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按语:一般认为,在碱催化的条件下,乙酸乙酯水解生成的乙酸被中和,更有利于水解反应的进行,反应应更快更彻底,但本文通过实验的证明实际比想象更复杂。也许我们更能体会“实验是化学的最高法庭”了!
没有探究型的教师,就不会有创新型的学生。高等师范院校应重视师范生的探究能力培养。我们按照“提出问题→探讨问题→解决问题→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。
1 问题的提出
在带领师范生到中学教育实习中,当学生演示乙酸乙酯水解反应时,按照中学化学教科书(2001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℃-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及最佳条件的探究
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:

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:

探讨:(1)关于该反应的加热温度。中学教科书上演示乙酸乙酯的水解实验时,加热温度要求控制在70℃-80℃之间;有的资料上则把温度控制在60℃-70℃之间[1]。我们认为水解温度控制在65℃-75℃之间,效果会更好,由于乙酸乙酯的沸点为77.15℃,所选温度要尽量高但又不能超过其沸点。
(2)关于该反应的催化剂。该反应可用H2SO4溶液,也可用NaOH溶液作催化剂,但是用这2种物质作催化剂的效果有何不同?它们的浓度、体积的变化对反应有没有影响?酯的减少我们又如何看出?为了弄明白这几个问题,我们进行了如下实验探究。
2.2对实验过程的探究设计
2.2.1给酯染色
为了使水层与油层之间界面清晰,容易观察和测量出乙酸乙酯层的高度,而且能引起学生对实验探究的兴趣性,首先,我们给乙酸乙酯进行染色。其方法为:取200mL乙酸乙酯倒入试剂瓶中,加入红色或黄色铅笔杆上的漆膜(油溶性染料),塞上胶塞,振荡,便给酯染上了鲜艳的红色或黄色,备用[2](因为学生组数多,又实验多次,所以应一次染好色)。
选油溶性染料铅笔漆膜给酯染色,而不选甲基红、酚酞等其他染色剂,是因为通过实验比较,用铅笔漆膜给酯染色,水层与油层之间界面清晰(上层有色,下层无色),效果最佳。
2.2.2酯的水解
为了便于比较探究,我们进行了如下对比实验:
取4支相同型号的大试管,分别贴上空白1,空白2,酸,碱标签,每支试管中放入同样多的蒸馏水(2支空白试管中)、酸或碱,并分别加入2mL乙酸乙酯,振荡均匀,塞上胶塞,静置,用直尺量出乙酸乙酯的高度h(mm),再把它们同时放入(空白1试管除外)65℃-75℃的水浴中开始加热,然后每隔1min将其取出,振荡,静置,立即测量并记录当时酯的高度,再迅速放回水浴中继续加热。如此反复进行,直到加热达到所控制的时间(8min)。
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