Phản ứng thủy phân ester trong môi trường kiềm được biểu diễn như sau: RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
Một nhóm học sinh dự đoán “Nồng độ NaOH càng lớn thì tốc độ phản ứng thủy phân càng lớn”. Từ đó, học sinh tiến hành thí nghiệm ở nhiệt độ không đổi (60°C) nhưng thay đổi nồng độ NaOH để kiểm tra dự đoán trên như sau:
• Bước 1: Thêm 4 mL ethyl acetate (d = 0,9 g/mL) vào một ống nghiệm chứa 20 mL dung dịch NaOH nồng độ C (mol/L). Các giá trị nồng độ này không giống nhau giữa các thí nghiệm.
• Bước 2: Ngâm ống nghiệm trong nồi nước nóng (nhiệt độ nước khoảng 60°C) và đo thời gian cho
đến khi phần chất lỏng trong ống nghiệm trở lên đồng nhất. Kết quả thí nghiệm được cho ở bảng sau:
Nồng độ NaOH (mol/L)…t hỗn hợp đồng nhất (phút)
4,0………………………………5,2
3,6………………………………6,0
3,2………………………………7,0
2,8………………………………8,2
2,4………………………………9,5
2,0………………………………11,0
a. Phản ứng thủy phân ethyl acetate xảy ra ở bước 2 của các thí nghiệm.
b. Sau bước 1, phần chất lỏng trong các ống nghiệm tách thành hai lớp.
c. Phản ứng thủy phân hoàn toàn tại thời điểm hỗn hợp trong ống nghiệm đồng nhất.
d. Kết quả thí nghiệm chứng tỏ dự đoán của học sinh ban đầu là chính xác.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng: CH3COOC2H5 + NaOH (t°) → CH3COONa + C2H5OH
(b) Đúng, CH3COOC2H5 không tan trong dung dịch NaOH ở điều kiện thường nên phân lớp (nhẹ hơn nên nổi lên trên).
(c) Đúng, khi hỗn hợp đồng nhất thì lượng ester tan trong hỗn hợp không đáng kể, coi như phản ứng đã hoàn toàn.
(d) Đúng, phản ứng xà phòng hóa được xếp vào loại phản ứng thủy phân nhưng không hoàn toàn là thủy phân vì H2O không can dự trực tiếp vào bất cứ giai đoạn nào của quá trình phản ứng, H2O chỉ giúp NaOH phân li thành OH- và OH- này tham gia phản ứng.
NaOH quá đặc sẽ làm OH- kém tự do hơn, khuếch tán chậm hơn và va chạm hiệu quả sẽ giảm, vì vậy hoạt tính hóa học của OH- không tăng tương ứng với nồng độ.
Ở chừng mực nhất định, dự đoán của học sinh này vẫn tính là đúng, tất nhiên ngay cả ở nồng độ thấp, độ tăng của tốc độ và nồng độ cũng không tuyến tính.
