<h3></h3><h3 style="text-align: center;">特别说明</h3><h3 style="text-align: center;">实验为原创</h3><h3 style="text-align: center;">不希望被没有告知的情况下被使用</h3><h3 style="text-align: center;">谢谢</h3><h3 style="text-align: center;">另外</h3><h3 style="text-align: center;">文字部分肯定有不少不确切的地方</h3><h3 style="text-align: center;">一段时间后</h3><h3 style="text-align: center;">我会写出文章的</h3><h3 style="text-align: center;">到时再与大家交流讨论</h3> <h3><p style="text-align: center; ">以下是乙酸乙酯与碳酸钠溶液反应的热力学数据</p></h3><p style="text-align: center; ">可见</p><p style="text-align: center; ">该过程焓减且熵增</p><p style="text-align: center; ">因此反应进行到底</p><p style="text-align: center; ">且为不可逆过程</p> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">但事实上</h3><h3 style="text-align: center;">高中实验室制备乙酸乙酯时</h3><h3 style="text-align: center;">反而使用饱和碳酸钠溶液来收集乙酸乙酯</h3><h3 style="text-align: center;">这又是为什么呢</h3><h3 style="text-align: center;">值得注意的是，任意条件下自发不等于反应就能“发生”</h3><h3 style="text-align: center;">反应是否发生取决于化学过程的活化能</h3><h3 style="text-align: center;">之所以获取热力学就是为了让研究者少走弯路</h3><h3 style="text-align: center;">哪怕有少许的预测行为也一定比毫无预测的行为好上千万倍</h3><h3 style="text-align: center;">若热力学上不可行或反应程度不高(平衡常数很小)时</h3><h3 style="text-align: center;">研究者则可能可以通过耦合反应</h3><h3 style="text-align: center;">使得让看似难以自发或反应限度很低的化学过程自发或进行到底</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">上图的意义很清楚</h3><h3 style="text-align: center;">在热力学可行的前提下</h3><h3 style="text-align: center;">只需考虑的主要外部因素是</h3><h3 style="text-align: center;">催化剂</h3><h3 style="text-align: center;">温度</h3><h3 style="text-align: center;">浓度</h3><h3 style="text-align: center;">反应物的接触面积</h3><h3 style="text-align: center;">其他因素</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">首先来看看乙酸乙酯碱性水解的机理</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">事实上</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯与碳酸钠溶液并不能很好反应</h3><h3 style="text-align: center;">也就是说</h3><h3 style="text-align: center;">通过提高氢氧根离子浓度加快反应速率是不可行的</h3><h3 style="text-align: center;">因为饱和碳酸钠在水中的溶解是有限度的</h3><h3 style="text-align: center;">饱和碳酸钠溶液的pH是有限度的</h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">我们可以通过升高体系的温度促进乙酸乙酯与碳酸钠溶液的反应</h3><h3 style="text-align: center;">但是</h3><h3 style="text-align: center;">我们通过不断努力</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯与饱和碳酸钠溶液</h3><h3 style="text-align: center;">使用水浴80度下密封条件下加热</h3><h3 style="text-align: center;">仍然没有看到乙酸乙酯与饱和碳酸钠有明显的相互作用</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;">或要证明乙酸乙酯与饱和碳酸钠溶液反应</h3><h3 style="text-align: center;">只剩下一个途径</h3><h3 style="text-align: center;">增加乙酸乙酯与饱和碳酸钠溶液的接触面积</h3><h3 style="text-align: center;">但事实上</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯在水中溶解还算比较大</h3><h3 style="text-align: center;">8.5g/100mL水</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯在饱和碳酸钠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;">简单地说</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯之所以在饱和碳酸钠溶液中溶解度比较小的原因是</h3><h3 style="text-align: center;">碳酸钠溶液水后溶液的极性增强</h3><h3 style="text-align: center;">使得乙酸乙酯难以溶解在水中</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯在氯化钠溶液中的溶解度也很小<br></h3><h3 style="text-align: center;">甚至在低浓度的氢氧化钠溶液中的溶解度也不大</h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">在收集乙酸乙酯时</h3><h3 style="text-align: center;">我们完全可以用饱和的氯化钠溶液来代替饱和碳酸钠溶液来收集乙酸乙酯</h3><h3 style="text-align: center;">当然也可以用1mol/L的氢氧化钠溶液来收集乙酸乙酯</h3><h3 style="text-align: center;">但最好的试剂</h3><h3 style="text-align: center;">还是饱和的碳酸钠</h3><h3 style="text-align: center;">这是因为</h3><h3 style="text-align: center;">碳酸根离子的离子强度特别大</h3><h3 style="text-align: center;">对溶液的极性影响是很大</h3><h3 style="text-align: center;">且能除去乙酸乙酯中的乙酸等杂质</h3><h3 style="text-align: center;">简而言之</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯在碳酸钠溶液中溶解度实在比较小</h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">我们一直使用饱和碳酸钠溶液来收集乙酸乙酯</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">那么如何增大乙酸乙酯与碳酸钠溶液之间的接触面积</h3><h3 style="text-align: center;">分析、思考后认为</h3><h3 style="text-align: center;">只有两种方法可行</h3><h3 style="text-align: center;">(1)不断振荡乙酸乙酯与氢氧化钠混合溶液</h3><h3 style="text-align: center;">——物理手段</h3><h3 style="text-align: center;">(2)加入某种试剂使乙酸乙酯与氢氧化钠溶液充分接触</h3><h3 style="text-align: center;">——化学手段</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">那么</h3><h3 style="text-align: center;">可以用什么方法来实现乙酸乙酯与碳酸钠溶液的反应呢</h3><h3 style="text-align: center;">参照乙酸乙酯和氢氧化钠溶液</h3><h3 style="text-align: center;">实现常温下快速反应且放出大量热的实验</h3><h3 style="text-align: center;">首先</h3><h3 style="text-align: center;">来看一看</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯与饱和氢氧化钠在常温下快速反应的视频</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">这是乙酸乙酯和氢氧化钠悬浊液+乙醇</h3><h3 style="text-align: center;">混合体系</h3><h3 style="text-align: center;">不断摇晃</h3><h3 style="text-align: center;">发生剧烈反应</h3><h3 style="text-align: center;">温度显著升高</h3><h3 style="text-align: center;">并得到乙醇的实验视频</h3><h3 style="text-align: center;">你可以在专栏的其他文章中了解</h3><h3 style="text-align: center;">有关乙酸乙酯常温下与氢氧化钠反应的文章</h3><h3 style="text-align: center;">这里不再多说</h3> <h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯与氢氧化钠溶液反应后得到的乙醇在燃烧</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">我们想到了乙醇或异丙醇或甘油</h3><h3 style="text-align: center;">使用乙醇</h3><h3 style="text-align: center;">让乙酸乙酯与碳酸钠溶液增大接触面积</h3><h3 style="text-align: center;">也就是增大乙酸乙酯在碳酸钠溶液中的溶解度</h3><h3 style="text-align: center;">使用乙醇的目的</h3><h3 style="text-align: center;">就是降低溶液的极性</h3><h3 style="text-align: center;">从而增大乙酸乙酯在溶液中的溶解度</h3><h3 style="text-align: center;">接下来就是</h3><h3 style="text-align: center;">实验的证实与证伪</h3> <h3 style="text-align: center;">实验1</h3><h3 style="text-align: center;">8月27日，100毫升容量瓶分别加入饱和碳酸钠溶液、乙酸乙酯以及少量异丙醇。液面在刻度线上方1厘米处。</h3> <h3 style="text-align: center; ">实验1</h3><h3 style="text-align: center; ">9月5日，出现晶体，液面无明显变化。</h3> <h3 style="text-align: center; ">实验1</h3><h3 style="text-align: center; ">9月5日，出现晶体，液面无明显变化。<br></h3> <h3>实验1:9月6日，晶体明显增多，液面无明显变化。<br></h3> <h3>实验1:9月7日，晶体明显增多，液面无明显变化。<br></h3> <h3>实验1:9月8日，晶体增多，液面无明显变化。<br></h3> <h3>实验3:乙酸乙酯浓氢氧化钠异丙醇10月1日</h3> <h3>实验3:乙酸乙酯氢氧化钠异丙醇9月7日开始</h3> <h3><p style="text-align: left;">实验3:乙酸乙酯浓氢氧化钠异丙醇10月1日<br></p></h3> <h3><p style="text-align: left;">实验3:乙酸乙酯浓氢氧化钠异丙醇10月1日<br></p></h3> <h3 style="text-align: left;">实验3:乙酸乙酯浓氢氧化钠异丙醇10月1日<br></h3> <h3>实验3:乙酸乙酯浓氢氧化钠异丙醇10月1日<br></h3> <h3>实验3:乙酸乙酯浓氢氧化钠异丙醇10月1日<br></h3> <h3 style="text-align: center;">实验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，液面离开玻璃塞2厘米处。饱和碳酸钠</h3><h3 style="text-align: center;">10月1日仍然无明显现象<br></h3><h3 style="text-align: center;">10月6日出现很少量的雪花状披针形晶体</h3> <h3><p style="text-align: center; ">实验2</p><p style="text-align: center; ">10月8日开始出现较多晶体</p></h3> <h3 style="text-align: center;">实验2</h3><h3 style="text-align: center;">10月9日11点</h3> <h3 style="text-align: center;">实验2</h3><h3 style="text-align: center;">10月9日11点<br></h3> <h3 style="text-align: center;">实验2</h3><h3 style="text-align: center;">10月9日11点上午<br></h3> <h3 style="text-align: center;">实验2</h3><h3 style="text-align: center;">10月11日颜色是因为阳光</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">实验2</h3><h3 style="text-align: center;">实验开始很长一段时间并没有见到有什么现象</h3><h3 style="text-align: center;">但一但有晶体出现</h3><h3 style="text-align: center;">则可以在短短的几天中出现大量沉淀物</h3><h3 style="text-align: center;">这晶体的获得</h3><h3 style="text-align: center;">是因为乙酸乙酯与碳酸钠溶液反应的结果吗</h3><h3 style="text-align: center;">因为</h3><h3 style="text-align: center;">还有一种可能</h3><h3 style="text-align: center;">由于温度的变化</h3><h3 style="text-align: center;">析出的晶体是十水碳酸钠晶体</h3><h3 style="text-align: center;">而一旦10水碳酸钠晶体析出</h3><h3 style="text-align: center;">由于溶液中溶剂的减少</h3><h3 style="text-align: center;">则会进一步推动十水碳酸钠晶体的获得</h3><h3 style="text-align: center;">同时</h3><h3 style="text-align: center;">我们还发现</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯油状物减少量并不明显</h3><h3 style="text-align: center;">难道是因为温度变化而得到晶体吗</h3><h3 style="text-align: center;">为此</h3><h3 style="text-align: center;">我们进行了如下实验</h3> <h3 style="text-align: center;">实验4</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯+饱和碳酸钠，无乙醇<br></h3><h3 style="text-align: center;">2个月后仍然无明显现象</h3><h3 style="text-align: center;">显然</h3><h3 style="text-align: center;">对比实验表明</h3><h3 style="text-align: center;">得到的晶体不是因为温度变化导致</h3><h3 style="text-align: center;"><br></h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">那么</h3><h3 style="text-align: center;">上述实验2得到的晶体是什么</h3><h3 style="text-align: center;">是乙酸钠晶体？</h3><h3 style="text-align: center;">是碳酸钠晶体？</h3><h3 style="text-align: center;">是碳酸氢钠晶体？</h3><h3 style="text-align: center;">还是</h3><h3 style="text-align: center;">以上的混合晶体？</h3><h3 style="text-align: center;">经过分析</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯与碳酸钠溶液反应后</h3><h3 style="text-align: center;">得到了更多的乙醇</h3><h3 style="text-align: center;">使得溶液极性进一步降低</h3><h3 style="text-align: center;">此时完全可以析出十水碳酸钠</h3><h3 style="text-align: center;">因此</h3><h3 style="text-align: center;">即便是十水碳酸钠晶体的析出</h3><h3 style="text-align: center;">也完全可以以此为证据</h3><h3 style="text-align: center;">说明</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯与碳酸钠溶液已经发生反应</h3> <h3 style="text-align: center;">因此试验还需要继续进行</h3><h3 style="text-align: center;">20天后</h3><h3 style="text-align: center;">我们发现乙酸乙酯显著减少</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">到了12月8日</h3><h3 style="text-align: center;">我们看到</h3><h3 style="text-align: center;">试验2中的的油状物完全消失</h3><h3 style="text-align: center;">9月2日—12月8日</h3><h3 style="text-align: center;">试验的时间长达3个多月</h3><h3 style="text-align: center;">时间长达近100天</h3><h3 style="text-align: center;">我们终于看到乙酸乙酯完全消失</h3><h3 style="text-align: center;">至少可见乙酸乙酯的的确确已经与碳酸钠溶液发生反应</h3><h3 style="text-align: center;">当然</h3><h3 style="text-align: center;">一定有相当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;">同时</h3><h3 style="text-align: center;">还发现</h3><h3 style="text-align: center;">析出的晶体显著减少</h3><h3 style="text-align: center;">这又是为什么呢</h3><h3 style="text-align: center;">原理</h3><h3 style="text-align: center;">随着反应的进行</h3><h3 style="text-align: center;">碳酸钠逐渐减少</h3><h3 style="text-align: center;">已经析出的十水碳酸钠转化为乙酸钠晶体</h3><h3 style="text-align: center;">或转化为碳酸氢钠晶体</h3><h3 style="text-align: center;">或其他形式的晶体</h3><h3 style="text-align: center;">同时</h3><h3 style="text-align: center;">我们还看到</h3><h3 style="text-align: center;">容器内的溶液的体积反而在增大</h3><h3 style="text-align: center;">整个实验过程</h3><h3 style="text-align: center;">溶液的体积发生如下变化</h3><h3 style="text-align: center;">基本不变——减少——增多</h3><h3 style="text-align: center;">这恰好说明了乙酸乙酯与碳酸钠溶液发生的反应</h3><h3 style="text-align: center;">由于实验条件限制</h3><h3 style="text-align: center;">我们暂时还无法分析得到晶体的组成</h3><h3 style="text-align: center;">这也是我们为什么花那么长时间来进行实验的根本原因</h3><h3 style="text-align: center;">否则</h3><h3 style="text-align: center;">当出现晶体时</h3><h3 style="text-align: center;">我们完全可以直接测定晶体是是否有醋酸钠晶体即可</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">结论</h3><h3 style="text-align: center;">之所以使用饱和碳酸钠溶液收集乙酸乙酯</h3><h3 style="text-align: center;">并非是因为乙酸乙酯不能与碳酸钠溶液反应</h3><h3 style="text-align: center;">而是因为</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;">反应速率低</h3><h3 style="text-align: center;">使得在短时间内</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯与碳酸钠的反应量很小很小</h3><h3 style="text-align: center;">于是</h3><h3 style="text-align: center;">我们认为</h3><h3 style="text-align: center;">乙酸乙酯不能与碳酸钠溶液反应</h3>