连续搅拌釜反应器中乙酸乙酯的水解反应
实验三 连续搅拌釜式反应器液相反应的动力学参数测定
实验三 连续搅拌釜式反应器液相反应的动力学参数测定一、实验目的连续流动搅拌釜式反应器与管式反应器相比较，就生产强度或溶剂效率而论，搅拌釜式反应器不如管式反应器，但搅拌釜式反应器具有其独特性能，在某些场合下，比如对于反应速度较慢的液相反应，选用连续流动的搅拌釜式反应器就更为有利，因此，在工业上，这类反应器有着特殊的效用。
对于液相反应动力学研究来说，间歇操作的搅拌釜式反应器和连续流动的管式反应器都不能直接测得反应速度，而连续操作的搅拌釜式反应器却能直接测得反应速度。
但连续流动搅拌釜式反应器的性能显著地受液体的流动特性的影响。
当连续流动搅拌釜式反应器的流动状况达到全混流时，即为理想流动反应器——全混流反应器，否则为非理想流动反应器。
在全混流反应器中，物料的组成和反应温度不随时间和空间而变化，即浓度和温度达到无梯度，流出液的组成等于釜内液的组成。
对于偏离全混流的非理想流动搅拌釜式反应器，则上述状况不复存在。
因此，用理想的连续搅拌釜式反应器（全混流反应器）可以直接测得本征的反应速度，否则，测得的为表观反应速度。
用连续流动搅拌釜式反应器进行液相反应动力学，通常有三种实验方法：连续输入法、脉冲输入法和阶跃输入法。
本实验采用连续输入的方法，在定常流动下，实验测定乙酸乙酯皂化反应的反应速度和反应常数。
同时，根据实验测得不同温度下的反应速度常数，求取乙酸乙酯皂化反应的活化能，进而建立反应速度常数与温度关系式（Arrhenius formula ）的具体表达式。
通过实验练习初步掌握一种液相反应动力学的实验研究方法。
并进而加深对连续流动反应器的流动特性和模型的了解；加深对液相反应动力学和反应器原理的理解。
二、实验原理1．反应速度 连续流动搅拌釜式反应器的摩尔衡算基本方程： dtdn dV r F F A vA A AO =---⎰)(0 （1） 对于定常流动下的全混流反应器，上式可简化为0)(=---V r F F A A AO （2） 或可表达为VF F r A AO A -=-)( （3） 式中；AO F ——流入反应器的着眼反应物A 的摩尔流率， 1-⋅s mol ；A F ——流出反应器的着眼反应物A 的摩尔流率， 1-⋅s mol ；)(A r -——以着眼反应物A 的消耗速度来表达的反应速度，13--⋅⋅s mmol ；由全混流模型假设得知反应速度在反应器内一定为定值。
乙酸乙酯的水解反应方程式
乙酸乙酯的水解反应方程式
乙酸乙酯是一种常见的酯类化合物，化学式为CH3COOCH2CH3。
在水解反应中，乙酸乙酯与水反应生成乙醇和乙酸的过程可以用化学方程式表示为：
CH3COOCH2CH3 + H2O → CH3CH2OH + CH3COOH
这个反应是一个酯的水解反应，也是一个酸催化的加水反应。
在这个反应中，乙酸乙酯和水发生酯键的断裂，生成乙醇和乙酸。
乙酸乙酯是一种具有香味的液体，常用作溶剂，在制药和化妆品工业中有广泛的应用。
乙酸乙酯的水解反应是一个重要的化学过程，可以通过这个反应制备乙醇和乙酸。
在这个反应中，乙酸乙酯的酯键被水打断，生成乙醇和乙酸，反应是可逆的。
这个反应可以用硫酸等强酸作为催化剂，加速反应速率。
在反应过程中，乙酸乙酯分子中的氧原子与水分子中的氢原子结合，形成乙醇和乙酸。
乙酸乙酯的水解反应是一个重要的化学反应，不仅在实验室中有广泛的应用，也在工业生产中有重要作用。
通过这个反应，可以制备出乙醇和乙酸等重要的化学品，为化工行业提供了重要的原料。
总的来说，乙酸乙酯的水解反应是一个重要的化学过程，通过这个反应可以制备出乙醇和乙酸，有着广泛的应用价值。
通过对这个反
应的研究和理解，可以更好地掌握酯类化合物的性质和反应规律，为化学工业的发展提供重要的支持。
乙酸乙酯水解的条件
乙酸乙酯水解的条件
关于乙酸乙酯水解的条件
乙酸乙酯的水解是一种重要的化学反应，按照不同的反应温度、有效反应时间
以及乙酸乙酯的浓度来确定最佳的水解条件，并可用于合成大量中间体、有机碱和碱酸盐。
现有研究表明，确定最佳的水解反应条件应考虑乙酸乙酯浓度、反应温度和反应性等多种因素，其中主要依据有反应温度、反应时间以及乙酸乙酯的浓度。
一般情况下，水解乙酸乙酯的温度一般在80℃以下，但也可以乙酸乙酯浓度、温度、去集酸催化剂的选择等方面相结合，以降低乙酸乙酯的水解温度。
如果在较高的温度下进行水解，例如在80℃以上，发生的水解反应速度基本可以忽略不计。
另外，一般采用溶剂双水解或湿解等方式，使乙酸乙酯溶解度大大提高，增加水解效率。
乙酸乙酯的浓度一般为1-10 mol/L，水解的适度的乙酸乙酯浓度能达到最
佳的水解效果。
此外，乙酸乙酯的水解去集酸催化剂选择也很重要，乙酸乙酯的水解可采用酸
性去集酸的催化剂进行催化，典型的催化剂有四氯化钛（TiCl4）、对硝基苯肼（PhN）、硝基苯肼（PN）、乙酸乙酯（EE）等。
这些催化剂可以加快乙酸乙酯的
水解反应，促进反应的进程。
从以上研究和分析来看，乙酸乙酯水解的条件关键在于：去集酸催化剂的选择、乙酸乙酯浓度以及反应温度。
要使乙酸乙酯得到最佳水解效果，应注意这些因素，进一步优化水解反应的操作技术，提高乙酸乙酯水解的效率和产率。
乙酸乙酯的水解反应方程式
乙酸乙酯是一种常用的有机化合物，它在许多领域都有广泛的应用。
但是，当它接触到水时，会发生水解反应。
下面我们来了解一下乙酸乙酯的水解反应方程式。
首先，我们需要了解乙酸乙酯的结构。
它的化学式为C4H8O2，分子中含有两个乙酸基和一个乙酯基。
乙酸基是一种羧酸基团，具有强酸性，而乙酯基则是一种酯基团，具有较弱的酸性。
当乙酸乙酯接触到水时，乙酸基和乙酯基会分别与水分子发生反应，形成乙酸和乙醇。
反应方程式如下：
CH3COOC2H5 + H2O → CH3COOH + C2H5OH
可以看到，乙酸乙酯的水解反应是一个酯水解反应。
在反应中，乙酸乙酯分子中的酯基团被水分子水解成羧酸基团和醇基团，同时放出一定量的热量。
乙酸乙酯的水解反应是一个可逆反应，反应的平衡常数为1.4×10^-4。
也就是说，当乙酸乙酯和水混合时，反应会同时进行前向和后向反应，直到达到平衡状态。
乙酸乙酯的水解反应速度受到多种因素的影响，如反应物浓度、反应温度、反应物种类和溶剂种类等。
在常温下，乙酸乙酯的水解速度较慢，但在高温、高压或酸性催化剂的作用下，反应速率会加快。
乙酸乙酯的水解反应在生产和实验中也有很多应用。
例如，在乙酸乙酯酯化反应中，可以通过添加水来促进反应的进行；在实验室中，可以用乙酸乙酯的水解反应来制备乙酸和乙醇等物质。
总之，乙酸乙酯的水解反应是一个重要的有机化学反应，它在许多领域都有广泛的应用。
深入了解这一反应的机理和特点，对于我们的学习和实践都有着重要的意义。
乙酸乙酯水解反应动力学测定
课程名称： 化工专业实验 指导老师： 成绩： 实验名称： 乙酸乙酯水解反应动力学测定 实验类型： 测定型 同组同学姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备 四、操作方法与实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、 实验目的和要求1、 了解和掌握搅拌釜反应器非理想流动产生的原因；2、 掌握搅拌釜反应器达到全混流状态的判断和操作；3、了解和掌握在全混釜中连续操作条件下反应器内测定均相反应动力学的原理和方法。
二、 实验内容和原理在稳定条件下，根据全混釜反应器的物料衡算基础，有A mA A A m A A A A x C C C C C C V Fr ττ0000)1()()=-=-=（－ (1)对于乙酸乙脂水解反应：OH H C COO CH H COOC CH OH 52-3K523-+−→−+A B C D当C A0=C B0，且在等分子流量进料时，其反应速度(－r A )可表示如下形式：220A 202A 02)1))/ex p()A A A A A x kC C C C RT E k kC r -=-==（（（－ （2）则根据文献（物化实验）的乙酸乙酯动力学方程，由（1），（2）可计算出x A220A m)1A A A x kC x C -=（τ（3）同时由于C A0∝(L 0-L ∞)，C A ∝(L t -L ∞)，由实验值得：)()(000∞--=-L L L L C r tm A A τ （4）式中：L 0,L ∞—— 分别为反应初始和反应完全时的电导率L t —— 空时为m τ时的电导率根据反应溶液的电导率的大小，由（4）式可以直接得到相应的反应转化率，由（3）式计算得到相同条件下的转化率，两者进行比较可知目前反应器的反应结果偏离全混流反应的理论计算值。
三、主要仪器设备本装置由一个管式反应器、一个搅拌釜反应器和一个塔式搅拌反应器组成，每个反应器均可独立操作，管式反应器和釜式反应器还可以组成两种串联组合式反应器进行工作。
乙酸乙酯水解反应的探究
３６‘化学教育—————————————————————————————————一—————————————————————————————————————————————————一乙酸乙酯水解反应的探究苗深花Ｏ缸６（曲阜帅范大学化学系山东曲阜２７３１６５没有探究型的教师，就不会有创新型的学生。
高等师范院校作为培养中学师资的“母机”，应重视师范生的探究能力培养。
我们按照“提出问题．一探讨问题一解决问题一得出结论”的学习过程，组织师范生对乙酸乙酯水解反应进行了探究。
通过这一过程的锻炼，提高了师范生的探究能力和实践能力。
ｌ问题的提出在带领师范生到中学教育实习巾，当学生演示乙酸乙酯水解反应时，按照中学化学教科书（２００ｌ版）中的要求进行实验演示，效果不佳。
主要存在如下不足：一是乙酸乙酯没有染色，教室后边的同学看不清实验现象；二是加热温度偏高（７０℃一８０℃），并且试管没有塞胶塞，会使乙酸乙酯以及水解生成的乙醇、乙酸产物挥发，造成一定的误差；三是用闻气味法来区别水解的程度不恰当（有的同学闻不出来），不仅分辨率低，不具说服力，而且也不能使全班同学获得明显的体验；四是课本中所用乙酸乙酯的用量较小（仅加入６滴），若时间控制不当，则在酸性、碱性介质中均可能全部水解，不利于正确结论的得出。
教育实习结束后，在学习“中学化学实验研究”课时，我们提出此课题，让学生查资料、展开讨论，并自行设计实验方案进行探究。
２问题的探究针对学生设计的实验方案分成了几个实验小组，通过一系列的对比实验对乙酸乙酯水解反应存在的不足进行了多方面的探究，最终找出了适合中学化学课堂演示实验的最佳条件。
２．１对乙酸乙酯水解反应的原理殛最佳条件的探究与水发生水解反应是酯类的重要化学性质，其原理可用下式概括：酯＋水。
查堡譬塞坠酸＋醇凸由该式可以看出，酯的水解反应实际上是酯化反应的逆反应，反应条件是加热，并且用无机酸或碱作催化剂。
乙酸乙酯水解方程式如：２００３年第１１期ｃＨ，ｃｏｏｃＨ：ｃＨ３＋Ｈ：ｏ；；；：；！！罄ｃＨ３ｃｏｏＨ＋ｃＨ，ｃＨ：ｏＨ探讨：（１）关于该反应的加热温度。
乙酸乙酯制备现象
乙酸乙酯制备现象
乙酸乙酯，化学式为CH3COOCH2CH3，是一种常用的有机溶剂和香料。
其制备方法有多种，其中较为常见的是通过酯化反应制备。
酯化反应是指在催化剂存在下，酸和醇反应生成酯的过程。
乙酸乙酯的制备就是通过乙酸和乙醇进行酯化反应得到的。
具体操作步骤如下：
1. 在反应釜中加入适量催化剂（通常使用硫酸或盐酸），并加入适量的乙醇。
2. 搅拌均匀后，慢慢地加入适量的浓度为99%的冰乙酸（也可以使用浓度为98%或80%的冰乙酸）。
3. 反应开始后会产生大量热量，需要不断地搅拌，并且要控制温度不超过60℃。
4. 反应结束后，将产物分离出来，经过蒸馏、净化等步骤后即可得到纯净的乙酸乙酯。
在实验室中进行该反应时，可以观察到以下现象：
1. 反应开始后会产生大量热量，反应液体温度会升高。
2. 反应物中的乙醇和冰乙酸会发生化学反应，产生气体（通常为二氧
化碳），可以听到气泡声。
3. 反应结束后，反应液由于生成的乙酸乙酯密度较大，会沉淀在底部，上层为水和未反应的乙醇。
总之，通过以上步骤可以制备出高纯度的乙酸乙酯，并且该反应具有
简单、快速、效率高等优点。
如何改进写出乙酸乙酯水解的化学反应方程式乙酸乙酯
HOCH2CH2OH
2
有机物转化网络图一 [CH2-CHCl]n
3
BrCH2CH2Br
1
CH3CH3
5 6
4 7
CH2=CH2
8 9
CH CH
112324 NhomakorabeaCH2=CHCl
10
12 CH3CH2Br 13
14 CH3CH2OH 15 18 19
CH3CHO
20
16
CH3COOH
22
17
21
CH3CH2ONa
有机反应及其反应类型整理：
四、与浓硫酸 反应的有机物包括： 苯的磺化—作反应物—取代反应。 苯的硝化—催化、脱水—取代反应。 醇的脱水—催化、脱水—消去或取代。 醇和酸的酯化—催化、脱水—取代反应。 五、能与H2加成 的有机物包括： 烯烃、炔烃、含苯环、醛(基)类—也是 还原反应。
有机反应及其反应类型整理：
C2H5OC2H5
CH3COOC2H5
CH3 －NO2 －Br －SO3H O2N－ －NO2 NO2 CH2Cl
1 2 4
3
10
11
－CH3
12
－CH3 －Cl －COOH
OH
－Cl 5 －OH 6 Br－
13
－Br
7 8
9
Br
显色反应
有机物转化 网络图二
－ONa
工业上生产乙苯、异丙苯工艺
+CH2=CH2
三、现象与分析
实验现象： 1、溶液分层，上层无色，下层橙色，上层液面无 明显变化； 2、溶液分层，上层无色，下层红色，上层液面略 有减少； 3、溶液分层，上层无色，上层液面明显减少，下 层溶液蓝色变紫色。 结论：其他的条件一致的 情况下，酸和碱都能加快 水解反应，但效果是不同 的。
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实验报告
课程名称：化工专业实验指导老师：黄灵仙成绩：________________
实验名称：连续搅拌釜反应器中乙酸乙酯的水解反应实验类型：反应工程实验 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、主要仪器设备 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析 七、讨论、心得
一、实验目的
1．了解和掌握搅拌釜反应器非理想流动产生的原因； 2．掌握搅拌釜反应器达到全混流状态的判断和操作；
3．了解和掌握某一反应在全混釜中连续操作条件下反应结果的测量方法，以及与间歇反应器内反应结果的差别。
二、实验原理
在稳定条件下，根据全混釜反应器的物料衡算基础，有
A m
A A A m A A A A x C C C C C C V F
r ττ0000)1()()=-=-=
（－（1） 对于乙酸乙脂水解反应：
OH H C COO CH H COOC CH OH 52-3K
523-+−→−+
A B C D
当C A0=C B0，且在等分子流量进料时，其反应速度(－r A )可表示如下形式：
2
20A 20
2
A 02)1))/exp()A A A A A x kC C C C RT E k kC r -=-==（（（－（2） 则根据文献（物化实验）的乙酸乙酯动力学方程，由（1），（2）可计算出x A
2
20A m
)1A
A A x kC x C -=（τ（3） 同时由于C A0∝(L 0-L ∞)，C A ∝(L t -L ∞)，由实验值得：
)(
100∞
---=L L L L x t
A （4）
式中： L 0,L ∞—— 分别为反应初始和反应完毕时的电导率
L t
—— 空时为m τ时的电导率
根据反应溶液的电导率的大小，由（4）式可以直接得到相应的反应转化率，由（3）式计算得到相同条件下的转化率，两者进行比较可知目前反应器的反应结果偏离全混流反应的理论计算值。
专业： 姓名：
学号： 日期： 地点：
三、实验装置及仪器
本装置由一个管式反应器、一个搅拌釜反应器和一个塔式搅拌反应器组成，每个反应器均可独立操作，管式反应器和釜式反应器还可以组成两种串联组合式反应器进行工作。
配套设备包括定量连续进料系统、示踪剂加料系统、搅拌控制系统、反应釜出口浓度检测系统，实验流程装置见图1。
图1 实验装置示意图
四、实验步骤
打开均相多功反应过程多功能实验下的乙酸乙脂水解反应
动力学测定实验可执行文件，利用分配到的实验序号和注册的
用户名及密码在客户端上登录，点击开始实验，打开总电源，
乙酸乙脂水解反应动力学实验的远程操作界面如图2所示。
蠕
动泵将储液槽中的水打入反应器中，从反应器上部流出，通过
电导槽后排出。
反应釜出口液体浓度由电导仪测定。
反应釜内
的温度由恒温水浴控制。
1．配置0.04N（准确至0.0001N）的NaOH和乙酸乙脂溶液各
10L，分别存放于NaOH和乙酸乙脂槽中；
2．开排水阀，将反应釜中残留液排净；
3．打开1＃蠕动泵，立即也打开2＃蠕动泵，同时等流量往釜
图2实验远程操作界面
式反应器加NaOH和乙酸乙脂溶液；
4．等釜出口液体的电导率有较大的变化（NaOH和乙酸乙脂的混合液的电导率大于空气或，说明溶液已经加满），同时关闭两个蠕动泵，停止加料液；
5．将搅拌电机的转速调到设定值，等待转速的稳定；
6．打开恒温水浴的离心泵，设定反应釜温度，恒温水浴开始加热，等待温度的稳定；
7．等系统稳定后，先后快速打开两个蠕动泵，设定相同的流量，观察反应釜出口电导率的变化，等待电导率的曲线回至走平，说明水解反应平衡，则可以读取该流量下电导率数据；
8．改变流量，重复步骤7，直到设计的各个流量下的实验完成；
9．查得实验所设定的温度下的L0与L∞；
10．停止蠕动泵，停止搅拌、设置温度为0并关闭恒温水浴离心泵，将釜内的溶液排空，关闭电源，结束实验。
五、实验数据记录和处理
实验数据由计算机记录并保存，原始数据如下表：
反应釜体积：530 mL 第一组数据（室温20℃，流量50ml/min）：
Lt = 13.6713；t = 74.7003℃
数据处理如下：
1．实际转化率x A
根据经验公式：
Lo=0.0492t+3.1376=0.0492*74.7003+3.1376=6.8128
L’=0.0352t+0.8380=0.0352*74.7003+0.8380=3.4674
（L’意为L正无穷）
所以，Xa=(Lo-Lt)/(Lo-L’)=(6.8128-13.6713)/(6.8128-3.4674)=-2.0501
2．理论转化率X A
速率常数k：
Lgk=-1780/T+0.00754T+4.53=-1780/(273.15+76.1906)+0.00745*(273.15+76.1906)+4.53=2.0043
k=10^2.0043=101.0044
Τm=V/ν=530/(50*2)=5.3 min
00.04/20.02A C == mol/min
由()22001A A A A
m
C X kC X τ=-得：
X A =0.7375
综上，t = 76.1906℃时的实际转化率x A =-2.0501，理论转化率X A =0.7375
实际转化率为负数，这组数据不可信。
取第二组数据（25℃，流量50ml/min ）： L t = 14.0316；t = 77.6809℃
计算方法同上，可得：实际转化率x A = -2.0879，理论转化率X A = 0.7444
取第三组数据（25℃，流量75ml/min ）： L t = 13.8031；t = 78.5663℃
计算方法同上，可得：实际转化率x A = -2.0003，理论转化率X A = 0.7134 六、实验结果讨论
从实验结果分析可知，所有数据由于电脑记录的原因，都不可信。
其他误差产生的可能原因：
（1）蠕动泵运转过程中加热溶液，而温度的波动对电导率影响较大。
（2）实验的设备本身的精度问题，例如蠕动泵的流量不恒定在设定值、电导率仪测量偏差、温度测量偏
差等。
（3）反应物的杂质等因素会对电导率的测量产生影响。
七、思考题
1、与间歇式搅拌釜反应相比较，怎样从本方法得到的出口转化率推测动力学方程？
出口转化率与平均停留时间和动力学有关，用公式A
A
A r X C -=
0τ即可得到。
2．试分析造成本实验误差的主要因素是什么？为什么说流量的波动对该反应速度有较大的影响？
造成误差的因素主要有流体流量和两种溶液相对流量大小，温度、反应器的性能，反应时间，反应釜的搅拌情况即两种溶液的混合情况。
因为该反应为二级反应，反应物浓度对反应速率的影响较大，当一种流体的流量出现波动，与另一种溶液混合后，会对两者的浓度都造成影响，流量变大则另一种反应物浓度减小；流量变小则另一种反应物浓度会变大，浓度大小波动直接影响反应速率。