> <h3 style="text-align: center;">因此試驗(yàn)還需要繼續(xù)進(jìn)行</h3><h3 style="text-align: center;">20天后</h3><h3 style="text-align: center;">我們發(fā)現(xiàn)乙酸乙酯顯著減少</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">到了12月8日</h3><h3 style="text-align: center;">我們看到</h3><h3 style="text-align: center;">試驗(yàn)2中的的油狀物完全消失</h3><h3 style="text-align: center;">9月2日—12月8日</h3><h3 style="text-align: center;">試驗(yàn)的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3個(gè)多月</h3><h3 style="text-align: center;">時(shí)間長(zhǎng)達(dá)近100天</h3><h3 style="text-align: center;">我們終于看到乙酸乙酯完全消失</h3><h3 style="text-align: center;">至少可見(jiàn)乙酸乙酯的的確確已經(jīng)與碳酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)</h3><h3 style="text-align: center;">當(dāng)然</h3><h3 style="text-align: center;">一定有相當(dāng)部分的乙酸已知溶解在生成的乙醇溶液中</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">同時(shí)</h3><h3 style="text-align: center;">還發(fā)現(xiàn)</h3><h3 style="text-align: center;">析出的晶體顯著減少</h3><h3 style="text-align: center;">這又是為什么呢</h3><h3 style="text-align: center;">原理</h3><h3 style="text-align: center;">隨著反應(yīng)的進(jìn)行</h3><h3 style="text-align: center;">碳酸鈉逐漸減少</h3><h3 style="text-align: center;">已經(jīng)析出的十水碳酸鈉轉(zhuǎn)化為乙酸鈉晶體</h3><h3 style="text-align: center;">或轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉晶體</h3><h3 style="text-align: center;">或其他形式的晶體</h3><h3 style="text-align: center;">同時(shí)</h3><h3 style="text-align: center;">我們還看到</h3><h3 style="text-align: center;">容器內(nèi)的溶液的體積反而在增大</h3><h3 style="text-align: center;">整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程</h3><h3 style="text-align: center;">溶液的體積發(fā)生如下變化</h3><h3 style="text-align: center;">基本不變——減少——增多</h3><h3 style="text-align: center;">這恰好說(shuō)明了乙酸乙酯與碳酸鈉溶液發(fā)生的反應(yīng)</h3><h3 style="text-align: center;">由于實(shí)驗(yàn)條件限制</h3><h3 style="text-align: center;">我們暫時(shí)還無(wú)法分析得到晶體的組成</h3><h3 style="text-align: center;">這也是我們?yōu)槭裁椿敲撮L(zhǎng)時(shí)間來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的根本原因</h3><h3 style="text-align: center;">否則</h3><h3 style="text-align: center;">當(dāng)出現(xiàn)晶體時(shí)</h3><h3 style="text-align: center;">我們完全可以直接測(cè)定晶體是是否有醋酸鈉晶體即可</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">結(jié)論</h3><h3 style="text-align: center;">之所以使用飽和碳酸鈉溶液收集乙酸乙酯</h3><h3 style="text-align: center;">并非是因?yàn)橐宜嵋阴ゲ荒芘c碳酸鈉溶液反應(yīng)</h3><h3 style="text-align: center;">而是因?yàn)?lt;/h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯在其溶液中溶解度小</h3><h3 style="text-align: center;">反應(yīng)速率低</h3><h3 style="text-align: center;">使得在短時(shí)間內(nèi)</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯與碳酸鈉的反應(yīng)量很小很小</h3><h3 style="text-align: center;">于是</h3><h3 style="text-align: center;">我們認(rèn)為</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)</h3>