乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定_精品文档.doc
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乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定
一.实验目的
1．用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速度常数和活化能。
2．通过实验了解二级反应的特点，学习二级反应动力学参数的求解方法。
3．掌握测量原理，并熟悉电导率仪的使用。
二.实验原理:
乙酸乙酯皂化反应是二级反应，反应式为：
CH3COOC2H5+OH-=CH3COO-+C2H5OH
设时间t时生成物的浓度为x，则反应动力学方程式为
（1）
其中k为反应速度常数。
当a=b时，
（2）
积分得（3）
由实验测得不同t时的x值则可算出不同t时的k值，若k为常数，则证明是二级反应。
通常，以x/（a-x）~t作图，若所得为直线，证明为二级反应，并可从直线斜率求出k。
可由电导法测定不同t时的x值。
根据：
l对于稀溶液，强电解质的电导率κ与其浓度成正比，溶液的总电导率等于组成溶液的电解质的电导率之和。
l在本实验反应物中只有NaOH是强电解质，生成物只有CH3COONa是强电解质，而氢氧根离子的电导率比乙酸根的电导率大得多，因此，随着反应的进行，氢氧根离子的浓度不断减小，溶液的电导率也就随之下降。
假设A1、A2分别为OH-和CH3COO-的浓度和电导关系的比例常数，那么有以下关系式：
κ0=A1a（4）
κ∞=A2a（5）
κt=A1（a-x）+A2x（6）
从（4）-（6）式可以推导得到
x=a（κ0-κt）/（κ∞-κt）（7）
（7）式代入（3）中得：
（8）
（其中κ0，κt，κ∞表示反应时间为0，t，∞）。
以κt对（κ0-κt）/t作图，应得一直线，从斜率可以求得k。
根据阿伦尼乌斯方程从两个温度T1，T2下的反应速度常数，可求得反应的表观活化能Ea。
（8）
三.实验仪器与药品:
仪器:
DDS—11A型电导率仪一台；无纸记录仪一台；恒温水浴一套；DJS—1型电导电极一只；双管反应器两个大试管一个；100毫升容量瓶一个；20毫升移液管三支；0.5毫升刻度移液管一支。
药品:
0.0200MNaOH溶液；分析纯乙酸乙酯；新鲜去离子水或蒸馏水。
四.实验步骤:
1）熟悉电导率仪的使用。
调节表头零点，将“校正、测量”开关打到校正位置，打开电源，预热数分钟，将电极常数调节旋纽调节到配套电极的相应位置，将“高周、低周”开关打到高周，仪表稳定后，旋动调整旋纽，使指针满刻度，然后将“校正、测量”开关打到测量位置，选择合适的量程，即可用来测定溶液的电导率。
2）制成0.0200M乙酸乙酯溶液。
将0.20毫升（根据计算结果确定）乙酸乙酯稀释至100毫升。
注意容量瓶中预先加入60-70毫升的去离子水，再用移液管将乙酸乙酯加入其中并稀释至刻度。
3）恒温水浴调至300C，将洁净干燥的双管反应器置于恒温水浴中，将20ml0.0200M乙酸乙酯溶液加入粗管，洗并擦净电极放入粗管。
4）将20ml0.0200MNaOH溶液放入细管管，恒温10分钟，记录仪开始记录。
5）用吸耳球通过细管塞子上的小管迅速抽压两次将溶液迅速混合，25分钟后停止记录，保存数据，在计算机上从相应的曲线上读取10~15个点。
6）重复以上步骤，测定35℃时的κt。
7）注意每次测完后都要马上洗净双管反应器去烘干以备下一步反应。
电极每次用完后都要洗净擦干。
五.数据记录及处理:
1．将记录曲线外推到t=0时，求得κ0值。
从表1、表2可见，30oC,κ0=6.92；35oC,κ0=7.41。
2．在记录曲线上选取10~15个点，以κt对（κ0-κt）/t作图，由所得直线的斜率求k。
表1.反应温度30oC条件下不同时间反应体系的电导率
温度
30oC
No
t/s
κt
（κ0-κt）*1000/t
1
0
6.92
2
68
6.66
3.824
3
115
6.51
3.565
4
174
6.34
3.333
5
236
6.18
3.136
6
375
5.89
2.747
7
449
5.75
2.606
8
519
5.64
2.466
9
603
5.51
2.338
10
679
5.41
2.224
11
757
5.31
2.127
12
851
5.22
1.998
13
953
5.12
1.889
14
1052
5.04
1.787
表2.反应温度35oC条件下不同时间反应体系的电导率
温度
35oC
No
t/s
κt
（κ0-κt）*1000/t
1
0
7.41
2
103
6.97
4.272
3
170
6.76
3.824
4
238
6.58
3.487
5
309
6.41
3.236
6
377
6.27
3.024
7
440
6.16
2.841
8
522
6.03
2.644
9
604
5.92
2.467
10
690
5.82
2.304
11
812
5.69
2.118
12
905
5.6
2
13
1004
5.51
1.892
14
1076
5.46
1.812
图1.κt~（κ0-κt）/t图
3．由30.00C与35.00C两个温度下所测的k值求表观活化能
No
T
k（Lmol-1Sec-1）
Ea（kJ/mol）
1
303.15
0.1224
41.0
2
308.15
0.1594
文献值：
Ea=45.1kJ/mol
25.00Ck=6.47（Lmol-1min-1）=0.1078（Lmol-1Sec-1）
胡英主编，物理化学（上），高等教育出版社，1999年，p316
六.思考题
1.为什么乙酸乙酯与氢氧化钠溶液必须足够稀？
因为在稀溶液中，每种强电解质的电导率，与其浓度成正比，所以可以用测电导率的方法来测定反应过程中反应物浓度的变化。
2.被测溶液的电导主要是哪些离子的贡献？
被测溶液的电导主要是钠离子、氢氧根离子和乙酸根作的贡献。
3.为什么用洗耳球压溶液混合要反复两次，而且动作要迅速？
实验要求反应液要混合均匀，因此要反复地压两次来使溶液混合均匀。
动作迅速是为了避免记时的误差。
4.为什么可以用记录纸的格子数代替电导率计算反应速度常数？
由于电导率的大小与实验中的记录仪的格子数目成正比，且x=a（κ0-κt）/（κ∞-κt）,即转化率值与电导率的单位无关，因此可以用记录仪的格子数来代替电导率仪的读数。
5.反应溶液在空气中放置时间太长对结果有什么影响？
会影响反应物初始浓度的准确性。
若乙酸乙酯溶液在空气中放置时间太长会使乙酸乙酯挥发，另外氢氧化钠溶液则有可能吸收空气中的二氧化碳而变质。
6.要确定κ∞可采用哪些方法？
l由公式（8）可知，由κt对（κ0-κt）/t作图得到一条直线，截距为κ∞。
l测定相同浓度醋酸钠的电导率。
l测定乙酸乙酯和氢氧化钠长时间反应后的电导率值。
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